Магнитоимпульсное формообразование (МФ). Описание процесса

По технологическим параметрам этот вид об­работки близок к электровзрывному формообразованию. Сила, вы­зывающая деформацию, создается за счет электромагнитных эф­фектов непосредственно в самой заготовке, выполненной из элект­ропроводного материала. В данном случае никаких промежуточных рабочих сред для передачи механических воздействий на заготовку не требуется.

Схема метода показана на рис. 6.12. От выпрямителя 1 заря­жается батарея конденсаторов 2, в электрическом поле которых к началу обработки накапливается энергия .Емкость ба­тареи С достигает 100 мкФ, напряжения –десятков киловольт. С помощью переключающих устройств 3 заряженная батарея кон­денсаторов подсоединяется к обмотке 4 возбудителя, предназначен­ного для создания магнитного поля определенной пространственной конфигурации.

		Рис. 6.12. Схема магнитоимпульсного формообразования: 1 – выпрямитель, 2 – батарея конденсатора, 3 – переключающее устройство, 4 – обмотка возбудителя, 5 – заготовка, 6 – матрица.

Конденсаторы в течение очень короткого времени разряжаются на обмотку возбудителя, максимальная сила разрядного тока достигает сотен и тысяч килоампер. В окрестности возбудителя, где установлена заготовка 5, создается быстроизменяющееся магнит­ное поле и приводит к возникновению электромагнитной силы . Эта сила вызывает деформацию листовой заготовки, которая при­нимает форму матрицы 6. Таким образом, в данном процессе энер­гия электрического поля конденсаторов преобразуется в энергию магнитного поля возбудителя, а затем в работу деформации заго­товки и частично в теплоту.

Поскольку собственно формообразование протекает очень быст­ро, то время операции определяется в основном длительностью за­рядки конденсаторов и вспомогательным временем на замену заго­товок.

Установка для магнитоимпульсной обработки во время деформа­ции заготовки не взаимодействует с внешней средой – столь крат­ковременным процессом (менее 100 мкс) извне управлять невоз­можно. Магнитоимпульсным формообразованием получают детали из тонких (до 3 мм) листовых заготовок из стали, латуни, алюми­ния, меди и даже из сплавов с малой пластичностью.

Первую установку для получения кратковременных сильных магнитных полей создал акад. П.Л. Капица в 20-х годах. На этой установке удалось достичь напряженности магнитного поля 10⁷ А/м. В конце 50-х и начале 60-х годов были построены иссле­довательские установки, создающие чрезвычайно сильные магнит­ные поля с напряженностью = 10⁹ А/м. Одновременно в СССР и США разрабатывался ряд устройств промышленного назначения, в которых сильные магнитные поля использовались для техноло­гических целей.

Магнитоимпульсному и электровзрывному формообразованиям присущ ряд общих достоинств: простота оборудования; отсутствие инструмента; возможность полу­чать детали сложной конфигура­ции; отсутствие движущихся уз­лов; простота автоматизации про­цесса. У магнитоимпульсного формообразования наряду с этим есть и другие достоинства: обра­ботку можно вести без жидкой рабочей среды, передающей ме­ханическое воздействие на заго­товку; не надо герметизировать рабочее пространство; формообразование можно проводить через непроводящую оболочку, защищающую, например, стерильную или инертную среду, в которой помещена заготовка.

Тем не менее требуется тщательное обоснование применения данного метода, поскольку силы , вызывающие деформацию, су­щественно зависят от физико-химических и геометрических свойств заготовки.