установка для операций магнитно-импульсной штамповки

Формула изобретения

1. Установка для операций магнитно-импульсной штамповки, содержащая включенные последовательно выпрямительно-зарядное устройство с параллельно подключенным к его выводам блоком емкостных накопителей энергии, коммутатор тока и индуктор, отличающаяся тем, что она содержит блок контроля полярности напряжения, ключевое устройство, контактор и источник напряжения, при этом между коммутатором тока и индуктором включен отсекающий диод, а выводы блока емкостных накопителей энергии подсоединены к выводам выпрямительно-зарядного устройства через силовые переключатели контактора, соединенные с блоком контроля полярности напряжения, блок контроля полярности напряжения соединен с ключевым устройством, подключенным к источнику напряжения через контактор.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит блок делителя напряжения, блок управления зарядом, блок управления разрядом, второе ключевое устройство и второй контактор, при этом блок делителя напряжения подключен непосредственно к выводам блока емкостных накопителей энергии и соединен с блоком контроля полярности напряжения и с блоком управления зарядом, соединенным с блоком управления разрядом, который соединен с коммутатором тока, и вторым ключевым устройством, подключенным к источнику напряжения через второй контактор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области магнитно-импульсной обработки металлов и предназначено для использования в машиностроении при формообразовании операций магнитно-импульсной штамповки: раздача, обжим, калибровка, сборка и другие, выполняемые на специальном оборудовании - магнитно-импульсных установках.

Известна установка для магнитно-импульсной штамповки [авторское свидетельство СССР 1731361 А1, кл. В 21 D 26/14, 1992], содержащая емкостной накопитель энергии, индуктор, соединенные параллельно через коммутирующий элемент, с последовательно включенными повышающим трансформатором, выпрямителем, коммутирующим элементом выполненным в виде реверсивно включаемого динистора.

Эта установка обладает существенным недостатком: теряемая при разряде накопителей энергия не используется, а рассеивается в окружающее пространство.

Наиболее близкой, принятой за прототип является установка для магнитно-импульсной штамповки [авторское свидетельство СССР 605661 кл. В 21 D 26/14, 1978] , состоящая из включенных последовательно выпрямительно-зарядного устройства с параллельно подключенным к его выводам блоком емкостных накопителей энергии, коммутатора тока и индуктора.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение КПД процесса разряда емкостных накопителей, а также снижение энергоемкости технологической операции.

Требуемая задача достигается тем, что в установке для операций магнитно-импульсной штамповки, содержащей включенные последовательно выпрямительно-зарядное устройство с параллельно подключенными к его выводам блоком емкостных накопителей энергии, коммутатор тока и индуктор, при этом она содержит блок контроля полярности напряжения, ключевое устройство, контактор и источник напряжения, при этом между коммутатором тока и индуктором включен отсекающий диод, а выводы блока емкостных накопителей энергии подсоединены к выводам выпрямительно-зарядного устройства через силовые переключатели контактора, соединенные с блоком контроля полярности напряжения, блок контроля полярности напряжения соединен с ключевым устройством, подключенным к источнику напряжения через контактор.

Кроме того, установка содержит блок делителя напряжения, блок управления зарядом, блок управления разрядом, второе ключевое устройство и второй контактор, при этом блок делителя напряжения подключен непосредственно к выводам блока емкостных накопителей энергии и соединен с блоком контроля полярности напряжения и с блоком управления зарядом, соединенным с блоком управления разрядом, который соединен с коммутатором тока, и вторым ключевым устройством, подключенным к источнику напряжения через второй контактор.

В установке для магнитно-импульсного формообразования предложено и реализовано новое схемное решение, которое позволяет повысить эффективность оборудования за счет того, что "лишнюю" энергию оставляют на накопительных емкостях и сохранять ее там некоторое время до последующего процесса заряда блоков накопителей. Выигрыш в энергии в этом случае увеличивается, если установка работает в автоматическом режиме, т.е. имеет место непрерывный технологический процесс.

