Формообразование заготовок с применением импульсных источников деформирования

Вытяжка в мелкосерийном производстве:

• электрогидравлическая штамповка;

• электромагнитная штамповка;

• штамповка взрывом.

(Применение импульсных источников деформации).

Глава 1: Вытяжка в мелкосерийном производстве с применением импульсных источников деформации

§1 Краткая характеристика процессов с импульсным нагружением

1.1 Подводная взрывная штамповка

Выполняемые операции:

- раздача;

- обжим;

- вырубка;

- калибровка;

- штамповка-вытяжка.

Размеры обрабатываемой детали: 2000-3000мм.

Материалы: высокопрочные стали, черные и цветные сплавы.

Оборудование: бассейн, в котором осуществляется процесс.

Рисунок 1. Установка подводной взрывной штамповки

1.2 Вакуумная взрывная штамповка

Выполняемые операции:

- вытяжка;

- раздача;

- местная штамповка(формовка);

- вырубка;

- калибровка.

Размеры обрабатываемой детали: диаметр < 3000 мм, толщина H=10 мм.

Материалы: цветные сплавы, высокопрочные стали и сплавы.

Оборудование: вакуумные камеры.

1.3 Штамповка порохами, горючими и сжижанными газами

Выполняемые операции:

- вытяжка;

- местная штамповка;

- раздача;

- калибровка.

Размеры изготавливаемой детали: диаметр до 1500 мм, толщина от 3 до 5 мм.

Материалы: цветные сплавы и стали.

Оборудование: закрытые установки и прессы.

1.4 Электрогидравлическая (электрогидроимпульсная) штамповка

1.5 Электромагнитная штамповка

1.6 Электровзрывная штамповка

§2 Формообразование деталей энергией высоковольтного разряда в жидкости

Деформация металлов электроискровым разрядом в жидкости – электрогидравлическая штамповка (ЭГШ), относится к прогрессивным и высокоэкономичным процессам формообразования деталей из листовых материалов и труб.

Выполняемые операции:

- вытяжка;

- местная штамповка;

- раздача;

- калибровка.

Размеры изготавливаемых деталей: диаметр до 2000 мм, толщина h=3,5 мм.

Материалы: цветные сплавы, стали, титановые сплавы.

Оборудование: установки открытого и закрытого типов.

Рисунок 2. Схема установки для формообразования электрическим разрядом в жидкость

1 – повышающий трансформатор;

2 – выпрямитель;

3 – конденсаторная батарея;

4 – разрядник;

5 – камера с водой;

6 – электроды;

7 – прижимное устройство;

8 – заготовка;

9 – вакуумный канал;

10 – матрица.

Энергия до 20 кДж, нагрузка Р=100 - 140 ГПа, температура Т=4*10⁴ К.

При жидкости: U=20 – 30 кВ, .

При проволоке: U=4 – 7 кВ, .

Процессы формовки электрическим разрядом основываются на мгновенном разряде электроэнергии, накопленной в конденсаторной батареи. При электрическом разряде между погруженными в жидкость электродами образуется быстро расширяемая дуга, создающая ударную волну сжатой жидкости, прижимающую заготовку к матрице. В процессе работы электрические параметры, общая энергия импульсов, направление и сила давления в ударной волне жидкости легко и быстро регулируются оператором. Частота разрядов достигает до 30 Гц. Она лимитируется за счет источников питания. При регулировании энергии в последовательных импульсах передача давления на матрицу может быть ограничена и срок ее службы удлинен. Величина энергии, которая должна быть накоплена в конденсаторной батарее, зависит от прочностных характеристик деформируемого материала, размеров и формы штампуемой детали. ЭГШ получают детали типа днищ, коробчатые детали, ребра жесткости. Этим способом производятся также редуцирование и пробивка отверстий. ЭГШ характеризуется высокими скоростями деформации, которые лежат в пределах 1 – 10 с^-1.

2.1 Конфигурация деталей получаемых ЭГШ

Детали из алюминиевой трубы диаметром 32-190 мм. Достигнуто увеличение исходного диаметра заготовки на 75%.

Детали из нержавеющей стали. Увеличение исходного диаметра заготовки на 35%.

В результате мощного гидравлического разряда в воде можно получить ударную волну , давление которой составляет свыше 56 кг/мм², что достаточно для качественной штамповки деталей из нержавеющей стали, сплавов меди и алюминия.

На рисунке показаны штампованные детали из листовых заготовок алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей диаметром до 254 мм и толщиной до 4 мм. Материалом матриц могут служить: углеродистые стали (большие давления) и алюминиевые сплавы (нагрузки небольшие).

Основные параметры, существенно влияющие на деформацию при формовке электроискровым разрядом в жидкости: напряжение разряда, индуктивность цепи, расстояние между электродами, диаметр и длина проволоки – перемычки и расстояние от нее до заготовки.

Энергия разряда должна быть пропорциональна пределу прочности материала. Избыток энергии может вызвать местное утонение, сокращающие степень общей деформации.

При формовке многократными разрядами для первого рекомендуется брать меньшую энергию. По мере упрочнения материала при формовке, энергию разряда следует увеличивать. Формообразование детали электрическим разрядом в жидкости применяется для материалов, не деформируемых обычными методами (вольфрам, молибден, титан, бериллий). Этот способ значительно сокращает количество технологических операций, а также резко уменьшает затраты на инструментальную оснастку.