Учебник - Технология и автоматизация листовой штамповки (1246233), страница 60
Текст из файла (страница 60)
установить расчетные зависимости по определению параметров процесса деформирования. После взрыва заряда ВВ образующиеся в результате детонации газы в короткий промежуток времени повышают давление в прилегающих слоях воды до значений свыше 10000 МПа. Возникает ударная волна, которая с большой скоростью (2000...3000 м/с) начинает перемещаться от источника взрыва. Вблизи заряда эта скорость близка к 5000 м/с. По мере удаления от источника взрыва давление в ударной волне падает, а скорость ее распространения стремится х скорости звука в воде — около 1500 м/с. После образования и распространения в воде ударной волны происходит расширение сильно сжатых в первый момент детонации продуктов взрыва — - газового пузыря, давление в хотором падает.
Однахо, вследствие инерции расходящего потока воды, расширение газового пузыря будет продолжаться и после того, как давление внутри него сравняется с гидростатическим. Дальнейшее уменьшение давления на поверхности газового пузыря приводит к прекращению его расширения, обьем газового пузыря уменьшается, давление в нем начинает повышаться и становится больше гндростатического.
Происходит своеобразная его пульсация. Максимальное давление в газовом пузыре при первой пульсации не превышает 10...20 % давления на фронте ударной волны, прн последующих пульсациях давление внутри пузыря резко ослабевает, поэтому практическое значение имеет только первая пульсация. Как показывают расчеты, при прохождении ударной волной расстояния, равного 10 радиусам заряда, радиус пузыря увеличивается примерно в 3 раза, а объем продухтов взрыва приблизительно в 30 раз.
Давление в пузыре падает до 10...15 МПа. Пространство между фронтом ударной волны и границей газового пузыря (рис. 6.68) можно условно разделить на две зоны: зону ударной волны и зону гидропотока. В зоне ударной волны потенциальная энергия жидкости, определяемая давлением р, и кинетическая энергия частиц, обусловленная 322 323 Рис. бяр. ПРоцесс развития юрыва в иидкости цри деформироввиии заготовки [231 скоростью частиц и, примерно одинаковы. В зоне гидропотока основная составляющая энергии — это кинетическая энергия частиц. При близком расположении заряда и заготовки на расстоянии )г < 10г, (где и,— радиус сферического заряда) деформирование заготовки происходит за счет энергий ударнои волны и гндропотока, т.е.
практи- чески всеи энергии заряда, за исключением тепловых потерь и энергии, остающейся в продуктах взрыва. При расположении заряда на больших расстояниях от заготовки ее деформирование осуществляется за счет энергии ударной волны. Энергия гидропотока в этом случае будет незначительна из-за повторных пульсаций газового пузыря. Ударная волна и сопутствующий ей гидропоток, достигнув поверхности заготовки, передают ей часть своей энергии, в результате чего заготовка ! (рис. 6.69) начинает перемещаться в направлении матрицы 2 со скоростью от 40 до 100...120 и/с. Возникает отраженная волна 3, которая движется в обратном направлении.
Между фронтом отраженной волны и поверхностью деформируемой заготовки образуется область кавнтации 4, которая характеризуется наличием в воде большего числа пузырьков и пустот. Вода в зоне кавитации с пузырьками и пустотами обладает определенной энергией, которая частично передается деформнруемой заготовке. В момент образования кавитации прямое воздействие ударной волны на заготовку прекращается. Отраженная от заготовки волна несет обычно незначительную долю ударной падающей волны. При выходе Фронта отраженной волны на гранину газового пузыря 5 возможно возникновение дополнительной зоны кавитации вокруг пузыря, временно исключающей действие пузыря за счет его пульсаций в направлении заготовки.
Отраженные волны возникают также и от стенок бассейна. Появляется так называемая "пульсирующая" с интерференцией волн нагрузка, которая усложняет расчет технологических параметров процесса. При определенных соотношениях масс заготовки столба жидкости на пассивной, второй стадии деформирования гидропоток может догнать заготовку, заполнить кавитационную полость и, сообщив где ие — масса заряда кг р — плотность заготовки Д вЂ” потребная энергия формообразования единицы поверхности заготовки; з толщина заготовки, см; Я вЂ” — дистанция взрыва, м.