В настоящее время с широким внедрением в отечественную промышленность полупроводниковых микроэлементных устройств появляются возможности создания принципиально новых систем управления магнитно-импульсной установкой, имеющих высокую точность, стабильность и надежность, а также компактность и сравнительно низкую стоимость.

При работе магнитно-импульсной установки происходит разряд накопительных конденсаторов на индуктор с заготовкой. При этом ток в цепи изменяется по синусоидальному закону и носит затухающий характер.

Известно, что для процесса деформирования заготовки при магнитно-импульсной штамповке решающее значение имеют амплитуда и время первого полупериода разрядного тока, которые заранее рассчитываются для соответствующей технологической операции. Последующие полупериоды разрядного тока приводят к ненужному перегреву индуктора, к снижению ресурса работы блока накопителей энергии и рабочего инструмента - индуктора.

В настоящее время существуют магнитно-импульсные установки, работающие по так называемой схеме "кроубар", в которых вышеперечисленные недостатки сведены к минимуму. В энергетической части этих установок предусмотрена дополнительная шунтирующая цепь, с помощью которой все "лишние" полупериоды разрядного тока закорачиваются на "землю", а на индукторе выделяется униполярный импульс разрядного тока, при этом последующие полупериоды разрядного тока не приводят к перегреву индуктора и не снижают ресурса работы блока накопителей энергии и рабочего инструмента - индуктора.

Для пояснения описываемой установки приведена схема управления установкой.

Установка состоит из трансформатора 1, контактов 2, 3, 4, 5, выпрямительно-зарядного устройства 6, подключенного к трансформатору, блока емкостных накопителей энергии 7, коммутатора 8, подключенного к мощному отсекающему полупроводниковому диоду 9, который соединен с индуктором 10, блока управления разрядом 11, подключенному к коммутатору, делителя напряжения 12, соединенному с блоком контроля полярности 13, блока управления зарядом 14, подключенный к блоку управления разрядом, ключевого устройства 15 и 16 и соответственно подключенные к ним контакторы 17 и 18.

Функционирует предложенное устройство следующим образом.

В начальный момент включения установки ключевое устройство 15 срабатывает и подключает контактор 17 к источнику напряжения. Контакты 2 и 3 замыкаются, и блок накопителей энергии 7 начинает заряжаться. Через делитель напряжения 12 к блоку накопителей 7 подключен блок управления зарядом 14. С помощью переключателей, выведенных на приборную панель установки, задается время отключения ключевого устройства 15. Как только блок емкостных накопителей зарядится до указанного напряжения, контакты 2 и 3 разомкнутся. Затем по команде оператора срабатывает коммутатор 8, подключенный к блоку управления разрядом 11, и ток с заряженного блока накопителей энергии устремится на индуктор через мощный отсекающий полупроводниковый диод 9. Далее происходит перезаряд емкостной батареи, и ток, достигая нулевого значения в конце своего первого полупериода, прекращается, будучи блокирован в обратном направлении диодом 9.

Таким образом, блок накопителей оказывается перезаряженным обратным напряжением, на которое реагирует блок контроля полярности 13. Последний срабатывает и подключает контактор 18 к источнику напряжения. Контакты 4 и 5 замыкаются в нижнем положении и остаются в этом состоянии до тех пор, пока не изменится полярность напряжения на блоке накопителей энергии 7.

При последующем заряде блок накопителей энергии возьмет из сети уже меньше энергии на величину, оставшуюся еще с первого раза и т.д. При отключении установки от сети блок накопителей энергии заземляется через токоограничительные резисторы.

Таким образом, предложенная схема улучшает переходный процесс момента отсечки разрядного тока, приводит к более рациональному использованию запасаемой энергии и повышению ресурса работы технологического инструмента, а также повышает эффективность оборудования за счет того, что "лишнюю" энергию оставляет на накопительных емкостях и сохраняет ее там некоторое время до последующего процесса заряда блоков накопителей. Выигрыш в энергии в этом случае увеличивается, если установка работает в автоматическом режиме, т.е. имеет место непрерывный технологический процесс. Предложенная новая схема магнитно-импульсной установки позволяет формировать униполярные импульсы разрядного тока, а также снижать энергоемкость операции.