Численные оценки токов и сил в линейных инструментах магнитно-импульсного притяжения металлов. Часть 2: металлы с высокой удельной электропроводностью

Abstract

Цель. Целью работы является обоснование дееспособности линейных инструментов магнитно-импульсного притяжения тонкостенных листовых металлов с высокой удельной электропроводностью, принцип действия которых основан на силовом взаимодействии проводников с однонаправленными токами при интенсивном проникновении возбуждаемых полей. Методика. Для численных оценок использовались аналитические зависимости, полученные с помощью методов теории электромагнитного поля, и стандартные программы из пакета «Wolfram Mathematica». Результаты. Проведенные вычисления иллюстрируют амплитудно-временные зависимости для возбуждаемых токов и сил при требуемом понижении рабочих частот действующих электромагнитных полей. Обоснована действенность линейных магнитно-импульсных инструментов, основанных на возбуждении сил взаимного притяжения проводников с низкочастотными однонаправленными токами. Научная новизна. На примере с алюминием, который является основным сырьевым материалом в современном авиа- и автомобилестроении, установлено, что для металлов с высокой удельной электропроводностью требуется значительное понижение рабочих частот, что необходимо для интенсификации процессов проникновения действующих полей и, соответственно, для возбуждения реальных сил притяжения. Практическое значение. Результаты работы позволяют сформулировать обоснованные рекомендации по созданию и практическому применению линейных инструментов магнитно-импульсного притяжения в прогрессивных технологиях восстановления повреждённых участков корпусных покрытий из тонкостенных листовых металлов с высокой удельной электропроводностью.

Purpose. The purpose of the present work is substantiating workability of the linear tools of the magnetic-pulse attraction of thin-walled sheet metals with high electrical conductance, the principle of which is based on the force interaction of two con-ductors with unidirectional currents during intensive penetra-tion of the acting electromagnetic fields. Constructively, one of these conductors in the linear tools is the so-called main current lead (an analog of the inductor in EMF) and the second one is the part of the sheet metal which has to be deformed. Methodology. For numerical estimates the analytical dependences are obtained with help of the methods of electromagnetic field theory as well the standard programs from the Wolfram Mathematica package used. Results.The fulfilled calculations illustrate the amplitude-temporal dependences for the excited cur-rents and forces under the demanded decrease of the operating frequencies of the acting electromagnetic fields. The efficiency of the linear magnetic-pulse tools is based on the excitation of the mutual attraction forces of conductors with low-frequency unidirectional currents. Originality. By the example of alumi-num, which is the main raw material in modern aviation and automotive industry, it has been found that for processing the metals with high electrical conductance demand a significant decreasing operating frequencies, what is necessary for intensifying the penetration processes ofacting fields and, accordingly, for exciting the real attractive forces. Practical value. The re-sults of the work allow formulating the based recommendations for the creation and practical application of the linear magnetic-pulse attraction tools for the progressive technologies of restoring the damaged areas of bodies coatings from the thin-walled sheet metals with the high specific electrical conductivity.