การพิจารณาการออกแบบขั้นพื้นฐาน

การออกแบบแม่เหล็กขั้นพื้นฐาน
เครื่อง Magnabend ได้รับการออกแบบให้เป็นแม่เหล็ก DC อันทรงพลังพร้อมรอบการทำงานที่จำกัด
เครื่องประกอบด้วย 3 ส่วนพื้นฐาน:-

ตัวแม่เหล็กซึ่งเป็นฐานของตัวเครื่องและประกอบด้วยขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า
แคลมป์บาร์ซึ่งเป็นช่องทางสำหรับฟลักซ์แม่เหล็กระหว่างขั้วของฐานแม่เหล็ก และด้วยเหตุนี้แคลมป์ชิ้นงานที่เป็นโลหะแผ่น
คานดัดซึ่งหมุนไปที่ขอบด้านหน้าของตัวแม่เหล็กและให้วิธีการใช้แรงดัดกับชิ้นงาน

โมเดลสามมิติ:
ด้านล่างเป็นภาพวาด 3 มิติที่แสดงการจัดเรียงพื้นฐานของชิ้นส่วนในแม่เหล็กชนิด U:

รอบการทำงาน
แนวคิดของวัฏจักรหน้าที่เป็นสิ่งสำคัญมากในการออกแบบแม่เหล็กไฟฟ้าหากการออกแบบมีรอบการทำงานเกินความจำเป็น แสดงว่าไม่เหมาะสมรอบการทำงานที่มากขึ้นโดยเนื้อแท้หมายความว่าจะต้องใช้ลวดทองแดงมากขึ้น (ด้วยต้นทุนที่สูงขึ้น) และ/หรือจะมีแรงหนีบน้อยลง
หมายเหตุ: แม่เหล็กที่มีรอบการทำงานที่สูงกว่าจะมีการกระจายพลังงานน้อยลง ซึ่งหมายความว่าจะใช้พลังงานน้อยลงและทำงานถูกกว่าอย่างไรก็ตาม เนื่องจากแม่เหล็กเปิดอยู่ในช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น ต้นทุนด้านพลังงานในการดำเนินการจึงมักถือว่ามีความสำคัญน้อยมากดังนั้น วิธีการออกแบบคือต้องมีการกระจายพลังงานให้มากที่สุดเท่าที่คุณจะทำได้ในแง่ของการไม่ให้ขดลวดของขดลวดร้อนเกินไป(วิธีนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับการออกแบบแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนใหญ่)

Magnabend ออกแบบมาสำหรับรอบการทำงานปกติประมาณ 25%
โดยปกติจะใช้เวลาเพียง 2 หรือ 3 วินาทีในการโค้งงอจากนั้นแม่เหล็กจะปิดอีก 8 ถึง 10 วินาทีในขณะที่ชิ้นงานถูกเปลี่ยนตำแหน่งและจัดตำแหน่งให้พร้อมสำหรับการโค้งงอครั้งต่อไปหากเกินรอบการทำงาน 25% ในที่สุดแม่เหล็กจะร้อนเกินไปและความร้อนเกินจะสะดุดแม่เหล็กจะไม่เสียหาย แต่จะต้องปล่อยให้เย็นลงประมาณ 30 นาทีก่อนนำมาใช้อีกครั้ง
ประสบการณ์การใช้งานเครื่องจักรในภาคสนามแสดงให้เห็นว่ารอบการทำงาน 25% ค่อนข้างเพียงพอสำหรับผู้ใช้ทั่วไปอันที่จริง ผู้ใช้บางคนร้องขอเครื่องรุ่นกำลังสูงซึ่งเป็นอุปกรณ์เสริมซึ่งมีแรงจับยึดมากกว่าโดยที่รอบการทำงานลดลง

แรงหนีบ Magnabend:
แรงหนีบที่ใช้งานได้จริง:
ในทางปฏิบัติ แรงจับยึดสูงนี้จะรับรู้ได้ก็ต่อเมื่อไม่จำเป็นต้องใช้ (!) นั่นคือเมื่อดัดชิ้นงานเหล็กบางเมื่อดัดชิ้นงานที่ไม่ใช่เหล็ก แรงจะน้อยลงตามที่แสดงในกราฟด้านบน และ (ด้วยความสงสัยเล็กน้อย) แรงจะลดลงเช่นกันเมื่อดัดชิ้นงานที่เป็นเหล็กหนาเนื่องจากแรงจับยึดที่จำเป็นสำหรับการโค้งงอที่แหลมคมนั้นสูงกว่าที่จำเป็นสำหรับการโค้งงอในแนวรัศมีอย่างมากสิ่งที่เกิดขึ้นก็คือเมื่อโค้งงอไปด้านหน้าของแคลมป์บาร์จะยกขึ้นเล็กน้อย ทำให้ชิ้นงานเกิดรัศมี
ช่องว่างอากาศขนาดเล็กที่เกิดขึ้นทำให้เกิดการสูญเสียแรงจับยึดเล็กน้อย แต่แรงที่จำเป็นในการทำให้เกิดโค้งงอของรัศมีลดลงอย่างรวดเร็วกว่าแรงจับยึดแบบแม่เหล็กดังนั้นสถานการณ์ที่มั่นคงส่งผลให้แคลมป์บาร์ไม่ปล่อย
สิ่งที่อธิบายข้างต้นคือโหมดการดัดงอเมื่อเครื่องใกล้ถึงขีดจำกัดความหนาหากลองใช้ชิ้นงานที่มีความหนามากขึ้น แคลมป์บาร์ก็จะยกขึ้นอย่างแน่นอน

