Магнитно-импульсное прессование

Магнитно-импульсное прессование: притягательная технология

детали, изготовленные магнитно-импульсным прессованием

Магнитно-импульсное прессование - инновационный метод обработки металлов, основанный на использовании мощных импульсных магнитных полей. Суть технологии в том, что заготовка из металлического порошка или уже сформированная деталь помещается в рабочую камеру специального пресса, после чего на нее в течение долей секунды воздействует интенсивное магнитное поле, создаваемое разрядом большого количества накопленной энергии.

Под действием этого поля в металле возникают очень большие электрические токи и силы, приводящие к пластической деформации заготовки, заполнению пор, уплотнению материала. Таким образом происходит формовка или компактирование металлических деталей и изделий без нагрева и с очень высокой скоростью, что открывает новые возможности в разных областях металлообработки.

Особенности оборудования и процесса

Магнитно-импульсный пресс имеет довольно специфическое устройство. В основе машины мощные конденсаторные батареи емкостью в десятки-сотни тысяч джоулей. Их зарядное напряжение может достигать нескольких десятков киловольт. Разряд этой батареи за доли секунды создает интенсивный импульс магнитного поля в рабочей камере пресса.

Важными частями установки становятся системы зарядки конденсаторов, запуска разряда, а также индуктор: катушка с большим количеством витков провода, вокруг которой концентрируется магнитное поле. Индуктор окружает камеру с обрабатываемой заготовкой.

Управление процессом прессования осуществляется при помощи специальной электроники и программного обеспечения. Конструктивно современные установки магнитно-импульсной обработки металла выполняют в компактном виде, что делает эту технологию вполне доступной для внедрения на производствах.

Производительность магнитно-импульсного прессования заключается:

• в скорости обработки. Весь процесс деформации и формовки заготовки при магнитно-импульсном воздействии занимает доли секунды, что в несколько раз быстрее традиционных методов прессования;
• в возможности получения высоких давлений - в сотни тысяч атмосфер. Это позволяет эффективно формовать даже очень прочные материалы;
• в отсутствии необходимости предварительного нагрева заготовок, что экономит время и ресурсы;
• в высокой степени автоматизации процесса благодаря компьютерному управлению.

Экономическая эффективность

Магнитно-импульсные технологии еще и очень выгодны. Высокая производительность и автоматизация производства позволяют существенно увеличить объемы выпуска продукции на одной установке за единицу времени. Это снижает себестоимость каждого изделия. При этом процессе отсутствует необходимость подогрева заготовок до высоких температур, как при горячей штамповке, прокатке и других традиционных методах формообразования. Это экономит большое количество энергоресурсов.

Так как в ходе обработки отсутствуют традиционные ударные нагрузки, инструмент изнашивается намного медленнее, а значит, меньше расходуется. Да и в целом технология отличается минимальным процентом брака.

В итоге, несмотря на высокую стоимость оборудования для магнитно-импульсного прессования, оно быстро окупается и приносит хорошую прибыль благодаря высокой производительности и экономичности процесса обработки.

Магнитно-импульсные технологии и структурные изменения металла

установка магнитно-импульсного прессования

Обработка на магнитно-импульсном прессе позволяет значительно улучшить физико-механические свойства металлических заготовок и деталей по сравнению с исходным материалом. Эти улучшения достигаются за счет следующих эффектов:

• высокое давление прессования приводит к уплотнению кристаллической решётки металла, устранению пор, трещин и неоднородностей внутри материала;
• большие пластические деформации вызывают измельчение зерен металла, что делает его более прочным и вязким;
• в результате высокоскоростной деформации возникают остаточные напряжения сжатия, которые также повышают прочностные характеристики;
• при обработке мелкодисперсных порошков происходит их эффективное спекание и компактирование за счет импульсных токов и нагрева частиц.

В итоге прочность заготовок после магнитно-импульсной обработки металла может стать на 20-50% выше, чем у исходного материала. Также улучшаются пластичность, вязкость материала, его сопротивление усталости и другие механические свойства.

Материалы для обработки

Этим способом можно обрабатывать широкий спектр металлов и сплавов. В первую очередь черные: стали разных классов, в том числе высокопрочные и нержавеющие, чугуны. “На позитиве” воспринимают эту технологию и цветные металлы: алюминий, медь, титан, цирконий и их сплавы, а также тугоплавкие и жаропрочные - на основе никеля и кобальта.

Магнитно-импульсные технологии просто “прописаны” порошковым материалам: как чистым металлическим порошкам, так и смесям с добавлением неметаллических соединений. Доступна такая обработка и для композиционных материалов, армированных волокнами, частицами карбидов и другими включениями.

Ключевое требование к любому сырью - достаточная электропроводность, чтобы в нём проходили индуцированные импульсные токи. Это исключает, например, обработку полимеров и керамики.

Уникальность магнитно-импульсного прессования

Такая широта охвата объясняется уникальностью физических процессов, происходящих в металле под действием сверхсильного импульсного магнитного поля. Магнитно-импульсное прессование идеально подходит для изготовления изделий сложных форм, которые трудно или невозможно выпустить традиционными методами. Это достигается благодаря тому, что:

• высокие давления прессования позволяют эффективно формовать металл, помогая ему заполнять тонкие и глубокие впадины, узкие отверстия в изделии. При этом не требуется предварительный нагрев заготовки;
• быстрота процесса (доли секунды) исключает нежелательные эффекты усадки металла при охлаждении, как бывает при литье или горячей штамповке. Это повышает точность формы;
• в процессе возможно прессование очень хрупких и труднодеформируемых материалов, которые невозможно обработать другими способами из-за риска растрескивания.

Магнитно-импульсная обработка металла и другие технологии

внутреннее устройство оборудования магнитно-импульсного прессования

Несмотря на кажущуюся специфичность, магнитно-импульсная обработка металла может эффективно сочетаться с другими методами. Например, использование отливок из металла в качестве заготовок для магнитно-импульсной обработки дает возможность быстро и качественно уплотнить их структуру, устранить литейные дефекты. А закалка деталей после магнитно-импульсной обработки путем старения, отпуска, нормализации дополнительно повышает прочностные характеристики изделий.

Такое комбинирование разных методов делает технологический процесс более гибким и позволяет получать изделия с уникальным комплексом свойств.

Магнитно-импульсные технологии - работа для профессионалов

Магнитно-импульсный пресс - редкое и сложное оборудование, с которым должны работать только профессионалы. Оно требует высокой квалификации персонала, больших электрических мощностей и специфических условий по обеспечению техники безопасности. Все эти условия знают и соблюдают специалисты наших предприятий. Обращайтесь - и магнитно-импульсные технологии раскроют свой потенциал при обработке ваших заготовок!