Молодой ученый ЛЭТИ придумал, как оптимизировать процесс обработки металлов

СПбГЭТУ «ЛЭТИ» – 15 марта 2022

Созданный аспирантом кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» прибор для обработки металлов позволит формовать материалы с помощью электромагнитной индукции.

Аспирант кафедры ЭТПТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Артем Мельников

Процесс разработки современных малогабаритных изделий из тонких металлов, таких как экраны для печатных плат, требует деликатной и точной обработки заготовок. При формовке обычным пневматическим прессом детали рвутся или недостаточно дожимаются, что вызывает множество проблем на производстве и сказывается на конечной стоимости изделий.

Сделать процесс формовки тонких металлов более эффективным, деликатным и дешевым за счет использования законов электромагнитной индукции призван проект аспиранта кафедры электротехнологической и преобразовательной техники (ЭТПТ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Артема Мельникова «Разработка экспериментальной магнитно-импульсной установки для обработки металлов давлением». Эта работа вошла в число лучших на конкурсе грантов студентов вузов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, аспирантов вузов, отраслевых и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга.

«Мы используем законы электромагнитной индукции таким образом, что воздействуем на металл переменным электромагнитным полем – вызываем в нем вихревые токи. Взаимодействие этих токов с током индуктора-инструмента приводит к возникновению сил отталкивания, которые деформируют металл так, что усилие возникает непосредственно в нем. В отличие от классического пресса, у моей установки нет подвижной части – пуансона, которая воздействует физически на саму заготовку», – рассказывает аспирант кафедры ЭТПТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Артем Мельников.

Использование подобной технологии позволяет сделать заготовку более пластичной за счет создания усилия в самом металле, что предотвращает возможные разрывы при формовке. Отсутствие изнашивающихся подвижных частей пресса позволяет сэкономить на обслуживании.

Разработанное устройство состоит из корпуса, большой конденсаторной батареи и индуктора.

«Принцип действия установки достаточно прост. Внутри корпуса установки находится большой накопитель энергии, который заряжается высоким напряжением. Затем накопленная энергия разряжается на индуктор. Соответственно, этот разряд вызывает большой импульс тока, который порождает магнитное поле, – это поле порождает вихревой ток. Эти токи, взаимодействуя между собой, генерируют импульсную силу отталкивания», – объясняет Артем Мельников.

В рамках проведенного исследования была продемонстрирована возможность использования энергии магнитного поля не только для формовки, но и для получения неразъемных соединений методом обжима. Подобная технология может заменить заклепочное или сварное соединение, при этом потребитель получит как экономию на расходных материалах, так и сокращение технологического процесса.
Технология магнитно-импульсной обработки была открыта в середине ХХ века, однако широкого распространения она не получила по причине высокой стоимости комплектующих. Сегодня за счет появления более совершенной и дешевой компонентной базы, а также повышенного спроса на новые технологии, повышающие производительность, исследования в этой сфере стали наиболее перспективными. Артем Мельников уверен, что сейчас магнитно-импульсная технология переживает второе рождение – сейчас активно развиваются как европейские конкуренты из Франции и Германии, так и российские компании, создающие разработки для оборонной сферы.

Проектом Артема Мельникова уже заинтересовался крупный российский производитель строительных товаров. Компанию привлекла возможность ускорить технологический процесс и сократить расходные материалы.