แผนภาพนี้แสดงให้เห็นว่าหากขอบจมูกของแคลมป์บาร์รัศมีเล็กน้อย แทนที่จะแหลม ช่องว่างอากาศสำหรับการดัดงออย่างหนาจะลดลง
อันที่จริงเป็นกรณีนี้และ Magnabend ที่ทำขึ้นอย่างถูกต้องจะมีแคลมป์บาร์ที่มีขอบรัศมี(ขอบรัศมียังมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากอุบัติเหตุน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับขอบที่แหลมคม)

โหมด Marginal ของ Bend Failure:
หากพยายามโค้งงอกับชิ้นงานที่มีความหนามาก เครื่องจะไม่โค้งงอเนื่องจากแคลมป์บาร์จะยกออกอย่างง่ายดาย(โชคดีที่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างน่าทึ่ง แคลมป์บาร์ปล่อยให้ไปอย่างเงียบ ๆ )
อย่างไรก็ตาม หากแรงดัดงอมากกว่าความสามารถในการดัดของแม่เหล็กเพียงเล็กน้อย โดยทั่วไปแล้วสิ่งที่เกิดขึ้นก็คือการโค้งงอจะพูดประมาณ 60 องศา จากนั้นแคลมป์บาร์จะเริ่มเลื่อนถอยหลังในโหมดความล้มเหลวนี้ แม่เหล็กสามารถต้านทานแรงดัดทางอ้อมได้โดยการสร้างแรงเสียดทานระหว่างชิ้นงานและส่วนฐานของแม่เหล็ก

ความแตกต่างของความหนาระหว่างความล้มเหลวเนื่องจากการยกออกและความล้มเหลวเนื่องจากการเลื่อนโดยทั่วไปไม่มากนัก
ความล้มเหลวในการยกออกเกิดจากชิ้นงานที่ยกขอบด้านหน้าของแคลมป์บาร์ขึ้นแรงจับยึดที่ขอบด้านหน้าของแคลมป์บาร์เป็นสิ่งที่ต้านทานสิ่งนี้เป็นหลักการหนีบที่ขอบด้านหลังมีผลเพียงเล็กน้อย เนื่องจากอยู่ใกล้กับจุดหมุนของแคลมป์บาร์อันที่จริง มันเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของแรงจับยึดทั้งหมดซึ่งต้านทานการยกตัวออก
ในทางกลับกัน การเลื่อนนั้นถูกต้านโดยแรงจับยึดทั้งหมด แต่โดยผ่านแรงเสียดทานเท่านั้น ดังนั้นความต้านทานที่แท้จริงจะขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างชิ้นงานกับพื้นผิวของแม่เหล็ก
สำหรับเหล็กที่สะอาดและแห้ง ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีอาจสูงถึง 0.8 แต่ถ้ามีการหล่อลื่น ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีอาจสูงถึง 0.2โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ไหนสักแห่งในระหว่างที่โหมดขอบของความล้มเหลวของการโค้งงอมักจะเกิดจากการเลื่อน แต่การพยายามเพิ่มแรงเสียดทานบนพื้นผิวของแม่เหล็กนั้นไม่คุ้มค่า

ความจุความหนา:
สำหรับตัวแม่เหล็ก E-type ที่มีความกว้าง 98 มม. และความลึก 48 มม. และด้วยคอยล์ไฟเลี้ยว 3,800 แอมแปร์ ความสามารถในการดัดแบบเต็มความยาวคือ 1.6 มม.ความหนานี้ใช้ได้กับทั้งแผ่นเหล็กและแผ่นอลูมิเนียมแผ่นอะลูมิเนียมจะมีการจับยึดน้อยกว่า แต่ต้องใช้แรงบิดน้อยกว่าในการโค้งงอ ดังนั้นจึงชดเชยในลักษณะที่ให้ความสามารถในการวัดที่ใกล้เคียงกันสำหรับโลหะทั้งสองประเภท
จำเป็นต้องมีข้อแม้บางประการเกี่ยวกับความสามารถในการดัดตามที่ระบุไว้: สิ่งสำคัญคือกำลังรับแรงดึงของโลหะแผ่นอาจแตกต่างกันอย่างมากความจุ 1.6 มม. ใช้กับเหล็กที่มีความเค้นครากสูงถึง 250 MPa และใช้กับอะลูมิเนียมที่มีความเค้นครากสูงถึง 140 MPa
ความจุความหนาในสแตนเลสประมาณ 1.0 มม.ความจุนี้น้อยกว่าโลหะอื่นๆ อย่างมาก เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมจะไม่ใช่แม่เหล็กแต่มีความเค้นสูงพอสมควร
อีกปัจจัยหนึ่งคืออุณหภูมิของแม่เหล็กหากแม่เหล็กได้รับอนุญาตให้ร้อน ความต้านทานของขดลวดจะสูงขึ้น และจะทำให้ดึงกระแสไฟน้อยลงด้วยผลัดแอมแปร์ที่ต่ำลงและแรงจับยึดที่ต่ำลง(เอฟเฟกต์นี้มักจะค่อนข้างปานกลางและไม่น่าจะทำให้เครื่องไม่ตรงตามข้อกำหนด)
ในที่สุด แม็กนาเบนด์ความจุที่หนาขึ้นก็สามารถทำได้หากส่วนตัดขวางของแม่เหล็กมีขนาดใหญ่ขึ้น