195930. lajstromszámú szabadalom • Elektromágneses fémalakító szerszám
2 195930 3 A találmány tárgya elektromágneses fémalakító szerszám. Az elektromágneses fémalakításnál kondenzátortelepben tárolt villamos energiát nagyáramú alakítótekercsen ót sütnek ki. Az alakítótekercsen áthaladó áramimpulzus a környezetében az árammal arányosan változó mágneses teret hoz létre. A mágneses tér hatására a tekercs közelében elhelyezett fémtárgyban - az alakítandó munkadarabban - a geometriai és fizikai paraméterektől függően örvényáram indukálódik. Az alakítótekercBben és a munkadarabban folyó áram kölcsönhatásaként olyan erőhatás ébred, amely alkalmas a munkadarab deformálásóra. Az alakítandó munkadarab és az alakítótekercs egymáshoz viszonyított elhelyezésétől függően három alapvető szerszám-elrendezés különböztethető meg, éspedig a kompressziós, az expanziós és a BÍktekercBes szerszám-elrendezés. A hasznosítható energia és a geometriai méretek szempontjából a legkritikusabb az expanziós hatású tekercset tartalmazó szerszám-elrendezés. Ennél az alakítótekercs az alakítandó munkadarab belsejében van elhelyezve. A tekercs és a munkadarab közötti elektromágneses kapcsolatból következik, hogy a betáplált villamos energia részben a munkadarab és a tekercs közötti légrésben levő, részben a tekercs belsejében kialakuló mágneses teret hozza létre. A két mágneses térben kialakuló impulzusszerű mágneses energiának az arányát a tekercs és az alakítandó anyag villamos vezetőképességén túlmenően a geometriai adatok határozzák meg. Ebből következik, hogy egy meghatározott értékű ób időbeni változású energia átadására alkalmas expanziós hatású tekercsnek az alkalmazás szempontjából megengedhető legkisebb geometriai adatai korlátozottak, azaz kritikus értékűek. A munkadarab felépítésétől függően bármely elrendezésnél adódhatnak szerszámelhelyezési problémák, a leggyakrabban azonban az expanziós tekercsek esetében fordulnak elő. Mivel az expanziós alakítótekercsek méretei nem csökkenthetők egy kritikus méret alá, ezeket gyakran olyan elrendezésben kell alkalmazni, amelynél az alakítótekercs csak részben nyúlik be az alakítandó munkadarab belsejébe. Ebben az esetben a munkadarabon kívül maradó tekercaréBZ a mágneses impulzus kialakulása, tehát az alakítási művelet folyamán olyan mechanikai igénybevételt szenved, amely a tekercs tönkremenetelét okozhatja, illetve élettartamát nagy mértékben lerövidíti. A tekercs tönkremenetele legfőképpen az üreges kivitelű, hűthető vezetők alkalmazása esetében figyelhető meg. Miután a munkadarabon kívül maradó tekercsszakasz belsejében levő mágneses tér erőssége nagyobb, mint a tekercs külső terében kialakuló, a tekercset alkotó üreges vezetőnek a tekercs középvonala irányába néző belső felületére ható erő a vezető csőszerű keresztmetszetének csökkenését idézi elő. Ez a keresztmetszet-csöl kentö hatás, a tekercsbe betáplált energiától függően, viszonylag csekély mükődésszám után a hütöhatás teljes megszűnését eredményezheti. Mivel a kritikus méretű expanziós hatású tekercsek termikus igénybevétele igen jelentős, a hütöhatás megszűnése gyakorlatilag az alakítótekercs szilárdságának gyors csökkenéséhez és ennek következtében használhatatlanná válásához vezet. A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölése. A találmány feladata olyan elektromágneses fémalakító szerszám létrehozása, amelynél az alakítótekercs szabadon álló része (amely r munkadarabbal gyakorlatilag nincs kölcsönhatásban) hatékonyan meg van védve a káros mechanikai igénybevételektől, vagyis az idő előtti tönkremeneteltől. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha az alakítótekercsnek a munkadarabtól üzemi helyzetben elektromágnesesen független (szabadon álló) részét örvényáramot vezetni képes árnyékolóelemmel (expanziós hatású tekercs esetén burkolattal) látjuk el, ez ugyanúgy megvédi az alakítótekercs szabad részét a deformációktól, mint maga a munkadarab a vele kölcsönhatásba kerülő tekercsrészt. Ezen felismerés alapján a kitűzött feladat megoldása olyan elektromágneses fémalakitó szerszám, amelynek az alakítandó munkadarabban örvényáramot indukáló alakitótekercse van, és amelynél az alakítótekercs egy része üzemi helyzetben szabadon áll, továbbá amelynél a találmány értelmében az alakítótekercs szabadon álló része örvényáramot vezetni képes, az alakítandó munkadarabtól független és annál nagyobb szilárdságú árnyékolóelemmel van ellátva. A találmány szerinti szerszám egy előnyös kiviteli alakjánál az árnyékolóelem és az alakítótekercs közötti távolság állandó. Egyes esetekben előnyös, ha az árnyékolóelemnek bevezetéssel és kivezetéssel rendelkező hűtőjárata van. Előnyös továbbá, ha az árnyékolóelem túlnyúl k az alakítótekercs végén. Az érnyékolóelem méretezése az alakítandó munkadarab és az árnyékolóelem villamos ve zetőképességének figyelembevételével azon feltétel alapján történik, hogy az alakitótekeres és az árnyékolóelem közötti erőtér erőssége azonos legyen az alakítótekercs és a munkadarab közötti erőtér erősségével, illetve azt minél jobban megközelítse. Minthogy az alakítótekercs alakja a munkadarab alakítandó részeinek geometriai viszonyaihoz igazodva sokféle lehet, a tekercshez tartozó árnyékolóelem ugyancsak sokféle alakbun (hengeres, kúpos stb.) alkalmazható. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
