The electromagnetic forming liquid metals - experimental and theoretical aspects
Le formage électromagnétique des métaux liquides - Aspects expérimentaux et théoriques
Résumé
The possibility of imposing a given shape to a liquid metal column or to guide it without contact with walls, by using high frequency alternating magnetic fields is proved both experimentally and theoretically.
Two types of inductor are tested on an experimental setup using the mercury as the test metal. The first, able to impose a cross shape as cross section of an initially circular mercury vein, may also act as a guide. The second, also tested on molten tin, stretches a circular vein in the form of a sheet.
The free boundary problem regarding the theoretical prediction of the forms of equilibrium is analyzed. The calculation is based on the exploitation of complex potentials and conformal mapping used alone in the case of pure magnetic balance and in combination with energy variational methods when additional constrain (eg surface tension) is involved.
La possibilité d’imposer une forme à une colonne de métal liquide ou de le guider, sans contact avec des parois, à l’aide de champs magnétiques alternatifs de fréquence élevée est prouvée expérimentalement et théoriquement.
Deux types d’inducteur ont été testés sur une installation expérimentale utilisant le mercure comme métal d’essai. Le premier, capable d’imposer une forme de croix à la section transversale de la veine de mercure initialement circulaire, peut aussi assurer un guidage. Le second, qui a été testé également avec de l’étain fondu, étire une veine circulaire sous la forme d’une lame.
Le problème de frontière libre qui se pose lors de la prévision théorique des formes d’équilibre est analysé. Le calcul repose sur l’exploitation des potentiels complexes et des transformations conformes, utilisés seuls dans le cas d’équilibre magnétique purs et en combinaison avec des méthodes variationnelles d’énergie lorsque des sollicitations supplémentaires (tension superficielle par exemple) interviennent.
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