Резка стали электромагнитными импульсами

Прочные комплексные металлические конструкции применяются во многих областях, например, в кузовах транспортных средств, и должны обладать достаточной стабильностью, но обработка высокопрочных сталей может представлять сложность. Новая технология резки стали ускорит процесс, будет отличаться энергоэффективностью и экономичностью по сравнению с сегодняшними решениями.

Не вызывает сомнений, что стальные рамы автомобилей и другой техники обязаны обеспечивать определённый уровень защиты от разрушающего воздействия, в частности во время ДТП. Но прочность сталей зависит от многих факторов, в том числе от количества отверстий, формируемых автопроизводителями для прокладывания электрических кабелей. Во время сверления столь твёрдых материалов механические инструменты подвержены быстрому износу. А поскольку они ещё и оставляют нежелательные элементы на стали ("заусенцы"), требуется дополнительное время, чтобы завершить весь процесс обработки. Одна из альтернатив – использование лазеров, но они нуждаются в больших количествах энергии, что увеличивает конечную стоимость продукции.

В сотрудничестве с многочисленными партнёрами, включая Volkswagen, исследователи из Института машиностроения и формовочных технологий Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology) предложили иной метод получения отверстий в стальных кузовах автомобилей. Как объясняет доктор Вверена Краусель (Verena Kräusel), новое решение основано на технологии EMPT (electromagnetic pulse technology – электромагнитная импульсная технология), которая ранее использовалась преимущественно для обработки алюминиевых труб. Она была модифицирована таким образом, чтобы резать самые твёрдые стали. Если у лазера уходит 1,4 с на одно отверстие, то EMPT справляется с задачей за 200 мс – в семь раз быстрее. Другое преимущество заключается в отсутствии каких-либо "заусенцев". К тому же, нет связанных с заменой изношенных деталей расходов.

Импульсный генератор состоит из катушки, батареи конденсаторов, зарядного устройства и сильноточных переключателей. Когда они закрываются, конденсаторы разряжаются через катушку за микросекунды, генерируя импульсный ток. Катушка конвертирует энергию заряда в электромагнитную. Чтобы приспособить процесс для резки стали, исследователи должны были модифицировать катушку и добиться достаточной мощности поля: давление, с которым оно попадает в сталь, обязано быть настолько высоким, что удаляет материал из стального листа. "Ударное давление на сталь составляет около 3500 бар, что эквивалентно массе трёх небольших автомобилей на ногте одного пальца", - поясняет Краусель. В настоящий момент исследователи приспосабливают катушки для разнообразных форм резки.