Застосування та схеми попереднього індукційного нагріву у магнітно-імпульсній обробці металів

Abstract

Виділено особливості процесів магнітно-імпульсної обробки металів у традиційних схемах технологічних процесів сучасного промислового виробництва. Робота є коротким описом стану, застосування, а також запропоновано схеми попереднього індукційного нагріву в промисловій магнітно-імпульсній обробці металів. Розглянуто спосіб підвищення ефективності виконання заданих виробничих операцій. Використання попереднього нагріву призводить до суттєвого підвищення якості виконання виробничих операцій при зниженні споживання енергії. Відзначено нові напрямки магнітно-імпульсної обробки металів, що передбачають перетворення природних сил відштовхування металу об'єкта, що обробляється, в сили магнітно-імпульсного тяжіння зі зменшенням робочих частот діючих полів. Істотне зниження робочих частот дозволяє як перейти від процесу відштовхування до тяжіння, а й перейти від роботи з феромагнітними металами до не феромагнітних. Наприклад, з'являється можливість тяжіння алюмінієвих заготовок. Наведено приклади використання індукційного нагрівання металевих заготовок у сучасній промисловості. Розглянуто різні пристрої, що застосовуються для даних операцій, які пропонуються на сучасному ринку, як вітчизняними, так і зарубіжними виробниками. Описано фізику тепловиділення Ленца-Джоуля, результатом якого є індукційне нагрівання провідників струмами Фуко у зовнішньому електромагнітному полі інструмента. Запропоновано схеми практичної реалізації попереднього індукційного нагріву при магнітно-імпульсній обробці металевих заготовок, що дозволяють використовувати як автономні пристрої для збудження вихрових струмів, так і стаціонарне підключення, з тією ж метою, від додаткового джерела електроенергії. Як результат роботи відзначається можливість підвищення коефіцієнта корисної дії за рахунок збільшення пластичності металу при нагріванні заготовки, а також можливі обмеження описаної технології, пов'язані зі збільшенням активного опору металів при підвищенні Ленц-Джоулева тепловиділення.The features of the processes of magnetic-pulse processing of metals in traditional schemes of technological processes of modern industrial production are highlighted. The work is a brief description of the state, application, and also proposed induction pre-heating schemes in industrial magnetic-pulse processing of metals. A method for increasing the efficiency of performing specified production operations is considered. The use of preheating leads to a significant improvement in the quality of production operations while reducing energy consumption. New directions of magnetic-pulse processing of metals are noted, implying the transformation of the natural repulsive forces of the metal of the processed object into the forces of magnetic-pulse attraction with a decrease in the operating frequencies of the acting fields. A significant decrease in operating frequencies makes it possible not only to go from repulsion to attraction, but also to go from working with ferromagnetic metals to non-ferromagnetic ones. For example, it becomes possible to attract aluminum blanks. Examples of the use of induction heating of metal blanks in modern industry are given. Variousdevices used for these operations, offered on the modern market, by both domestic and foreign manufacturers, are considered. The physics ofLenz-Joule heat release is described, the result of which is the induction heating of conductors by Foucault currents in the external electromagnetic field of the instrument. Schemes are proposed for the practical implementation of preliminary induction heating during magnetic-pulse processing of metal blanks, allowing the use of both autonomous devices for exciting eddy currents and a stationary connection, for the same purpose, of an additional source of electricity. As a result of the work, the possibility of increasing the efficiency by increasing the plasticity of the metal when heating the workpiece, as well as possible limitationsof the described technology associated with an increase in the active resistance of metals with an increase in the Lenz-Joule heat release is noted.