Thiết kế nam châm cơ bản
Máy Magnabend được thiết kế như một nam châm DC mạnh mẽ với chu kỳ hoạt động hạn chế.
Máy gồm 3 bộ phận cơ bản: -
Thân nam châm tạo thành đế của máy và chứa cuộn dây nam châm điện.
Thanh kẹp cung cấp đường dẫn cho từ thông giữa các cực của đế nam châm, và do đó kẹp phôi kim loại tấm.
Chùm uốn được xoay quanh cạnh trước của thân nam châm và cung cấp phương tiện để tác dụng lực uốn lên phôi.
mẫu vật 3 chiều:
Dưới đây là hình vẽ 3-D thể hiện sự sắp xếp cơ bản của các bộ phận trong nam châm chữ U:
chu kỳ nhiệm vụ
Khái niệm về chu kỳ làm việc là một khía cạnh rất quan trọng trong thiết kế nam châm điện.Nếu thiết kế cung cấp nhiều chu kỳ làm việc hơn mức cần thiết thì nó không phải là tối ưu.Chu kỳ làm việc nhiều hơn vốn có nghĩa là sẽ cần nhiều dây đồng hơn (do đó chi phí cao hơn) và/hoặc sẽ có ít lực kẹp hơn.
Lưu ý: Một nam châm có chu kỳ làm việc cao hơn sẽ ít tiêu hao năng lượng hơn, điều đó có nghĩa là nó sẽ sử dụng ít năng lượng hơn và do đó rẻ hơn khi vận hành.Tuy nhiên, vì nam châm BẬT chỉ trong thời gian ngắn nên chi phí năng lượng cho hoạt động thường được coi là rất ít quan trọng.Do đó, phương pháp thiết kế là có mức tiêu hao năng lượng nhiều nhất có thể mà không làm quá nóng các cuộn dây của cuộn dây.(Cách tiếp cận này phổ biến đối với hầu hết các thiết kế nam châm điện).
Magnabend được thiết kế cho chu kỳ nhiệm vụ danh nghĩa khoảng 25%.
Thông thường chỉ mất 2 hoặc 3 giây để thực hiện một khúc cua.Sau đó, nam châm sẽ tắt thêm 8 đến 10 giây trong khi phôi được định vị lại và căn chỉnh sẵn sàng cho lần uốn tiếp theo.Nếu vượt quá chu kỳ nhiệm vụ 25% thì cuối cùng nam châm sẽ trở nên quá nóng và quá tải nhiệt sẽ xảy ra.Nam châm sẽ không bị hỏng nhưng nó sẽ phải được để nguội trong khoảng 30 phút trước khi sử dụng lại.
Kinh nghiệm vận hành với các máy trong lĩnh vực này đã chỉ ra rằng chu kỳ làm việc 25% là khá phù hợp đối với người dùng thông thường.Trên thực tế, một số người dùng đã yêu cầu các phiên bản công suất cao tùy chọn của máy có nhiều lực kẹp hơn với chi phí là chu kỳ làm việc ít hơn.
Lực kẹp Magnabend:
Lực kẹp thực tế:
Trong thực tế, lực kẹp cao này chỉ được thực hiện khi không cần thiết (!), đó là khi uốn phôi thép mỏng.Khi uốn các phôi kim loại màu, lực sẽ ít hơn như thể hiện trong biểu đồ trên, và (hơi tò mò một chút), lực này cũng ít hơn khi uốn các phôi thép dày.Điều này là do lực kẹp cần thiết để thực hiện một khúc cua gấp cao hơn rất nhiều so với lực cần thiết cho một khúc cua bán kính.Vì vậy, điều xảy ra là khi quá trình uốn diễn ra, cạnh trước của thanh kẹp nâng lên một chút, do đó cho phép phôi gia công tạo thành một bán kính.
Khe hở không khí nhỏ được hình thành làm mất một chút lực kẹp nhưng lực cần thiết để tạo thành bán kính uốn cong đã giảm mạnh hơn so với lực kẹp nam châm.Do đó, một tình huống ổn định dẫn đến và thanh kẹp không buông ra.
