![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Формование деталей с использованием энергии взрыва, высоковольтного разряда и импульсного электромагнитного поля
Изготовление различной формы оболочек значительных размеров сопряжено с необходимостью использования крупногабаритного уникального оборудования большой мощности. Деление детали на элементы, изготовление которых возможно на обычном оборудовании, последующая их сварка и ручная доводка удорожают изделия и снижают их качество. Изготовление деталей из некоторых высокопрочных и жаропрочных листовых материалов обычными методами обработки металлов давлением весьма затруднительно, а иногда и невозможно. В связи с этим представляет интерес, использование для формообразования деталей энергии взрыва, высоковольтного разряда в жидкости и импульсного электромагнитного поля. Этим методам формования присуще выделение большой энергии в чрезвычайно малые промежутки времени. Возникающие при больших скоростях деформирования инерционные силы существенно изменяют напряженно-деформированное состояние заготовки, что позволяет получать формованием не только детали больших размеров, но также детали из высокопрочных и малопластичных металлов и сплавов. При этом форма деталей, полученных из сварных заготовок, не искажается, несмотря на наличие шва. В сварном шве и околошовной зоне материал не имеет микротрещин и пористости. Применяемые энергетические установки относительно универсальны, недороги и несложны, что при частой смене объекта производства имеет важное значение. Формование с использованием энергии взрывчатых веществ (бризантного действия, порохов или газовых смесей) может осуществляться с передачей кинетической энергии взрыва на заготовку непосредственно, через поршень или передаточную среду (воздух, воду, песок и др.). Формование с использованием бризантных взрывчатых веществ и воды в качестве передаточной среды, позволяющее изготовлять как небольшие детали сложной формы, так и крупногабаритные детали с практически неограниченными размерами, является наиболее универсальным методом благодаря простоте оборудования и возможности создания давлений любой величины. Например, при взрыве 1 кГ (9, 81 н) взрывчатого вещества может быть получено усилие около 10 0ОО Т (98.1 Мн). Вес сферической формы тротилового заряда где
Приближенно значение удельной энергии, потребной для Формования цилиндрической детали диаметром где Если дно плоское, то в выражении принимают Для изготовления оболочек применяются установки бассейнового и наземного типа, состоящие из резервуара с водой, насосной станции (заполнение резервуара и откачивание из него воды, отсос воздуха из рабочей полости матрицы) и подъемно-транспортных средств (загрузка и транспортировка оснастки). В серийном и опытном производстве чаще используют наиболее универсальные установки бассейнового типа (рис. 89, а). Рис. 89. Схема импульсных методов формования: а—схема процесса формования с использованием энергии бризантных взрывчатых веществ (/—матрица, 2— отформованная деталь, 3— прижимная плита, 4— бассейн, 5—заряд, 6— электрические провода, 7—детонатор, 8 —насосная станция); б —схема электрогидравлического метода формования (/—заготовка, 2— вакуумная линия, 3— матрица, 4—подъемник, 5—плита-груз, 6— пневмозамок, 7— заливной кран, «—резервуар с водой, 9— сливной кран, 10— механизм регулирования положения электродов, //—электроды, 12— разрядник, 13 —конденсаторная батарея, 14— источник питания высокого напряжения); в, г, д— схемы процессов формования импульсным электромагнитным полем соответственно многовитковым индуктором (/—высоковольтный трансформатор, 2—выпрямитель, 3— конденсаторная батарея, -/—шаровой разрядник или ионный управляемый вентиль, 5—обмотка индуктора, 6— заготовка, 7—разъемная оправка); при контактном соединении индуктора с заготовкой (/— матрица, 2 —заготовка, 3 —пружинный контакт, 4 —токоподводы); плоскими индукторами (/—индуктор, 2— заготовка, 3— оправка)
Матрицы изготовляют из стали, чугуна, цветных сплавов или железобетона с облицовкой эпоксидной композицией. У матриц из цинка и алюминиевых сплавов верхнюю плоскость вместе с вытяжной кромкой выполняют из стальной плиты. Открытую площадку для формования с использованием в качестве энергоносителя бризантных взрывчатых веществ (аммониты, тротил, гексаген и др.) следует размещать на сейсмически безопасном расстоянии от зданий и оборудовать в соответствии с правилами безопасности при взрывных работах. К работе должны допускаться только операторы прошедшие специальную подготовку и имеющие «Единую книжку подрывника», дающую право на проведение взрывных работ при обработке металлов давлением. Электрогидравлический метод формования (рис. 89, б) основан на использовании для деформирования заготовки давления ударной волны, которая образуется при искровом разряде вследствие перехода части жидкости в состояние «плазмы» с мгновенным увеличением начального объема в тысячи раз. При пробое межэлектродного промежутка возникает явление, имеющее характер взрыва. Ударная волна из зоны разряда перемещается со сверхзвуковой скоростью. Введение в межэлектродный зазор проволоки-перемычки облегчает пробой последнего, позволяет значительно увеличивать зазор между электродами, изменять форму и направление ударной волны, а также использовать в качестве передаточной среды диэлектрические жидкости. Основным недостатком применения проволоки-перемычки является необходимость ее замены после каждого импульса. На деформацию существенное влияние оказывают напряжение разряда, индуктивность цепи, расстояние между электродами, диаметр и длина проволоки-перемычки и расстояние от нее до заготовки. Конфигурация перемычки может способствовать как увеличению, так и локализации зоны деформации. Недостатком этого метода является относительно малое по сравнению с формованием взрывом количество энергии, которое можно практически аккумулировать для разрядки за один импульс. Форму заготовок из труднодеформирующихся материалов изменяют несколькими последовательными разрядами. К формованию многократными разрядами прибегают и в тех случаях, когда недостаточна мощность установки. При этом по мере упрочнения материала заготовки в процессе формования энергию разряда увеличивают. При многократных разрядах без перемычки передаточная среда загрязняется отрываемыми от электродов частицами и становится достаточно проводящей, что увеличивает потери энергии. Благодаря простоте и точности определения аккумулируемой и расходуемой электрической энергии установки для электрогидравлического формования легко поддаются автоматизации. Они достаточно бесшумны, безопасны и могут применяться для формования деталей в обычных заводских помещениях или даже в поточных линиях. Хорошо заземленный корпус установки обеспечивает эффективную экранировку и предупреждает индуктирование напряжения в окружающем оборудовании. На установках с аккумулированием электрической энергии формованием получают детали из заготовок различных диаметров. Формование импульсным электромагнитным полем (рис. 89, в) применяют для изготовления деталей из материалов, электропроводность которых регламентирована; в противном случае поверхность заготовки необходимо омеднять или покрывать тонким листовым алюминием. При пробое разрядника запасенная в конденсаторах электрическая энергия в виде импульса тока проходит через обмотку индуктора. Возникшее вокруг токонесущих проводников электромагнитное поле возбуждает в заготовке вихревые токи, которые образуют вокруг последней также магнитное поле. В результате взаимодействия импульсных магнитных полей происходит динамическое воздействие (в виде давления) на заготовку и ее деформирование. Это позволяет деформировать такие металлы, которые при обычных скоростях нагружения разрушаются. Изменением длительности импульса (6—50 мксек) можно в широких пределах регулировать силовое и тепловое воздействие на деформируемую заготовку. При обработке малопластичных металлов это является важным фактором, так как в данном случае отпадает необходимость в дополнительных сложных нагревательных устройствах, обязательных при других импульсных способах формования. Индукторы работают под высоким электрическим напряжением и испытывают большую механическую нагрузку вследствие сил реакции от взаимодействия с деформируемой заготовкой и осевых сил взаимодействия между витками. Условиями работоспособности изоляции ограничиваются максимальное напряжение цепи (10 кв) и развиваемые в установке усилия. Индукторы многократного использования выполняют из провода прямоугольного сечения с изоляцией повышенной прочности, а одноразовые рассчитывают на один импульс тока, в результате действия которого они разрушаются («взрываются»). Возможно также деформирование, основанное на взаимодействии электромагнитного поля индуктора с электромагнитным полем тока, непосредственно подведенного к заготовке через разъемные контакты (рис. 89, г). Метод формования электромагнитным импульсом позволяет деформировать заготовки, находящиеся в вакууме или внутри других, особенно керамических и им подобных хрупких деталей, может использоваться для обжатия и «раздачи» трубчатых заготовок и формования деталей из плоских заготовок. В последнем случае индуктор выполняют в виде плоской спирали (рис. 89, д). Для снижения давления на одних участках и повышения его на других индукторы снабжают концентраторами магнитного поля. Этот метод формования наиболее целесообразен при изготовлении и сборке сравнительно небольших деталей (из трубчатых и плоских заготовок толщиной 1, 5 и 2 мм и диаметром около 200 мм соответственно) и особенно в тех случаях, когда желательно повторное приложение нагрузки. Формовочную оснастку изготовляют из неэлектропроводных или с низкой электропроводностью материалов.
|