Учебник - Технология и автоматизация листовой штамповки (1246233), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Так как выделение энергии при болыпой разности потенциалов происходит в короткий промежупж времени, то возникает дуга с высокой температурой, что приводит к значительному разогреву стенок каналц мгновенному испарению жидкости с его стенок, ее своеобразному "взрыву".
Молекулы хсидкости в канале диссоциируют и ионизируются. В канапе разряда образуется плазма с температурой 15 000...25 000 К. Интенсивный разогрев плазмы разрядным током в несколько тысяч ампер приводит к повышению давления в канале разряда, расширенито последнего с образованием парогазовой полости и возникновению Фронта ударной волны. После образования канала разряда через 0,1...0,3 микросекунды его диаметр увеличивается от нескольких десятых долей миллиметра до 1...3 мм со средней скоростью ! 04 м/с.
В конце периода быстрого, практически мгновенного расширения канала разряда и образования газового пузыря, возникает ударная волна в жидкости. Затем скорость расширения канала падает. Через 0„5...1,5 микросекунды фронт ударной волны отрывается от канала, так как скорость распространения ударной волны значительно превышает скорость расширения канала. Энергия ударной волны, давления газового пузыря и сопутствующего гидропотока передается деформируемой заготовке. Для инициирования разряда между электродами, а также при расстоянии между ними более 300 мм их закорачивают тонкой проволокой из вольфрама, константана, меди или других материалов. Образующийся лри разряде начальный диаметр канала будет определяться диаметром проволоки. Разряд конденсаторов в короткий промежуток времени током несколько тысяч ампер приводит к тому„что проволока "взрывается", испаряется и переходит в плазму, образуя плазменный газовый канал, который также будет содержать ионизированные молекулы жидкости.
Возникает фронт ударной волны, соответствующий по форме взрыву ВВ линейной формы. Можно получить плоский фронт волньд использовав для закорачивання электродов тонкую метачлическую сетку. Изменяя конфигурацию проволоки, можно получить требуемую Форму фронта ударной волны, соответствующую форме рабочей полости матрицы. Разряд в этом случае происходит по плазменному каналу, повторяющему конфигурацию проволоки (23]. Давление на переднем фронте ударной волны при разряде составляет 100...1000 МПа, заготовке сообщается ускорение 10' — 10'К (10* — 10' м/с') и скорость деформирования заготовки достигает 100...200 м,'с. Энергию, запасенную конденсаторами А„, можно определить исходя из необходимой энергии пластического формоизменеиия А, и КПД т) установки: х (6.50) 2 где С --- емкость конденсатора; (/ — напряжение на конденсаторе, обычно до 35...40 кВ.
КПД установки ц при штамповке плоских заготовок составляет 15 %, при раздаче трубчатых заготовок — 20 %. При штамповке в полузакрытых и закрытых установках КПД повышается до 25... 30 % Технологическая оснастка для ЭГШ может быть различного конструктивного выполнения в зависимости от назначения и формы штампуемой детали (рис. 6.74). Применение гидропрессового оборудования в установках для ЭГШ значительно расширяет технологические возможности установок, приближает их к условиям работы в листоштамповочных цехах. На плиту 9 стола !О гидравлического пресса (рис. 6.75) установлен толстостенный контейнер 8 с водой, в котором находятся электроды !. Заготовка 2 располагается меясду контейнером и матрицей 7, прикрепленной к траверсе 6, перемещение которой производится штоком 5 от гидроцилиндра 4.
Через канал 3 осуществляется вакуумирование полости матрицы. 332 333 а) Рис. 6.76 Схемы оснастки для ЭГШ [231> а — аткрвпая камера; Г> — закрытая камера; е — закрытая камера для трубчатых заготовок; ! — — матрица; 2 -- заготовка„у — призы>м; 4, 1 — злехтроды; 3— хонтейнер; 6 — вода,  — корпус; Р, !б — хрышки В нашей стране налажен выпуск гаммы электроимпульсных прессов ПЭГ-25, ПЭГ-60, ПЭГ-100 и ПЭГ-150 с запасаемой энергией 32, 60, 112 и 150 кДж.
Разработанные ПКБЭ АН УССР электрогидравлические прессы семейства "Удар", Т1220...Т1226 имеют запасенную энергию от 10 до 150 кДж. Например, электрогидравлический пресс "Удар-12" обладает энергией разряда 10 кДж; на нем можно штамповать детали диаметром до 400 мм, глубиной 100 мм и толщиной стенки 3...4 мм, трубчатые детали диаметром 300 мм. Электрогидравлическую штамповку успешно применяют для формоизменяющих операций — - вытяжки, формовки, отбортовки, калибровки; разделительных —.вырубки, пробивки. Она имеет определенные преимущества перед штамповкой взрывом, которые состоят в следующем: возможность осуществления серии разрядов с варьированием энергии импульса; лучшая управляемость процессом формоизменения; возможность включения установок ЭГШ в производственные линии и автоматизации процесса; большая безопасность в работе.
