Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-157-163

Полный текст:

Аннотация

Для создания современного механического оборудования требуются новые конструкционные материалы с высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками, которых нельзя достичь традиционными методами. Перспективы развития технологий формоизменения сталей во многом связаны с использованием внешних энергетических воздействий, в частности, мощных токовых импульсов, формируемых генераторами мощных однополярных импульсов тока амплитудой до 10 – 15 кА, частотой воспроизведения до 400 Гц и длительностью импульса до 100 мкс. Недостатками таких генераторов, препятствующими их широкому применению в промышленности, являются низкий КПД и значительное потребление электроэнергии из сети переменного тока, а также невозможность регулирования энергосиловых параметров. В работе приведено описание лишенного вышеуказанных недостатков генератора мощных однополярных импульсов, содержащего зарядное устройство, подключенное к силовым конденсаторам, и тиристорный ключ, разряжающий конденсаторы на низкоомную нагрузку. С целью снижения мощности, потребляемой из сети, в схему генератора введено устройство перезаряда на тиристоре, подключенном встречно-параллельно тиристорному ключу. Для реализации возможности регулирования амплитуды импульса и увеличения его мощности вместо нерегулируемого источника постоянного тока в зарядном устройстве используются два нереверсивных, включенных последовательно и однонаправленно тиристорных преобразователя, которые позволяют получать регулируемое напряжение на силовых конденсаторах. С целью оптимизации процесса заряда конденсаторов выполнена двухконтурная система подчиненного регулирования параметров генератора импульсов с внешним контуром регулирования напряжения и внутренним контуром регулирования тока заряда конденсаторов. Выполнена модель предложенного генератора в среде «Матлаб, Симулинк». Модель адекватна реальному генератору импульсов, используемому в СибГИУ для исследования электростимулированной пластической деформации металлов и сплавов. Разработанная модель позволила улучшить технические характеристики и режимы работы устройства. Преимуществом модернизированного генератора по сравнению с аналогами является значительное снижение мощности, потребляемой из сети, а также возможность регулирования напряжения заряда конденсаторов до 600 В в диапазоне частот воспроизведения импульса до 400 Гц. Генератор можно использовать в промышленных целях, в частности, в прокатном производстве для волочения проволоки из труднодеформируемых сталей.

Об авторах

В. А. Кузнецов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники, электроэнергетики и промышленной электроники


В. Е. Громов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля


Е. С. Кузнецова
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники, электроэнергетики и промышленной электроники


А. Ю. Гагарин
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля электроники


Д. А. Косинов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник управления научных исследований (УНИ)


Список литературы

1. Степанов Г.В., Бабуцкий А.И. Влияние импульсного электрического тока высокой плотности на прочность металлических материалов и напряженно-деформированное состояние элементов конструкций. – Киев: Наукова думка, 2014. – 277 с.

2. Стрижало В.А., Новогрудский Л.С., Воробьев Е.В. Прочность материалов при криогенных температурах с учетом воздействия электромагнитных полей. – Киев: изд. ин-та проблем прочности им. Г.С. Писаренко НАН Украины, 2008. – 504 с.

3. Троицкий О.А., Лихтман В.И. Об анизотропии действия электронного и α-облучения на процесс деформации монокристаллов цинка в хрупком состоянии // ДАН СССР. Техническая физика. 1963. Т. 148. № 2. С. 332 – 334.

4. Okazaki K., Kagawa M., Conrad H. A study of the electroplastic effect in metals // Scripta Metallurgica. 1978. Vol. 12. No. 11. P. 1063 – 1068.

5. Okazaki K., Kagawa M., Conrad H. A study of the electroplastic effect in metals // Scripta Metallurgica. 1979. Vol. 13. No. 4. P. 277 – 280.

6. Stepanov G., Babutsky A., Krushka L. Metals behavior under passage of impulse electric current // J. Phys. IV France. 2003. Vol. 110. P. 577 – 582.

7. Sprecher A.F., Mannan S.L., Conrad H. On mechanisms for the electroplastic effect in metals // Acta Metallurgica. 1986. Vol. 34. No. 7. P. 1145 – 1162.

8. Conrad H., Cuo Z., Sprecher A.F. Effect of an electric field on the recovery and recrystallization of Al and Cu // Scripta Metallurgica. 1989. Vol. 23. No. 6. P. 821 – 824.

9. Meyers M. Comments on “The electroplastic effect in Al” // Scripta Metallurgica. 1980. Vol.14. No. 11. P. 1033 – 1034.

10. Varma S., Coruwell L. A reply to comments on the electroplastic effect in Al // Scripta Metallurgica. 1980. Vol. 14. No. 11. P. 1035 – 1036.

11. Кузнецов В.А., Громов В.Е., Перетятько В.Н. Применение генератора мощных импульсов тока при электростимулированном волочении // Промышленная энергетика. 1986. № 10. С. 17 – 19.

12. Кузнецов В.А., Громов В.Е., Симаков В.П. и др. Генератор мощных однополярных импульсов тока // Техническая электродинамика. 1981. № 5. С. 46 – 49.

13. Применение физических полей для обработки металлов / Н.Н. Беклемишев, А.Е. Горский, Б.Н. Журкин и др. Вып. 4. – М.: изд. ЦНИИТЭИ приборостроения, 1981. – 55 с.

14. Беклемишев Н.Н. Установка для исследования процесса деформации проводящих материалов с учетом действия тока высокой плотности // Заводская лаборатория. 1984. Т. 50. № 9. С. 82 – 84.

15. Кузнецов В.А., Громов В.Е. Экономичный тиристорный генератор мощных импульсов тока // Изв. вуз. Электромеханика. 1986. № 6. С. 122 – 124.

16. Жмакин Ю.Д., Романов Д.А., Рыбянец В.А. Экономичный способ регулирования электропотребления с применением генератора мощных токовых импульсов // Промышленная энергетика. 2012. № 4. С. 14 – 16.

17. Жмакин Ю.Д., Загуляев Д.В., Коновалов С.В., Кузнецов В.А. Частотно-регулируемый генератор мощных токовых импульсов с обратной связью по амплитуде // Промышленная энергетика. 2011. № 1. С. 28 – 31.

18. Гагарин А.Ю., Романов Д.А., Жмакин Ю.Д. и др. Использование микропроцессора ПЛК 110-24.30.К-М для автоматизации электровзрывной установки ЭВУ60/10 // Промышленная энергетика. 2014. № 1. С. 38 – 40.

19. Гагарин А.Ю. Модернизация оборудования для изучения электростимулированной пластической деформации. – В кн.: Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: труды Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2016. С. 33 – 36.

20. Электромеханическое упрочнение металлов и сплавов / В.П. Багмутов, С.Н. Паршев, Н.Г. Дудкина и др. – Волгоград: изд. ВолгГТУ, 2016. – 462 с.


Для цитирования:


Кузнецов В.А., Громов В.Е., Кузнецова Е.С., Гагарин А.Ю., Косинов Д.А. АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(2):157-163. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-157-163

For citation:


Kuznetsov V.A., Gromov V.E., Kuznetsova E.S., Gagarin A.Y., Kosinov D.A. EQUIPMENT PROVISION OF ELECTROSTIMULATED METAL PROCESSING. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(2):157-163. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-157-163

Просмотров: 216


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)