Pelajaran 4.8MendeformasiBab 4 · Pembentukan pelat dan tabung

Pembentukan elektromagnetik

Pulsa magnet melemparkan logam ke fitting, tanpa kontak

Pembentukan elektromagnetik (EMF) membentuk logam dengan pulsa magnetisme, bukan perkakas yang menyentuhnya. Kumparan yang dialiri semburan arus sepersekian detik menolak komponen aluminium atau tembaga, cukup keras untuk menekan tabung ke fitting. Fisika yang sama memungkinkan penghobi mengecilkan koin, dan memungkinkan pabrikan mobil menyambung tabung aluminium ke komponen baja tanpa pengelasan.

Foto: Bert Hickman, Stoneridge Engineering, CC BY-SA 3.0, melalui Wikimedia Commons

electromagnetic crimping · sirkuit pulsa dan potongan kumparan, tabung, dan fittingAngka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah. Potongan ini hanya menampilkan separuh atas kumparan bulat, tabung, dan fitting, sesaat setelah pulsa.

Cara kerjanya

Isi kapasitor. Bank kapasitor (penyimpan muatan listrik yang melepas dengan cepat) diisi hingga beberapa kilovolt, biasanya menyimpan beberapa hingga puluhan kilojoule.
Picu saklar. Saklar cepat (spark gap atau tiristor berdaya tinggi) menghubungkan bank ke kumparan kerja, beberapa lilitan tembaga tebal yang terisolasi baik.
Kirim pulsa arus. Puluhan hingga ratusan ribu ampere mengalir melalui kumparan selama sekitar 10–100 mikrodetik. Medan magnet mendadak menginduksi arus eddy (arus berputar yang terinduksi dalam konduktor) pada tabung, mengalir berlawanan arah.
Biarkan dorongan bekerja. Arus yang berlawanan saling menolak, sehingga tekanan magnet yang kuat melempar dinding tabung menjauhi kumparan dengan kecepatan sekitar 100–300 m/s. Kumparan tidak pernah menyentuh komponen.
Tumbukan dan kunci. Dinding menghantam fitting dan masuk ke alurnya, membuat sambungan yang rapat dalam hitungan mikrodetik. Dengan kecepatan cukup, kedua logam bahkan bisa menyatu (magnetic pulse welding).

Fakta kunci

Material: Konduktor listrik yang baik: aluminium, tembaga, kuningan; baja dan konduktor buruk butuh penyesuaian atau lembaran "driver" yang konduktif
Komponen khas: Tabung yang di-crimp pada fitting, lug kabel, poros penggerak dengan fitting ujung, detail lembaran yang ditekan ke die satu sisi
Ukuran komponen: Kebanyakan tabung dan area lembaran hingga beberapa ratus milimeter, ditentukan oleh kumparan dan energi yang tersimpan
Presisi: Sangat berulang; bentuk ditentukan oleh fitting atau die, sering dalam kisaran sekitar ±0,1 mm pada diameter crimp
Hasil permukaan: Tanpa bekas perkakas dari kumparan; permukaan yang terbentuk menyalin fitting atau die
Ukuran batch yang cocok: Seri menengah hingga tinggi setelah kumparan dan pengaturan disetel
Biaya perkakas dan mesin: Mesin pulsa biasanya berharga ratusan ribu dolar; kumparan aus dan diganti
Kecepatan: Pembentukan butuh mikrodetik; dengan pemuatan, satu siklus butuh beberapa detik

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Tanpa kontak: tanpa bekas perkakas dan tanpa pelumas
Sangat cepat dan sangat berulang
Menyambung material berbeda jenis, seperti aluminium ke baja, tanpa panas
Kecepatan tinggi memungkinkan logam melar lebih jauh, dengan sedikit springback

Batasan

Bekerja terbaik pada konduktor yang baik seperti aluminium dan tembaga
Tegangan tinggi menuntut keselamatan listrik yang ketat
Kumparan menanggung gaya besar dan aus
Terbatas pada dinding yang cukup tipis dan ukuran komponen yang sedang

Di mana dipakai

OtomotifPoros penggerak, sambungan rangka, saluran pendingin udara
DirgantaraTabung torsi dan batang kendali yang disambung ke fitting ujung
KelistrikanLug kabel dan konektor yang di-crimp
Pemanasan dan pendinginanSambungan tabung refrigeran tembaga-ke-aluminium

Cara mengenalinya

Tabung yang menyusut mulus dan merata ke alur fitting, di sekelilingnya.
Tanpa bekas perkakas, penyok, atau bekas rahang di tempat crimp.
Sering aluminium atau tembaga yang disambung ke baja atau plastik tanpa manik las atau perekat.

Bandingkan dengan

Explosive forming4.9juga pembentukan berkecepatan tinggi, tetapi energinya berasal dari muatan kimia di bawah air, untuk komponen yang sangat besar.Hydroforming4.5mendorong logam dengan tekanan cairan, perlahan dan dengan seal; EMF memakai pulsa magnet dan tanpa kontak.Explosion welding7.8gagasan yang sama bahwa "tumbukan cepat mengikat logam", digerakkan oleh bahan peledak.

Tonton

Physics Girl · Penjelasan jelas, dengan rekaman gerak lambat koin yang menyusut oleh kumparan berdenyut

Physics Girl · Seberapa dahsyat dorongan magnet itu, terlihat dalam gerak lambat

Chaotic Good · Perangkat kerasnya: kapasitor, saklar, dan kumparan mesin pulsa

Greg Benoit · Penggunaan dirgantara awal: tabung disambung ke fitting ujung dengan EMF

Lihat foto asli

Wikipedia: Electromagnetic forming — prinsip, material, crimping, dan pengelasan; hampir tanpa foto
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

Pulsa arus di dalam kumparan mendorong menjauh konduktor di dekatnya: tidak ada perkakas yang menyentuh komponen.
Seluruh pembentukan terjadi dalam mikrodetik, pada kecepatan ratusan meter per detik.
Terbaik untuk tabung aluminium dan tembaga yang di-crimp pada fitting, bahkan dari logam berbeda.