К недостаткам ЭГШ следует отнести большой расход электроэнергии и повышенную себестоимость деталей по сравнению со штамповкой взрывом. б р Электромагнитная штамповка. и Процесс электромагнитной штам- Рис. 6,78. Установка для зле>прогидрввлической штамповки [81 334 Гиг. 6.76. Схема устышвкн для злсктромагннтной тотамповки ловки основан на взаимодействии импульсных полей инструмента [индуктора) и заготовки, в результате чего происходит ее деформирование. Идея использования энергии импульсных магнитных полей для перемещения и деформирования твердых тел была высказана академиком П.Л.
Капицей в 1925 голу, ее реализация и начало промышленного применения относятся к концу 50-х голов. Схема установки для электромагнитной штамповки аналогична рассмотренной выше электрогидравлической штамповке, только вместо электродов и резервуара с жидкостью используется индуктор. Она состоит из повышающего трансформатора 1 (рис. 6.76), выпрямителя 2, переменного сопротивления 3, батареи конденсаторов 4, системы поджига [ионного или воздушного разрядника) 5 н рабочего инструмента — нндуктора б. Если заготовка имеет трубчатую Форму, то она помещается в индуктор или индуктор охватывает заготовку; при плоских заготовках индухтор имеет плоскую спиральную форму и располагается над или под заготовкой [рис.
6.77). Рис. 6.77. Основные схемы злектромагннтной штамповки: а — раздача трубчатой заготовки; б — обжим трубчатой заготовки; в — формовка, неглубокая вытяжка листовой заготовхи; ! — ни!иктор; 2 — заготовка; 3— матрица ',оправка) 335 При мгновенном разряде энергии, накопленной батареей конденсаторов, в цепи индукгора возникает импульс тока, который создает в окружающем индуктор пространстве импульсное магнитное поле высокой напряженности. В заготовке, находящейся вблизи индуктора, наводятся, индуцируются вихревые токи, создающие свое импульсное магнитное поле. Взаимодействие поля индуктора с индуцированным в заготовке током и его магнитным полем приводит к возникновению усилий, деформирующих заготовку.
Таким образом, накопленная конденсаторами электрическая энергия преобразуется в механическую энергию деформирования заготовки с определенным КПД. Время разряда составляет всего несколько десятков (20 — 50) микросекунд, поэтому выделяемая энергия имеет большую мгновенную мощность. Тах как длительность магнитного импульса значительно меньше времеви деформирования заготовки, то его воздействие происходит только в начальный момент, после чего дальнейшее деформирование заготовки происходит за счет запасенной кинетической энергии.
Частота разрядного тока обычно имеет несколько десятков кило- герц, в некоторых случаях достигает 100 кГц и больше. Поэтому магнитное поле имеет волновой характер, а сила тока может быть описана уравнением затухающих гармонических колебаний. Глубина проникновения магнитного поля в заготовку Ь зависит от удельного электрического сопротивления материала заготовки р, частоты тока 2 и может быть определена из выражения (6.51) где р — магнитная проницаемосгь материала заготовки; р, — магнитная проницаемость воздушного зазора между заготовкой и индуктором.
Величина Ь должна быть меньше толщины заготовки г,. Вели это не соблюдается и Л > з„что может иметь место при низкой частоте тока г, то магнитное поле проникает через заготовку в матрицу (или оправку), создает там вихревые токи, которые наводят в инструменте свое магнитное поле, препятствующее деформированию заготовки. Возникает явление "магнитной подушки". Чтобы избежать этого, должна быть достаточно большая частота тока и длительность импульса магнитного поля не должна превышать длительности деформирования заготовки. Импульсное магнитное поле создает давление р на заготовку от 20 до 200 МПа и выше и может быль определено по формуле ,—,( ° 1 ( .), 1 5000! (6.52) где Н, — напряженность магнитного поля.
Скорость деформирования заготовки достигает 150...300 и/с. Посредством электромагнитной штамповки производят неглубокую вытяжку, формовку, отбортовку, вырубку, пробивку отверстий, обжим и раздачу трубчатых заготовок, а также сборочные операции по созданию неразъемных конструкций — соединение концов труб, соединение труб с фитингами, с заглушками, опрессовка наконечников на электрокабелях, бандажирование, сборка многослойных оболочек, металлорукавов высокого давления и т.д. Получают также неразъемные соединения, к которым предъявляются повышенные требования по герметичности, по передаче крутящего момента и осевых усилий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
