Расчёт полей в комбинированных индукторных системах – инструментах рихтовки металлических покрытий автомобильных кузовов

Abstract

В статье представлена конструкция комбинированной индукторной системы – инструмента внешней рихтовки вмятин в металлических покрытиях автомобильных кузовов. Предложено использование низкочастотного плоскопараллельного вместо кругового высокочастотного магнитного поля для создания условий трансформации естественного отталкивания в притяжение листового проводника. В индукторной системе низкочастотное поле генерируется с помощью плоского круглого витка, а плоскопараллельное магнитное поле – витком прямоугольной формы. В данной конструкции низкочастотное поле проникает сквозь листовую заготовку, но плоскопараллельное магнитное поле, как показывает теория и эксперимент, в свободное полупространство, практически, не диффундирует. Вывод расчетных соотношений для анализа процессов магнитно-импульсного притяжения в данной системе основан на решении уравнений Максвелла для ненулевых составляющих напряженностей электромагнитного поля, преобразованных по Лапласу с учетом нулевых начальных условия. При этом применялось интегральное синус-преобразование Фурье. Задача решается в приближении плоских волн, для которых справедлива прямо пропорциональная связь между касательными составляющими векторов электромагнитного поля на поверхности проводника. В результате была получена полная совокупность расчётных выражений для анализа процессов в комбинированной индукторной системе для магнитно-импульсного «вытягивания» заданного участка металлического листа, которая представляет собой суперпозицию низкочастотных кругового и плоскопараллельного магнитных полей. Показано, что магнитное давление на металлический лист, которое обусловлено силовым воздействием со стороны возбуждаемых полей, определяется исключительно амплитудой проникшего поля и направлено в сторону рабочей поверхности индуктора. В конечном итоге, имеет место притяжение заданного участка листового металла. Рабочая частота плоскопараллельного поля может быть достаточно малой. Этот выбор не влияет на диффузионные процессы в системе, но позволяет реализовать режим наиболее эффективного выполнения заданной производственной операции.

У статті представлена конструкція комбінованої індукторної системи – інструменту зовнішнього рихтування вм'ятин в металевих покриттях автомобільних кузовів. Запропоновано використання низькочастотного плоскопаралельного замість кругового високочастотного магнітного поля для створення умов трансформації природного відштовхування в притягання листового провідника. В індукторній системі низькочастотне поле генерується за допомогою плоского круглого витка, а плоскопаралельне магнітне поле – витком прямокутної форми. У даній конструкції низькочастотне поле проникає крізь листову заготовку, але плоскопаралельне магнітне поле, як показує теорія та експеримент, у вільний півпростір практично, не дифундує. Виведення розрахункових співвідношень для аналізу процесів магнітно-імпульсного притягання в даній системі заснований на рішенні рівнянь Максвелла для ненульових складових напруженостей електромагнітного поля, перетворених по Лапласу з урахуванням нульових початкових умов. При цьому застосовувалося інтегральне синус-перетворення Фур'є. Завдання вирішується в наближенні плоских хвиль, для яких справедлив прямо пропорційний зв'язок між дотичними складовими векторів електромагнітного поля на поверхні провідника. У результаті була отримана повна сукупність розрахункових виразів для аналізу процесів у комбінованій індукторній системі для магнітно-імпульсного «витягування» заданої ділянки металевого листа, яка представляє собою суперпозицію низькочастотних кругового і плоскопаралельного магнітних полів. Показано, що магнітний тиск на металевий лист, який зумовлений силовим впливом з боку збуджуваних полів, визначається виключно амплітудою поля, що проникло, і направлений у бік робочої поверхні індуктора. Зрештою, має місце притягання заданої ділянки листового металу. Робоча частота плоскопаралельного поля може бути досить малою. Цей вибір не впливає на дифузійні процеси в системі, але дозволяє реалізувати режим найбільш ефективного виконання заданої виробничої операції.

In the paper construction of combined inductor system realizing the principle of superposition of circular and plane-parallel magnetic fields is proposed. This inductor system is the instrument of external straightening of dents in the metal coating of car body. The use of low-frequency plane-parallel magnetic field instead of a high-frequency magnetic field to create conditions for the transformation of the natural repulsion to attraction of sheet conductor is suggested. The low-frequency field is generated by inductor system by dint of flat circular turn. The plane-parallel magnetic field is generated by a rectangular turn. The low-frequency field penetrates the sheet workpiece in the construct. The theory and experiment indicate that plane-parallel magnetic field doesn’t diffuse almost. Conclusion calculated ratios to analyze the processes of magnetic pulse attraction in the system based on the solution of Maxwell's equations for non-zero intensity components of the electromagnetic field. The Maxwell's equations are transformed by Laplace zero initial conditions. In this case the integral sinus-transformation Fourier are applied. The problem is solved in the plane-wave approximation. Valid for plane waves directly proportional relationship between the tangent vector components of the electromagnetic field on the surface of conductor. For the analysis of processes in combined inductor system for a magneticpulsed «pulling» a predetermined part of the metal sheet were obtained the population of calculated expressions. The magnetic pressure on the metal sheet is caused by force action on the part of the excited fields. It is determined solely amplitude of penetrate field and is directed towards the working surface of the inductor. Finally, there is a predetermined part of the attraction of the sheet metal. The operating frequency of the plane-parallel field can be quite small. This choice doesn’t influence the diffusion processes in the system, but allows for the most efficient mode of implementation of a given production operation.