Лазерная закалка стали и магнитно-импульсная обработка, страница 2

3.  Индуктор цилиндрический

4.  Магнитно-импульсная установка:

·  Модель МИУ-10/5;

·  Ёмкость конденсаторов С=0,8 мФ;

·  Собственная индуктивность L_C=34 нГн;

·  Собственная частота разрядного контура f_C=28 кГц;

·  Собственное активное сопротивление R_C=5,2 мОм.

Эскиз изготавливаемой детали представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Эскиз изготавливаемой детали

2.2.  Расчет режимов формообразования

Рассчитаем величину скин-слоя заготовки по формуле (8):

 (8),

где δ_заг - толщина скин-слоя, μ₀ - магнитная постоянная, ɣ - электропроводимость, μ=1, ω - частота разрядного тока, которая определяется соотношением

 (9).

Тогда имеем

 (10).

          Определим магнитный зазор:

           (11),

где h_M - магнитный зазор, h_Г - геометрический зазор между индуктором и заготовкой, принимаемый равным 1…2мм, δ_инд - толщина скин-слоя индуктора. Примем δ_инд=0,45 мм, тогда

         

          Для системы цилиндрический индуктор-заготовка при обжиме объем, занятый магнитным полем между индуктором и заготовкой, находится по формуле (12):

           (12),

где V_M - объем, занятый магнитным полем, D - наружный диаметр заготовки,L - длина индуктора.

         

          Индуктивность системы индуктор-заготовка можно найти из выражения

 (13),

гдеL_{и-з -} индуктивность системы индуктор-заготовка, S_в - ширина витка индуктора.

         

          Общая индуктивность контура будет равна

           (14),

где L – общая индуктивность контура, L_с – индуктивность установки.

         

          Найдем частоту разрядного контура

           (15),

где f – частота разрядного контура, С – ёмкость конденсаторов.

         

          Так как f не попадает в 5% от f_c, необходимо ее пересчитать. Возьмем f_c=8 кГц, тогда:

          ;

         

         

         

         

         

          Теперь f (7,547кГц) попадает в 5% от f_c(8 кГц). Можно рассчитать сопротивление спирали индуктора

           (16),

где R_и - сопротивление спирали индуктора.

         

          Общее сопротивление контура находим по формуле (17):

           (17),

где R - общее сопротивление, R_c - собственное сопротивление установки.

         

          Коэффициент затухания α равен:

           (18),

          .

          Частота затухающего тока f равна

           (19),

          .

          Длительность полупериода разрядного тока τ находим по формуле (20):

           (20),

          .

          Найдем амплитуду давления Р_т, при котором заготовка начинает деформироваться

          (21),

          .

          Работа деформации заготовки определяется по формуле (22):

          (22),

где W_g – работа деформации заготовки, х_т=0,1.

          .

Коэффициент ослабления давления К_б равен

 (23),

.

Найдем амплитудное значение индукции магнитного поля В_т:

(24),

.

Амплитудное значение эл. тока в цепи I_т равно

(25),

.

Рассчитаем коэффициент К_α, показывающий во сколько раз амплитуда затухающего тока меньше амплитуды незатухающего тока

 (26),

.

          Амплитуда затухающего тока I₀ равна

           (27),

          .

          Напряжение зарядки батареи конденсатораU₀ найдем по формуле (28):

           (28),

          .

          Энергия заряда батареи конденсатора W_э равна

          (29),

          .

          Тогда КПД процесса η рассчитаем по формуле (30):

          (30),

          .

3. Список литературы

1.  Белоусов В.С., Курлаев Н. В., Нарышева Г. Г. Технологии производства летательных аппаратов. Магнитно-импульсная обработка металлов: метод.указания и рекомендации к выполнению расчетно-графической работы / В. С. Белоусов, Н. В. Курлаев, Г. Г. Нарышева. – Новосибирск: НЭТИ, 1990. – 15 с.

2.  Белоусов В. С., Карпец А. К. Лазерная обработка материалов: метод.указания и рекомендации к выполнению курсовой работы / В. С. Белоусов, А. К. Карпец. – Новосибирск: НЭТИ, 1987. – 26 с.