Массу заряда ги можно определить, исходя из необходимой энергии пластического деформирования заготовки А„, энергии, выделяемой при взрыве ВВ А и и КПД установки гр Ая = А„,г1 = т И'з), (6.47) откуда Ая т .— — —, И'г1 (6.48) где И' — энергия, выделяющаяся при взрыве едишщы массы ВВ. Работа пластического формоизменения определяется выражением Аа = Ща,с,гг'У. (6.49) Здесь ое и с, --. интенсивность напряжений и деформаций в деформи- руемом объеме У заготовки. заготовке дополнительную нагрузку, увеличить скорость деформироиания.
Благодаря кавитации, время действия нагрузки на заготовку значиеельно превышает время действия ударной волны и нагружение носит немонотонный характер. При штамповке толстостенных заготовок толщиной более 6 — 7 % диаметра детали, а также заготовок, обладающих большой жесткостью, кавитация может не наступить, У тонкостенных, пластичных и обладающих малой жесткостью заготовок процесс возникновения и исчезновения областей кавигации может неоднократно повторяться. Масса заряда. Основным технологическим параметром процесса является масса заряда ВВ.
Она может быть определена расчетным путем, исходя из необходимой энергии формообразования заготовки, по эмпирическим зависимостям, на основании пробных экспериментов и моделирования процесса. Так как масса заряда зависит от многих факторов, которые в ряде случаев сложно учесть при расчете, то можно использовать упрощенные эмпирические формулы.
Например, для сферического заряда при 8 > 10г, [8] ги = (875рДггс'а)ов (6.46) 324 325 Коэффициент полезного действия установки прн взрыве ВВ в открьпом бассейне составляет 8...10 8та, в установках закрытого типа достигает 12...15 та. Прн точном определении массы заряда заготовка достигает дна матрицы со скоростью, равной нулю или несколько большей. При избыточной массе заряда возможен "отскок" заготовки от дна матрицы или разрушение заготовки при штамповке в кольцевую матрицу.
Форма заряда. Она определяет в известной степени форму фронта ударной волны, действующей на заготовку. При сферическом заряде образуется волна сферической формы, при цилиндрическом (в виде стержня) — - цилиндрической формы, при плоском (лист или кольцевой заряд) — плоской формы. Конфигурация штампуемых деталей влияет на выбор формы заряда. При вытяжке деталей сферической или куполообразной форм используют сферические заряды. Для штамповки деталей небольшой высоты с плоским дном применяют заряд в виде плоской пластины, шнур, свернутый в спираль или несколько точечных зарядов, образующих кольцо.
При раздаче трубчатых заготовок используют заряд в виде стержня. Эффективен в ряде случаев заряд конической или кольцевой формы. Применяют также заряды в виде пластин нли стержней непостоянной толщины, утолщенную часть располагают над участком заготовки, где необходимо осуществить большую степень деформации. Дистанция взрыва. Она оказывает влияние на профиль фронта ударной волны при ее подходе к заготовке и, следовательно, на механизм формоизменения.
Для более выгодного использования энергии взрыва заряд следует располагать ближе к поверхности заготовки. Однако в этом случае может произойти локализация деформации, местное утоление и разрушение заготовки. Если увеличить расстояние от заряда до заготовки, то энергия взрыва может оказаться недостаточной для деформирования заготовки. Оптимизация дистанции взрыва способствует меньшему утонению заготовки, более равномерной толщине стенки и получению годной детали заданной формы. При штамповке с прижимом фланца расстояние Р от сосредоточенного заряда до заготовки устанавливается в пределах 0,2...0,4 ее диаметра для высокопрочных сталей и сплавов и 0,3...0,5 диаметра заготовки для малоуглероднстых сталей н пластичных сплавов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
