Projeto conceitual de uma máquina para conformação eletromagnética

Abstract

O presente trabalho tem como proposta o projeto conceitual para construção do protótipo de máquina para conformação eletromagnética. Por definição conformação eletromagnética é o uso de um intenso campo eletromagnético para comprimir ou expandir peças de geometrias diversas dentre elas plana e circular. É um processo de conformação em alta velocidade onde não existe contato entre a peça e uma ferramenta, tendo como características bom acabamento e alta produtividade. A máquina é constituída por três partes principais: unidade de energia, bobina atuadora e estação de trabalho. A unidade de energia consiste em um banco de capacitores de alta voltagem que é carregado por uma fonte de alta tensão, o controle da máquina; bomba de vácuo; sistema de refrigeração e um interruptor de descarga principal que não pode exercer contato mecânico devido às altas correntes para que não ocorra soldagem dos terminais. A bobina atuadora é feita com material de alta condutividade elétrica e converte a corrente elétrica em pressão eletromagnética. A geometria da bobina deve ser adequada para a obtenção de peças metálicas de forma controlada para obtenção de geometrias pré-definidas. No instante em que a corrente dos capacitores é descarregada na bobina, um campo eletromagnético é gerado e induz correntes de Foucault na peça criando um campo eletromagnético com sentido contrário. A oposição destes campos gera força eletromagnética que conforma o material. A estação de trabalho é o local onde o material é inserido ou aproximado da bobina, podendo ser manual ou semi-manual. Para dar rigidez à bobina é necessário utilizar uma matriz feita de material que possua bom isolamento elétrico, priorizando a eficiência energética. Para este projeto será utilizada a metodologia de desenvolvimento de projeto baseada no método denominado desdobramento da função qualidade (QFD) onde gerar-se uma lista de requisitos contendo as especificações de projeto para esta máquina. Ao término da fase informacional inicia a fase conceitual onde o objetivo é gerar um conceito de máquina para conformação eletromagnética que poderá ser fabricada potencializando o desenvolvimento de produtos e processos inovadores, entre eles, os processos de conformação híbrida.

The paper proposes a conceptual design to construction of an electromagnetic forming device. By definition electromagnetic forming is the use of an intense electromagnetic field used to compress or expand several geometries workpieces like flat or circular geometries. Is a high speed forming process where don’t exist mechanical contact between workpiece and tool. With characteristics like good finishing and high productivity. The machine is divided in three main parts: the energy storage, electromagnetic forming coil and work station. The energy storage is a capacitor bank charged for a high voltage power supply; the machine control; vacuum pump, refreshing system and a main switch discharge that can’t exert mechanical contact. The electromagnetic forming coil is made from a high electrical conductivity material and converts electrical current on electromagnetic pressure. The electromagnetic coil geometry is adequate for each workpiece in a controlled manner to obtain preset geometries. At time that the energy storage on capacitor bank is discharged on electromagnetic forming coil creating an electromagnetic field that induces Foucoult currents on work piece creating an electromagnetic field with opposite direction. The opposition of those electromagnetic fields forming the workpiece. The work station is where the workpiece is inserted or approximated on the electromagnetic forming coil, it can be manual or automated. To the rigidity of electromagnetic forming coil is necessary use an insulated material, giving priority for energetic. To do this work will be used the methodology for design development focused on quality function deployment (QFD) to obtain a list with the specification for this conceptual design. The end of informational phase begins the conceptual phase where the objective is create a concept that can be fabricated developing new products and innovator process that use the hybrid forming.