Характеристика и классификация методов штамповки взрывом

Министерство образования Российской Федерации

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Высокоэнергетические процессы обработки материалов»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ШТАМПОВКА ВЗРЫВОМ

Выполнил:

ст-т гр. ИФ 11-1

О.Б.Лаптева

Проверил:

А.И.Лямкин

Красноярск 2005

Содержание

Введение3

1.Характеристика и классификация методов штамповки взрывом3

1.2 Основные понятия о процессе и оснастке для штамповки взрывом. 4

1.3 Механизм деформации плоской и цилиндрической заготовки 8

2. Технологические параметры гидровзрывной штамповки.9

2.1Определение коэффициента вытяжки. 9

2.2 Последовательность штамповки 11

2.3 Определение необходимого количества взрывчатого вещества 12

2.4 Управление качеством деталей при штамповке взрыв

2.5 Усовершенствование процесса гидровзрывной штамповки. 15

Преимущества и недостатки использования взрывных методов 15 обработки материалов.

4. Технико-экономическое обоснование участка . 17

5. Безопасность18

Проектирование производственного участка. 19

Расположение основных элементов технологической линии. 19

7. Индивидуальное задание. 20

8. Литература22

Введение

В современной технике обработки металлов давлением все более широкое применение находят импульсные методы листовой штамповки. При помощи импульсного деформирования листового металла можно выполнять глубокую вытяжку, пробивку, бортовку, формовку, клепку и др.

Преимущество штамповки взрывом в том, что этим способом можно получить изделия любого профиля, в том числе переменного сечения, а также различных рельефов на заготовках больших размеров. Отсутствие пуансонов удешевляет производство, сокращает сроки подготовки его, исключается применение тяжелых и дорогих прессов со сложной энергетической системой и дорогостоящей эксплуатацией. Штампы можно изготавливать из дешевых материалов, а штамповку проводить в холодном состоянии. Как правило, импульсная штамповка обеспечивает более точные размеры деталей и лучшую их поверхность по сравнению с обычной штамповкой.

Характеристика и классификация методов штамповки взрывом.

Характерной чертой обработки металлов взрывом является очень короткое время приложения деформирующих сил с большими скоростями. Кинетическая энергия движения превращается в работу деформации, вследствие чего скорость движения заготовки быстро убывает и в конце деформационного процесса равна нулю. Источниками возникновения импульсного нагружения на заготовку могут быть детонация бризантного в.в., горение пороха, горение газовых смесей, кратковременный электрический разряд в воде или быстроизменяющееся мощное магнитное поле.

Основные схемы листовой штамповки различными импульсными методами приведены на рис.1.1. Согласно схемам 1 и 2 давление газов передается на заготовку через воду. При деформации по этой схеме давление на поверхности заготовки распределяется равномерно, что создает возможность получения изделий с уменьшенной разнотолщинностью. По схеме 4 продукты газовой детонации действуют непосредственно на заготовку, а по схеме 3 усилие передается через систему поршень-вода.

Штамповка бризантными взрывчатыми веществами нашла широкое применение в технике импульсного деформирования, так как позволяет обрабатывать крупные толстые листы из разных материалов, в том числе и высокопрочных.

Существенное влияние на процесс штамповки взрывом оказывает передаточная среда между зарядом и заготовкой, которая во многом определяет параметры процесса. Все передающие среды можно разделить на жидкие, сыпучие, пластичные, твердые; возможны их комбинации.

Среда должна быть дешевой, легко доступной и максимально упрощать подготовку и ведение процесса. Не менее важным условием является возможность ее повторного использования. В большинстве случаев перечисленным требованием в полной мере отвечает вода, этим и объясняется ее широкое применение при листовой штамповке. Жидкие среды для передачи энергии являются наиболее эффективным и позволяют применять заряды любых пар в.в. самой разнообразной формы. Большое влияние на эффективность взрыва при штамповке с использованием в качестве среды жидкостей оказывают граничные условия, в которых находится среда.

Для штамповки используют стационарные бассейны с жесткими малодеформирующимися или разрушающими стенками (разового применения).

При использовании бассейнов с жесткими стенками требуется дополнительная оснастка в виде толстостенных массивных обечаек, весящих иногда несколько тонн. Применение такого вида штамповки целесообразно лишь при изготовлении малогабаритных деталей.

Бассейн с разрушаемыми стенами применяют при изготовлении единичных крупногабаритных деталей. Штамповка в ряде случаев ведется на открытой местности вдали от промышленных и жилых объектов.

Независимо от того, каким является источник импульсного нагружения, основные закономерности деформирования одинаковы для всех импульсных методов.

Согласно приведенной классификации импульсными нагрузками можно изготавливать днища и крышки сосудов, коробчатые или корытообразные, патрубки и тройники, детали с криволинейным контуром сложного типа (например, сифоны) и детали сложной пространственной формы (в виде облицовочных панелей кузовов автомобилей) и др.

