ข้อควรพิจารณาในการออกแบบขั้นพื้นฐาน

การออกแบบแม่เหล็กขั้นพื้นฐาน
เครื่อง Magnabend ได้รับการออกแบบให้เป็นแม่เหล็ก DC ที่ทรงพลังพร้อมรอบการทำงานที่จำกัด
เครื่องประกอบด้วย 3 ส่วนพื้นฐาน:-

ตัวแม่เหล็กที่เป็นฐานของเครื่องและมีขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า

แถบแคลมป์ซึ่งเป็นเส้นทางสำหรับฟลักซ์แม่เหล็กระหว่างขั้วของฐานแม่เหล็ก และด้วยเหตุนี้จึงหนีบชิ้นงานโลหะแผ่น

คานดัดซึ่งหมุนไปที่ขอบด้านหน้าของตัวแม่เหล็กและเป็นช่องทางสำหรับใช้แรงดัดกับชิ้นงาน

โมเดล 3 มิติ:
ด้านล่างนี้คือภาพวาด 3 มิติที่แสดงการจัดเรียงพื้นฐานของชิ้นส่วนในแม่เหล็กชนิดตัว U:

รอบหน้าที่

แนวคิดของวัฏจักรหน้าที่เป็นส่วนสำคัญในการออกแบบแม่เหล็กไฟฟ้าหากการออกแบบให้มีรอบการทำงานมากกว่าที่จำเป็น แสดงว่าไม่เหมาะสมรอบการทำงานที่มากขึ้นโดยเนื้อแท้แล้วหมายความว่าจะต้องใช้ลวดทองแดงมากขึ้น (ด้วยต้นทุนที่สูงขึ้นตามมา) และ/หรือจะมีแรงยึดน้อยลง

หมายเหตุ: แม่เหล็กที่มีรอบการทำงานสูงจะมีการกระจายพลังงานน้อยลง ซึ่งหมายความว่าจะใช้พลังงานน้อยลง และดังนั้นจึงถูกกว่าในการใช้งานอย่างไรก็ตาม เนื่องจากแม่เหล็กเปิดอยู่เพียงช่วงสั้นๆ ดังนั้นต้นทุนด้านพลังงานในการดำเนินการจึงมักถือว่ามีความสำคัญน้อยมากดังนั้นแนวทางการออกแบบคือการมีการกระจายพลังงานมากที่สุดเท่าที่คุณจะทำได้ในแง่ของการไม่ทำให้ขดลวดร้อนเกินไป(วิธีนี้เป็นเรื่องปกติในการออกแบบแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนใหญ่)

Magnabend ได้รับการออกแบบสำหรับรอบการทำงานเล็กน้อยประมาณ 25%

โดยทั่วไปจะใช้เวลาเพียง 2 หรือ 3 วินาทีในการโค้งงอจากนั้นแม่เหล็กจะดับลงอีก 8 ถึง 10 วินาทีในขณะที่ชิ้นงานถูกปรับตำแหน่งและจัดแนวพร้อมสำหรับการโค้งงอครั้งต่อไปหากเกินรอบการทำงาน 25% ในที่สุดแม่เหล็กจะร้อนเกินไปและความร้อนเกินพิกัดจะสะดุดแม่เหล็กจะไม่ได้รับความเสียหายแต่จะต้องปล่อยให้เย็นลงประมาณ 30 นาทีก่อนที่จะใช้งานอีกครั้ง

ประสบการณ์การปฏิบัติงานกับเครื่องจักรภาคสนามแสดงให้เห็นว่ารอบการทำงาน 25% นั้นค่อนข้างเพียงพอสำหรับผู้ใช้ทั่วไปในความเป็นจริง ผู้ใช้บางรายได้ร้องขอเครื่องจักรรุ่นกำลังสูงซึ่งเป็นอุปกรณ์เสริมซึ่งมีแรงจับยึดมากขึ้นโดยมีค่าใช้จ่ายรอบการทำงานน้อยลง

Magnabend แรงหนีบ:

แรงหนีบปฏิบัติ:

ในทางปฏิบัติ แรงจับยึดสูงนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อไม่ต้องการใช้เท่านั้น (!) นั่นคือเมื่อทำการดัดชิ้นงานเหล็กบางเมื่อดัดชิ้นงานที่ไม่ใช่เหล็ก แรงจะน้อยลงตามที่แสดงในกราฟด้านบน และ (น่าสงสัยเล็กน้อย) ก็จะน้อยลงเช่นกันเมื่อดัดชิ้นงานเหล็กหนานี่เป็นเพราะแรงยึดที่จำเป็นสำหรับการโค้งงอที่แหลมคมนั้นสูงกว่าที่จำเป็นสำหรับการโค้งงอแบบรัศมีมากสิ่งที่เกิดขึ้นก็คือ เมื่อโค้งงอ ขอบด้านหน้าของแคลมป์บาร์จะยกขึ้นเล็กน้อย ทำให้ชิ้นงานมีรัศมี

ช่องว่างอากาศขนาดเล็กที่เกิดขึ้นทำให้สูญเสียแรงยึดไปเล็กน้อย แต่แรงที่จำเป็นในการสร้างโค้งรัศมีลดลงอย่างรวดเร็วกว่าแรงยึดของแม่เหล็กดังนั้นผลลัพธ์ของสถานการณ์ที่มั่นคงและแคลมป์ก็ไม่ปล่อย

