Osnovni dizajn magneta
Stroj Magnabend je zasnovan kot močan DC magnet z omejenim delovnim ciklom.
Stroj je sestavljen iz 3 osnovnih delov: -
Telo magneta, ki tvori osnovo stroja in vsebuje elektromagnetno tuljavo.
Vpenjalna palica, ki zagotavlja pot za magnetni tok med poloma magnetne osnove in s tem vpne obdelovanec iz pločevine.
Upogibni žarek, ki je zasučen na sprednji rob telesa magneta in zagotavlja sredstvo za uporabo upogibne sile na obdelovanec.
3-D model:
Spodaj je 3-D risba, ki prikazuje osnovno razporeditev delov v magnetu tipa U:
Delovni cikel
Koncept delovnega cikla je zelo pomemben vidik zasnove elektromagneta.Če načrt predvideva več delovnega cikla, kot je potrebno, potem ni optimalno.Več delovnega cikla samo po sebi pomeni, da bo potrebno več bakrene žice (s posledično višjimi stroški) in/ali bo na voljo manj vpenjalne sile.
Opomba: Magnet z višjim delovnim ciklom bo imel manjšo disipacijo moči, kar pomeni, da bo porabil manj energije in bo tako cenejši za delovanje.Ker pa je magnet VKLOPLJEN le kratek čas, se stroški energije običajno štejejo za zelo majhnega pomena.Tako je načrtovalni pristop imeti čim več odvajanja moči, da se ne pregrejejo navitja tuljave.(Ta pristop je običajen za večino modelov elektromagnetov).
Magnabend je zasnovan za nazivni obratovalni cikel približno 25%.
Običajno traja le 2 ali 3 sekunde, da naredite ovinek.Magnet bo nato izklopljen za nadaljnjih 8 do 10 sekund, medtem ko se obdelovanec ponovno postavi in poravna, pripravljen za naslednji upogib.Če je 25-odstotni obratovalni cikel presežen, se bo magnet sčasoma pregrel in sprožila se bo toplotna preobremenitev.Magnet se ne bo poškodoval, vendar ga boste morali pustiti, da se ohladi približno 30 minut, preden ga ponovno uporabite.
Izkušnje delovanja s stroji na terenu so pokazale, da je 25-odstotni delovni cikel povsem primeren za tipične uporabnike.Pravzaprav so nekateri uporabniki zahtevali izbirne različice stroja z visoko močjo, ki imajo večjo vpenjalno silo na račun manjšega delovnega cikla.
Magnabend vpenjalna sila:
Praktična vpenjalna sila:
V praksi se ta visoka vpenjalna sila doseže le takrat, ko ni potrebna(!), to je pri upogibanju tankih jeklenih obdelovancev.Pri upogibanju obdelovancev iz barvnih kovin bo sila manjša, kot je prikazano na zgornjem grafu, in (malo radovedno) manjša tudi pri upogibanju debelih jeklenih obdelovancev.To je zato, ker je vpenjalna sila, potrebna za oster ovinek, veliko večja od tiste, ki je potrebna za upogib radija.Zgodi se torej, da se med upogibanjem sprednji rob spone rahlo dvigne in tako omogoči obdelovancu, da tvori polmer.
Majhna zračna reža, ki nastane, povzroči rahlo izgubo vpenjalne sile, vendar je sila, potrebna za oblikovanje polmera upogiba, padla močneje kot sila vpenjanja magneta.Tako nastane stabilna situacija in objemka se ne spusti.
Zgoraj je opisan način upogibanja, ko je stroj blizu meje debeline.Če poskusite še debelejši obdelovanec, se bo objemka seveda dvignila.
Ta diagram kaže, da bi se zmanjšala zračna reža za debelo upogibanje, če bi bil nosni rob vpenjalne palice nekoliko zaobljen in ne oster.
Dejansko je tako in pravilno izdelan Magnabend bo imel objemko s polmernim robom.(Razmerni rob je tudi veliko manj nagnjen k naključnim poškodbam v primerjavi z ostrim robom).
Mejni način napake pri upogibanju:
Če poskusite upogniti zelo debel obdelovanec, ga stroj ne bo upognil, ker se bo objemka preprosto dvignila.(Na srečo se to ne zgodi na dramatičen način; objemka se samo tiho spusti).
Če pa je upogibna obremenitev le nekoliko večja od upogibne zmogljivosti magneta, se na splošno zgodi, da bo upogib nadaljeval približno 60 stopinj, nato pa bo objemka začela drseti nazaj.V tem načinu okvare se magnet lahko upogiba upogibni obremenitvi le posredno s ustvarjanjem trenja med obdelovancem in ležiščem magneta.
Razlika v debelini med okvaro zaradi dviga in okvaro zaradi zdrsa na splošno ni velika.
Napaka pri dvigu je posledica vzvoda obdelovanca sprednjega roba objemke navzgor.Temu se upira predvsem vpenjalna sila na sprednjem robu objemke.Vpenjanje na zadnjem robu ima majhen učinek, ker je blizu mesta, kjer se objemka zasuka.Dejansko je le polovica celotne vpenjalne sile, ki se upira dvigu.
Po drugi strani se drsenju upira celotna vpenjalna sila, vendar le s trenjem, tako da je dejanski upor odvisen od koeficienta trenja med obdelovancem in površino magneta.
Za čisto in suho jeklo je lahko koeficient trenja celo 0,8, če pa je prisotno mazanje, pa je lahko tudi 0,2.Običajno je nekje vmes, tako da je mejni način okvare upogiba običajno posledica drsenja, vendar se je izkazalo, da poskusi povečanja trenja na površini magneta niso vredni.
Kapaciteta debeline:
Za ohišje magneta tipa E, široko 98 mm in globoko 48 mm ter s tuljavo 3.800 amperov, je zmogljivost upogibanja po celotni dolžini 1,6 mm.Ta debelina velja tako za jekleno pločevino kot za aluminijasto pločevino.Na aluminijasti pločevini bo manj vpenjanja, vendar je za njeno upogibanje potreben manj navora, tako da se to kompenzira na način, da zagotovi podobno zmogljivost merilnika za obe vrsti kovine.
Pri navedeni upogibni zmogljivosti je treba upoštevati nekaj opozoril: glavno je, da se meja tečenja pločevine lahko zelo razlikuje.Kapaciteta 1,6 mm velja za jeklo z mejo tečenja do 250 MPa in za aluminij z mejo tečenja do 140 MPa.
Kapaciteta debeline nerjavnega jekla je približno 1,0 mm.Ta zmogljivost je bistveno manjša kot pri večini drugih kovin, ker je nerjaveče jeklo običajno nemagnetno in ima kljub temu razmeroma visoko mejo tečenja.
Drugi dejavnik je temperatura magneta.Če pustimo, da se magnet segreje, bo upor tuljave višji, kar bo povzročilo, da bo črpala manj toka s posledičnimi nižjimi amperskimi obrati in nižjo vpenjalno silo.(Ta učinek je običajno precej zmeren in verjetno ne bo povzročil, da stroj ne bi izpolnjeval svojih specifikacij).
Končno bi lahko naredili Magnabends debelejše zmogljivosti, če bi bil presek magneta večji.
Čas objave: 27. avgust 2021