Основний дизайн магніту
Машина Magnabend розроблена як потужний магніт постійного струму з обмеженим робочим циклом.
Машина складається з 3 основних частин: -
Корпус магніту, який утворює основу машини і містить котушку електромагніту.
Затискач, який забезпечує шлях для магнітного потоку між полюсами основи магніту і тим самим затискає заготовку з листового металу.
Згинальна балка, яка повертається до переднього краю корпусу магніту і забезпечує засіб для прикладення згинального зусилля до заготовки.
3-D модель:
Нижче наведено 3-D креслення, що показує основне розташування деталей у магніті U-типу:
Робочий цикл
Концепція робочого циклу є дуже важливим аспектом конструкції електромагніту.Якщо конструкція передбачає більший робочий цикл, ніж необхідно, це не є оптимальним.Більший робочий цикл за своєю суттю означає, що буде потрібно більше мідного дроту (з відповідною більшою вартістю) і/або буде менше доступної сили затиску.
Примітка: магніт з більшим робочим циклом матиме менше розсіювання потужності, що означає, що він споживатиме менше енергії і, таким чином, буде дешевшим у експлуатації.Однак, оскільки магніт увімкнено лише на короткі періоди, витрати енергії на експлуатацію зазвичай вважаються дуже невеликими.Таким чином, підхід до проектування полягає в тому, щоб мати якомога більше розсіювання потужності, щоб уникнути перегріву обмоток котушки.(Цей підхід звичайний для більшості конструкцій електромагнітів).
Magnabend розрахований на номінальний робочий цикл близько 25%.
Зазвичай на згин потрібно всього 2-3 секунди.Потім магніт буде вимкнено ще на 8-10 секунд, поки заготовка буде переставлена та вирівняна, готова до наступного згину.Якщо робочий цикл перевищено 25%, то в кінцевому підсумку магніт стане занадто гарячим і спрацює теплове перевантаження.Магніт не пошкодиться, але йому потрібно дати охолонути приблизно 30 хвилин перед повторним використанням.
Досвід роботи з машинами в польових умовах показав, що робочий цикл 25% цілком достатній для звичайних користувачів.Насправді деякі користувачі вимагають опціональних високопотужних версій машини, які мають більшу силу затиску за рахунок меншого робочого циклу.
Сила затиску Magnabend:
Практична сила затиску:
На практиці ця висока сила затиску реалізується лише тоді, коли вона не потрібна(!), тобто при згинанні тонких сталевих заготовок.Під час згинання кольорових заготовок сила буде меншою, як показано на графіку вище, і (трохи цікаво), вона також менша при згинанні товстих сталевих заготовок.Це пов’язано з тим, що сила затиску, необхідна для різкого вигину, набагато вище, ніж для радіусного згину.Отже, що відбувається, так це те, що під час згину передній край затискача злегка піднімається, дозволяючи заготовці утворювати радіус.
Невеликий повітряний зазор, який утворюється, спричиняє невелику втрату сили затиску, але сила, необхідна для формування радіусного вигину, впала більш різко, ніж сила затиску магніту.Таким чином утворюється стабільна ситуація, і зажим не відпускає.
Вище описано режим згинання, коли машина наближається до своєї межі товщини.Якщо спробувати ще більш товсту заготовку, то зажим, звичайно, підніметься.
Ця діаграма говорить про те, що якби передній край хомута був трохи радіусним, а не гострим, то повітряний зазор для товстого вигину був би зменшений.
Справді, це так, і правильно виготовлений Magnabend матиме хомути з радіусним краєм.(Радіусний край також набагато менш схильний до випадкових пошкоджень, ніж гострий край).
Граничний режим відмови згину:
Якщо спробувати зігнути дуже товсту заготовку, машина не зможе зігнути її, тому що зажим просто підніметься.(На щастя, це відбувається не драматично; зажим просто тихо відпускається).
Однак якщо навантаження на згин лише трохи більше, ніж згинальна здатність магніту, то зазвичай відбувається те, що вигин продовжує приблизно 60 градусів, а потім затискач почне ковзати назад.У цьому режимі відмови магніт може протистояти згинальному навантаженню лише опосередковано, створюючи тертя між заготовкою та ложем магніту.
Різниця в товщині між поломкою через відрив і поломкою через ковзання, як правило, не дуже велика.
Збій підйому пов’язаний з тим, що заготовка висуває передній край затискача вгору.Зусилля затиску на передній кромці затискача в основному чинить опір цьому.Затиск на задній кромці має незначний ефект, оскільки він знаходиться близько до місця повороту затискача.Фактично це лише половина загальної сили затиску, яка чинить опір відриву.
З іншого боку, ковзанню протидіє загальна сила затиску, але тільки через тертя, тому фактичний опір залежить від коефіцієнта тертя між заготовкою та поверхнею магніту.
Для чистої та сухої сталі коефіцієнт тертя може досягати 0,8, але якщо є мастило, то він може бути низьким до 0,2.Зазвичай це буде десь посередині, так що граничний режим вигину зазвичай пов’язаний з ковзанням, але спроби збільшити тертя на поверхні магніту виявились недоцільними.
Ємність товщини:
Для корпусу магніту E-типу шириною 98 мм і глибиною 48 мм і з котушкою на 3800 ампер повна згинальна здатність становить 1,6 мм.Ця товщина стосується як сталевого, так і алюмінієвого листа.Алюмінієвий лист буде менше затискатися, але для його згинання потрібен менший крутний момент, тому це компенсується таким чином, щоб забезпечити однакову ємність калібру для обох типів металу.
Повинні бути деякі застереження щодо заявленої здатності на згин: головне з них полягає в тому, що межа плинності листового металу може сильно змінюватися.Місткість 1,6 мм стосується сталі з межею плинності до 250 МПа і алюмінію з межею плинності до 140 МПа.
Товщина нержавіючої сталі становить близько 1,0 мм.Ця ємність значно менша, ніж у більшості інших металів, оскільки нержавіюча сталь, як правило, немагнітна, але має досить високий межа текучості.
Ще один фактор - температура магніту.Якщо магніт нагрівся, то опір котушки буде вищим, а це, в свою чергу, призведе до того, що він буде споживати менше струму з меншими ампер-витками та меншою силою затиску.(Цей ефект зазвичай досить помірний і навряд чи призведе до того, що машина не відповідатиме своїм специфікаціям).
Нарешті, можна було б зробити Magnabends більшої ємності, якщо збільшити поперечний переріз магніту.
Час розміщення: 27 серпня 2021 року