สิ่งที่อธิบายไว้ข้างต้นคือโหมดการดัดเมื่อเครื่องเข้าใกล้ขีดจำกัดความหนาหากลองใช้ชิ้นงานที่หนาขึ้น แน่นอนว่าแคลมป์บาร์จะยกออก

แผนภาพนี้แสดงให้เห็นว่าหากขอบปลายจมูกของแคลมป์บาร์มีรัศมีเล็กน้อยแทนที่จะแหลม ช่องว่างอากาศสำหรับการดัดแบบหนาจะลดลง

เป็นกรณีนี้และ Magnabend ที่ทำอย่างถูกต้องจะมีแถบหนีบที่มีขอบเป็นรัศมี(ขอบที่มีรัศมียังมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากอุบัติเหตุน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับขอบที่มีความคม)

โหมดขอบของความล้มเหลวโค้ง:

หากพยายามโค้งงอบนชิ้นงานที่หนามาก เครื่องจะไม่สามารถดัดโค้งได้เนื่องจากแคลมป์บาร์จะหลุดออกอย่างง่ายดาย(โชคดีที่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างหวือหวา แคลมป์บาร์ปล่อยไปอย่างเงียบๆ)

อย่างไรก็ตาม หากภาระในการดัดนั้นมากกว่าความสามารถในการดัดของแม่เหล็กเพียงเล็กน้อย โดยทั่วไปแล้ว สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือการโค้งงอจะทำประมาณ 60 องศา จากนั้นแคลมป์บาร์จะเริ่มเลื่อนไปด้านหลังในโหมดความล้มเหลวนี้ แม่เหล็กสามารถต้านทานภาระการดัดทางอ้อมโดยสร้างแรงเสียดทานระหว่างชิ้นงานและฐานของแม่เหล็ก

ความแตกต่างของความหนาระหว่างความล้มเหลวเนื่องจากการยกออกและความล้มเหลวเนื่องจากการเลื่อนโดยทั่วไปไม่มากนัก
ความล้มเหลวในการยกเกิดจากชิ้นงานที่งัดขอบด้านหน้าของแคลมป์บาร์ขึ้นแรงหนีบที่ขอบด้านหน้าของแคลมป์บาร์คือแรงต้านนี้เป็นหลักการหนีบที่ขอบด้านหลังมีผลเพียงเล็กน้อยเนื่องจากอยู่ใกล้กับตำแหน่งที่หนีบหนีบในความเป็นจริง แรงยึดเพียงครึ่งหนึ่งของแรงยึดทั้งหมดซึ่งต้านทานการยกออก

ในทางกลับกัน การเลื่อนจะถูกต้านโดยแรงจับยึดทั้งหมด แต่จะผ่านแรงเสียดทานเท่านั้น ดังนั้นความต้านทานที่แท้จริงจึงขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างชิ้นงานและพื้นผิวของแม่เหล็ก

สำหรับเหล็กกล้าที่สะอาดและแห้ง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอาจสูงถึง 0.8 แต่หากมีการหล่อลื่นอยู่ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอาจต่ำถึง 0.2โดยปกติแล้วจะอยู่ระหว่างที่โหมดขอบของความล้มเหลวในการโค้งงอมักเกิดจากการเลื่อน แต่ความพยายามในการเพิ่มแรงเสียดทานบนพื้นผิวของแม่เหล็กพบว่าไม่คุ้มค่า

ความจุความหนา:

สำหรับตัวแม่เหล็ก E-type กว้าง 98 มม. และลึก 48 มม. และขดลวดหมุน 3,800 แอมแปร์ ความสามารถในการดัดตามความยาวทั้งหมดคือ 1.6 มม.ความหนานี้ใช้ได้กับทั้งเหล็กแผ่นและแผ่นอลูมิเนียมจะมีการยึดแผ่นอลูมิเนียมน้อยลง แต่ต้องใช้แรงบิดน้อยลงในการโค้งงอ ดังนั้นจึงเป็นการชดเชยในลักษณะที่ให้ความจุของเกจที่ใกล้เคียงกันสำหรับโลหะทั้งสองประเภท

จำเป็นต้องมีข้อแม้บางประการเกี่ยวกับความสามารถในการดัดงอที่ระบุ: ข้อสำคัญประการหนึ่งคือกำลังรับแรงดึงของแผ่นโลหะอาจแตกต่างกันมากความจุ 1.6 มม. ใช้กับเหล็กที่มีความเค้นครากสูงถึง 250 MPa และกับอะลูมิเนียมที่มีความเค้นครากสูงถึง 140 MPa

ความจุความหนาของสแตนเลสประมาณ 1.0 มม.ความจุนี้น้อยกว่าโลหะอื่นๆ ส่วนใหญ่อย่างมาก เนื่องจากเหล็กกล้าไร้สนิมมักไม่เป็นแม่เหล็กและยังมีความเค้นครากสูงพอสมควร

อีกปัจจัยหนึ่งคืออุณหภูมิของแม่เหล็กถ้าแม่เหล็กถูกปล่อยให้ร้อน ความต้านทานของขดลวดจะสูงขึ้น และสิ่งนี้จะทำให้แม่เหล็กดึงกระแสน้อยลงด้วยค่าแอมแปร์-เทิร์นที่ลดลงและแรงยึดที่น้อยลง(ผลกระทบนี้มักจะค่อนข้างปานกลางและไม่น่าจะทำให้เครื่องไม่เป็นไปตามข้อกำหนด)

สุดท้าย สามารถสร้าง Magnabends ที่มีความจุหนาขึ้นได้หากสร้างส่วนตัดขวางของแม่เหล็กให้ใหญ่ขึ้น