Những gì được mô tả ở trên là chế độ uốn cong khi máy ở gần giới hạn độ dày của nó.Nếu thử một phôi thậm chí còn dày hơn thì tất nhiên thanh kẹp sẽ nhấc ra.
Biểu đồ này gợi ý rằng nếu cạnh mũi của thanh kẹp được bán kính một chút, thay vì sắc nét, thì khe hở không khí để uốn cong dày sẽ giảm đi.
Trên thực tế, đây là trường hợp và một Magnabend được làm đúng cách sẽ có một thanh kẹp với cạnh bán kính.(Cạnh bán kính cũng ít bị hư hại do tai nạn hơn nhiều so với cạnh sắc).
Chế độ cận biên của sự cố uốn cong:
Nếu cố uốn một phôi gia công rất dày thì máy sẽ không uốn được phôi đó vì thanh kẹp sẽ nhấc ra.(May mắn thay, điều này không xảy ra một cách kịch tính; thanh kẹp chỉ hoạt động nhẹ nhàng).
Tuy nhiên, nếu tải trọng uốn chỉ lớn hơn một chút so với khả năng uốn của nam châm thì nhìn chung điều xảy ra là uốn cong sẽ tiến tới khoảng 60 độ và sau đó thanh kẹp sẽ bắt đầu trượt về phía sau.Trong chế độ hư hỏng này, nam châm chỉ có thể gián tiếp chống lại tải uốn bằng cách tạo ra ma sát giữa phôi và giường của nam châm.
Sự khác biệt về độ dày giữa hư hỏng do nhấc lên và hư hỏng do trượt nói chung là không nhiều.
Không nhấc ra được là do phôi đẩy cạnh trước của thanh kẹp lên trên.Lực kẹp ở cạnh trước của thanh kẹp chủ yếu là lực chống lại điều này.Kẹp ở mép sau ít có tác dụng vì nó gần với vị trí xoay thanh kẹp.Trên thực tế, nó chỉ bằng một nửa tổng lực kẹp chống lại lực nâng.
Mặt khác, lực trượt bị cản lại bởi tổng lực kẹp nhưng chỉ thông qua ma sát nên lực cản thực tế phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa phôi và bề mặt của nam châm.
Đối với thép khô và sạch, hệ số ma sát có thể cao tới 0,8 nhưng nếu có chất bôi trơn thì hệ số này có thể thấp tới 0,2.Thông thường, nó sẽ ở đâu đó ở giữa sao cho kiểu hỏng uốn biên thường là do trượt, nhưng các nỗ lực tăng ma sát trên bề mặt của nam châm được cho là không đáng giá.
Công suất độ dày:
Đối với thân nam châm loại E rộng 98mm và sâu 48mm và có cuộn dây quay 3.800 ampe, khả năng uốn toàn bộ chiều dài là 1,6mm.Độ dày này áp dụng cho cả tôn và nhôm tấm.Sẽ có ít kẹp hơn trên tấm nhôm nhưng cần ít mô-men xoắn hơn để uốn cong nó, vì vậy điều này bù lại theo cách mang lại khả năng đo tương tự cho cả hai loại kim loại.
Cần phải có một số lưu ý về khả năng uốn đã nêu: Vấn đề chính là cường độ chảy của tấm kim loại có thể rất khác nhau.Công suất 1,6mm áp dụng cho thép có ứng suất chảy lên tới 250 MPa và nhôm có ứng suất chảy lên tới 140 MPa.
Độ dày của thép không gỉ là khoảng 1.0mm.Khả năng này thấp hơn đáng kể so với hầu hết các kim loại khác vì thép không gỉ thường không có từ tính và có ứng suất chảy khá cao.
Một yếu tố khác là nhiệt độ của nam châm.Nếu nam châm đã được để trở nên nóng thì điện trở của cuộn dây sẽ cao hơn và điều này sẽ khiến nó hút ít dòng điện hơn dẫn đến số vòng quay ampe thấp hơn và lực kẹp thấp hơn.(Tác động này thường khá vừa phải và không có khả năng khiến máy không đáp ứng các thông số kỹ thuật của nó).
Cuối cùng, Magnabend công suất dày hơn có thể được tạo ra nếu tiết diện nam châm được làm lớn hơn.
Thời gian đăng bài: 12-Aug-2022