РОЗПОДІЛ СТРУМУ НА ПОВЕРХНІ ЛИСТОВИХ МЕТАЛІВ У ЛІНІЙНИХ ІНСТРУМЕНТАХ МАГНІТНО-ІМПУЛЬСНОГО ПРИТЯГАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-163-4-34-40Ключові слова:
поверхневий розподіл струму, безпосереднє підключення джерела потужності, лінійний інструмент, магнітно-імпульсне притяганняАнотація
Актуальною проблемою в розробці конструкцій лінійних інструментів магнітно-імпульсного притягання є отримання практичних рекомендацій щодо підвищення їхньої ефективності, яка істотною мірою визначається процесами розподілу густини струмів на поверхні листових металів, схильних до деформації. Метою роботи є розрахунок характеристик і теоретичний аналіз просторового розподілу струму на поверхні металу плоскої листової заготовки в робочій зоні лінійного інструменту магнітно-імпульсного притягання за її безпосереднього підключення до електричних виводів високовольтного джерела потужності. Для досягнення поставленої задачі використовується строгий математичний підхід із застосуванням методів теорії електромагнітного поля і методів конформних перетворень в теорії функцій комплексного змінного. Запропоновані формули для визначення оцінок, що кількісно ілюструють розподіл струмів на поверхні листового провідника за контактного підключення джерела потужності. На підставі чисельного і графічного аналізу різних геометричних розмірів цієї моделі встановлено, що рівень концентрації струму, який протікає у виділеній смузі, що зв’язує контакти підключення, істотно залежить від співвідношення ширини цієї смуги і поперечних розмірів контактного підключення. Визначено саме ту частину струму, яка безпосередньо бере участь у збудженні силової взаємодії між провідниками з паралельними струмами відповідно до закону Ампера. Рівень поперечної концентрації струму, що протікає переважно у виділеній полосі, складає близько 65…80 % всієї величини струму, що підтверджено експериментально. Отримані результати дозволяють зробити висновок про необхідність проведення обов’язкового оцінювання рівня концентрації струму, що протікає в робочій зоні лінійного інструменту. Використання результатів дослідження цієї роботи дозволить реалізувати нові, ефективніші засоби в технологіях обробки тиском, а саме, створювати дієздатні лінійні інструменти магнітно-імпульсного притягання заданих ділянок листових металів за їхнього безпосереднього підключення до джерел електричної потужності.
Посилання
V. Psyk, D. Rich, B. I. Kinsley, A. E. Tekkaya, and M. Kleiner, “Electromagnetic Forming – A Review,” Journal of Material Processing Technology, no. 211, pp. 787-829, 2011.
E. Iriondo, M. A. Gutiérrez, B. González, J. L. Alcaraz, and G. S. Daehn, “Electromagnetic impulse calibration of high strength sheet metal structures,” Journal of Materials Processing Technology, no. 211, pp. 909-915, 2011.
A. Jaeger, D. Risch, and A.E. Tekkaya, “Thermo-mechanical processing of aluminum profiles by integrated electromagnetic compression subsequent to hot extrusion,” Journal of Materials Processing Technology, no. 211, pp. 936-943, 2011.
G. Inanan, B. Baranoglu, and E. Aydin, “An Application of High-Power Electromagnetic Pulse: Forming of sheet metal using electromagnetic waves,” in Proc. 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), November 2015, p. 284-288.
J.-Y. Shim, B. Y. Kang, D.-H. Park, and I. S. Kim, “A Fundamental Study on Magnetic Pulse Forming with Bar Forming Coil,” Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, vol. 20, no. 3, pp. 292-297, 2011.
G. A. Shneerson, M. I. Dolotenko, and S. I. Krivosheev, Strong and Superstrong Pulsed Magnetic Field Generation. Ber- lin: Walter de Gruyter, 2014.
Y. B. Kudasov, et al., “Metal plate deformation under magnetic field pulse of complex shape,” Journal of Applied Physics, vol. 126, no. 8, pp. 084901, 2019.
H. Altenbach, V. Konkin, D. Lavinsky, O. Morachkovsky, and K. Naumenko, “Deformation analysis of conductive metallic components under the action of electromagnetic fields,” [Verformungsanalyse elektrisch leitender metallischer Bauteile bei Magnetimpulsbearbeitung], Engineering Research [Forschung im Ingenieurwesen], vol. 82, no. 4, pp. 371-377, 2018.
W. Benenson, J. W. Harris, H. Stöcker, and H. Lutz, Handbook of Physics, Switzerland: Springer Nature AG, 2002, 1190 p.
А. Ю. Бондаренко, В. Б. Финкельштейн, и А. А. Степанов, «Экспериментальная апробация электродинамической системы с прямым пропусканием тока для внешней рихтовки автомобильных кузовов,» Електротехніка і електромеханіка, № 4, c. 50-52, 2014.
Ю. В. Батигін, С. О. Шиндерук, О. Ф. Єрьоміна, і Є. О. Чаплигін, «Електромагнітні процеси в плоскій прямокутній системі з індуктором між тонкими котушками біфіляра,» Технічна електродинаміка, № 1, c. 3-9, 2021.
Ю. В. Батыгин, E. A. Чаплыгин, С. А. Шиндерук, «Экспериментальные исследования распределения тока на поверхности листовой заготовки в линейных инструментах магнитно-импульсного притяжения,» Електротехніка і Електромеханіка, № 2, c. 46-51, 2020.
H. J. W. Muller-Kirsten, Electrodynamics, 2nd Edition, World Scientific Publishing Company, 2011, 632 p.
L. Kantorovic, Mathematics for Natural Scientists. Fundamentals and Basics, New York: Springer, 2016, 526 p.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 71
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
