نیروی الکترومغناطیس يکی از نیروی های آنی و پرسرعت میباشد. اين نیروی که در اصل نیروی لورنتس نام دارد با تخلیه انرژی الکتريکی بالا در درون يک سیم پیچ ايجاد می شود. اين انرژی بسیار بالا از طريق بانک خازنی تامین می شود که بر اساس نیروی مورد نیاز انرژی داخل بانک خازنی ذخیره می شود.

   در اين تحقیق با مطالعه تحقیقات پیشین داخلی و خارجی ابتدا به دسته بندی کاربردهای نیروی الکترومغناطیس در صنعت مکانیک پرداخته شده و سپس به جمع آوری و معرفی فرمول ها و پارامترها ورودی برای کنترل انرژی الکترومغناطیس پرداخته می شود. با بررسی میزان تاثیر پارامترها با استفاده از تحقیق های انجام شده قبلی و فرمول های حاکم برای نیروی الکترومغناطیس، انرژی مورد نیاز جهت شکلدهی قطعات نازک بدست آمده است که در اين تحقیق با بدست آوردن انرژی مورد نیاز 3 کیلو ژول دستگاه تامین کننده انرژی الکترومغناطیس ساخته شده است و به همراه سیمپیچها، هدايت کنندههای میدان و قالبهای متفاوت مورد آزمايش قرار گرفته است.

   از جمله نتايج آن میتوان به ساخت دستگاه تامین کننده انرژی الکترومغناطیس، عیب يابی، ساخت سیمپیچهای مناسب، انتقال مناسب نیرو به قطعه کار و غیره اشاره نمود.

مقدمه

   نیروی الکترومغناطیس يک نیروی سرعت بالا می باشد که از اواخر دهه 1950 از آن جهت شکلدهی لوله ها و ورق های رسانا استفاده شد که در سال 1958 اين فرايند توسط هروی و برور به عنوان اختراع ثبت شد. جهت اعمال اين نیروی نحوه طراحی سیم پیچ ها متفاوت می باشد که به شکل دهی الکترومغناطیس ورق ها، شکل دهی لوله ها بصورت انقباظی و شکل دهی لوله ها بصورت انبساطی تقسیم می-شوند که در شکل (1) نشان داده شده است.

شکل(1 ) انواع شکلدهی الکترومغناطیس (الف) شکلدهی لوله بصورت انقباظی (ب) شکلدهی لوله بصورت انبساطی (ج) شکلدهی صفحه

    برشکاری الکترومغناطیس نیز از ديگر کاربردهای نیروی الکترومغناطیسی می باشد که همانند شکلدهی الکترومغناطیس با تفاوت اينکه به جای قالب از تیغه برشی استفاده می شود. در فرايند برشکاری با تخلیه انرژی الکتريکی در سیم پیچ قطعه کار با سرعت به سمت تیغه برش پرتاب می شود که با برخورد قطعه کار با تیغه برشی باعث برش قطعه کار می شود که در شکل (2) نحوه عملکرد سیستم نشان داده شده است.

شکل ( 2 ) نحوه عملکرد برشکاری الکترومغناطیس

   مونتاژکاری و جوشکاری از ديگر کاربردهای نیروی الکترومغناطیس می باشند. جهت اتصال قطعات به يکديگر بدون اثرگذاری مورد استفاده قرار میگیرد. از کاربردهای مونتاژ و جوشکاری در صنعت می توان به مونتاژ درب بطری های شیشi های، جوشکاری قسمت های فولادی به شافت های آلومینیومی، مونتاژ بدنه دوچرخه و ساير وسايل و غیره اشاره نمود.
   در سال 2011 محققین يک سیم پیچ مطابق شکل (3) بصورت غیر يکنواخت طراحی و ساختند آن ها بیان کردند که سیم پیچ های غیر يکنواخت می تواند نیروی بیشتری به قطعه کار وارد کنند. علت برتری سیم پیچ های غیريکنواخت نسبت به سیم پیچ های يکنواخت پايین بودن سطح مقاومت آن ها به علت افزايش مقطع سیم در دورهای پايانی سیم پیچ می باشد.

شکل (3) سیم پیچ های مسطح الکترومغناطیس - (الف) سیم پیچ مسطح یکنواخت (ب) سیم پیچ مسطح غیریکنواخت

   در سال های اخیر جهت به بررسی و شکل دهی ورق های بزرگ با استفاده نیروی الکترومغناطیس پرداخته شده است. محققین با بیان اينکه ورق های بزرگ نیازمند سیم پیچ های بزرگ و سیم پیچ های بزرگ نیازمند قدرت بسیار بالا هستند راهکاری بیان کردند که بتوان ورق های بزرگ را شکل دهی نمود. آن ها با انجام تحقیقات از سال 2014 تا کنون بیان کردند که در صورت استفاده از يک سیم پیچ کوچک و با قابلیت جابجايی می توان ورق های بزرگ را شکل دهی نمود که آن ها با انجام آزمايش های عملی و تجربی ادعای خود را به اثبات رساندند.
   در سال 2016 نیز نیروی الکترومغناطیس را به همراه نیروی هیدرولیک جهت شکل دهی قطعات بزرگ استفاده نمودند. آن ها با استفاده از اين نیروی دو نیرو در چند مرحله يک ورق را به صورت کروی شکل دادند آن ها با استفاده از 36 بار تخلیه انرژی الکترومغناطیس در سیم پیچ و 6 بار کشیدن با استفاده از نیروی هیدرولیک جک توانستند ورق را شکل دهی کنند.