.

1.2 Основные понятия о процессе и оснастке для штамповки взрывом.

Основные схемы штамповки взрывом рассмотрены на рис.1.2. На матрицу 7 устанавливают заготовку 5, расположение которой по отношению матрицы определено. Прижимное кольцо 4 под действием силовых элементов обеспечивает усилие прижима фланца и вместе с уплотнением 6 гарантирует герметизацию полости матрицы. В некоторых случаях герметизация не требуется, а в других матрицу заменяют только вытяжным кольцом. Источником энергии является заряд бризантного в.в. 2 . Освобожденная детонацией энергия в.в. передается к заготовке промежуточной средой, которой могут служить воздух, вода и другие, сыпучий материал (песок, дробь) или более консистентный материал (пластилин).

Заряды в.в. используют разных форм. Чаще всего она бывает сосредоточенной (сферическая или цилиндрическая), линейной - отношение высоты (длины) заряда к его диаметру больше четырех. Как правило, форма заряда мало влияет на окончательный вид детали, но от нее существенно зависит протекание процесса и появление разных видов брака. Форма заряда зависит от формы заготовки и изделия. Для деталей с осевой симметрией, получаемых из плоской круглой заготовки, применяют сосредоточенную форму; для деталей, имеющих осевую симметрию (получаемых из цилиндрических заготовок), целесообразна линейная форма; для плоской панели - плоский заряд.

.

Заряд располагается над заготовкой на определенной высоте от поверхности жидкости заготовки. При увеличении высоты H (рис.1.2) потребуется увеличение в.в. и передающей среды, что отрицательно скажется на прочности оснастки производительности метода. Высота Н влияет на процесс деформирования только в тех случаях, когда выброса жидкости не происходит.

Матрицы для штамповки взрывом, должны быть прочными, жесткими, герметичными, обеспечивать быстрое удаление воздуха из рабочей полости, к тому же они должны быть душевыми, изготавливаться из недефицитных материалов и быть удобными в эксплуатации. Большое значение имеет также чистота обработки поверхности матрицы: при таких высоких скоростях деформирования даже карандашная пометка на поверхности матрицы останется на детали.

Одной из главных особенностей матриц является необходимость удаления воздуха из рабочей полости, где он находится в замкнутом объеме между заготовкой и формующей поверхностью. Если воздух не удалить, то он при взрыве сожмется, а затем расширится и вызовет обратную деформацию детали. К тому же воздух будет препятствовать полному прилеганию заготовки к формующей поверхности.

В оснастке для удаления воздуха деформируемую заготовку помещают в специальный воздухосборник или создают вакуум.

Первый способ вызывает увеличение объема матрицы, а следовательно, и ее массы, а также расход материалов. Второй способ несколько усложняет обслуживание производства, однако уменьшает трудоемкость изготовления оснастки и ее габариты. Давление перед штамповкой составляет 13,3-133,3 ГПа.

В начальном периоде гидровзрывной штамповки использовали стационарные емкости - искусственные, естественные или разрушающиеся бассейны. Требования вести процесс в промышленных масштабах привели к возникновению бронированных ям и бронекамер со специальной защитой.

1.3 Механизм деформации плоской и цилиндрической заготовки

Энергия ударных волн используется в технологических процессах штамповки для изменения формы исходной заготовки в целях получения детали заданной формы. Процесс штамповки взрывом или иным импульсным источником можно разделить на два этапа. На первом этапе заготовка находится под действием высокого давления, значительно превышающего необходимое давление для развития пластической деформации, т.е. для преодоления сопротивления пластическому деформированию. Под действием этого избыточного давления заготовка разгоняется - в ней возникают большие ускорения и вследствие этого ее скорость деформирования быстро возрастает.

На первом этапе штамповки деформация невелика. Второй этап характеризуется тем, что давление быстро убывает, а заготовка деформируется за счет кинетической энергии, накопленной на первом этапе. Вся энергия, которая несет с собой импульс, будет расходована на работу пластической деформации заготовки, и заготовка не будет нагружать матрицу. Такое описание процесса пластического деформирования возможно для случаев плоской и цилиндрической заготовки, принимая некоторые допущения, касающиеся способа их деформации. Предполагается, что весь деформационный процесс осуществляется благодаря утонению заготовки, так как концы ее неподвижны, что после деформации заготовка приобретает осесимметричную форму. В самом деформационном процессе заготовку рассматривают как оболочку – она не переносит изгибающих моментов и тангенциальных сил. Для большинства реальных случаев эта предпосылка справедлива, так как отношение толщены заготовки h0 ее радиусу R0 меньше 0,05. В первой предпосылке есть небольшие отклонения, так как деформация идет не только вследствие утонения стенок, но и путем уменьшения фланцевой части заготовки.

Поиск по сайту: