 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Технологические параметры гидровзрывной штамповки
2.1Определение коэффициента вытяжки.
Основной параметр, определяющий способность материала к вытяжки, это коэффициент, вытяжки m=D0/Dзаг или k=1/m=Dзаг/D0,, когда осуществляется полная вытяжка. Значение D0 предварительно известно, оно является диаметром готовой детали. Следовательно, правильный подбор коэффициента m(k) связан с точным определением Dзаг. Если это значение недостаточно, то во время вытяжки получается перетяжка. Перетяжку можно устранить увеличением фланцевой части (увеличив Dзаг), но это связано с увеличением расхода материала, утонением готовой детали, необходимостью увеличения прижима и вероятностью появления складок. Кроме коэффициента вытяжки, важное значение для осуществления процесса без дефектов имеет отношения h0/ D0, Y0 /D0 – относительные толщина и глубина вытяжки. Их значения должны сохраняться в определенных границах, чтобы процесс вытяжки шел без складкообразования и без разрывов материала. Большинством авторов граничная относительная толщина принимается h0/ D0 >0,003. Для относительной глубины встречаются разные значения Y0 /D0 ;<0,03;0,2-00,25;0,5. Действительные условия штамповки характеризуются тем, что необходимое количество в.в. уточняется методом последовательных приближений. Скорость заготовки самая большая в начальном этапе формоизменения, особенно в окрестности вытяжной кромки, где местные утонения вызывают опасность разрушения. Чем больше количество в.в. или меньше высота подвески, тем больше вероятность сосредоточения деформации в окрестности вытяжного ребра. То же самое получается, когда увеличивается диаметр заготовки. Для определенных относительных размеров заготовки при сохранении неизменности остальных параметров, существует только одно количество в.в., которое позволяет получить полностью бездефектную штамповку. Чтобы установить связь между количеством в.в. и коэффициентом вытяжки, О.Д. Антоненковым приведены эксперименты по штампуемости стали Ст3 и 2*13 с разными коэффициентами вытяжки. Часть этих результатов показана на рис.2.1. Аналогичные результаты получены М.А. Анученым и для других материалов. На кривых штампуемости видно три зоны: в зоне I вытяжка получается неполной, зона II соответствует такому соотношению между количеством в.в. и коэффициентом вытяжки m(k), при котором имеется полная вытяжка, а для коэффициента вытяжки зоны III количество в.в. так велико, что материал всегда разрушается. Точкой А, общей для трех областей определяется граничный коэффициент вытяжки mгр (kгр), при котором максимальная вытяжка получается на одной операции. Значение граничных коэффициентов вытяжки для некоторых материалов даны ниже:
Кривые штампуемости, полученные О.Д. Антоненковым, показывают, что начальному коэффициенту вытяжки соответствует сравнительно широкий диапазон заряда (рис.2.1, зона II), и для каждого заряда вытяжка будет полной. Если имеется связь между относительным количество в.в., то Qi/Qoi и К (рис.2.2), где Qoi – минимальное количество в.в., при котором произойдет полная вытяжка, а Qi – действительное количество в.в., то можно наблюдать, что некоторые материалы, как сталь Ст3, чувствительны к увеличению в.в., а сталь 08 кп и АМг-6м – нечувствительны. Таким образом, увеличение количества в.в. приводит к росту скорости деформации и, следовательно, повышению сопротивления деформированию металла. На коэффициент вытяжки влияют и другие факторы, такие, как наличие или отсутствие смазки, сила прижима и размеры прижимного кольца. Если во время вытяжки применяется смазка, то деформационный процесс идет легче, и это позволяет уменьшить необходимое количество в.в. на 20%. Существуют исследования, которые указывают на то, что вязкость смазки необходимо увеличивать вместе с повышением сопротивления деформированию и что добавки дисульфида молибдена хорошо сказываются на процессе вытяжки.
2.2 Последовательность штамповки
Часто приходится штамповать детали, у которых коэффициент вытяжки больше граничного Кгр, или такие, у которых относительная толщина hо / Dо ≤ 0,003 и относительная глубина Yо / Dо ≥ 0,25. В таких случаях штамповка становится многократной, и последовательность получения детали выглядит примерно как на рис. 2.3 Первая операция – это реверсивная вытяжка; она ведется от общего количества в.в. Такая последовательность штамповки была использована болгарскими авторами для получения днищ из коррозионностойкой (нержавеющей) стали типа Х18Н9Т толщиной hо = 6 мм и диаметром Dо = 1100 мм. Для некоторых видов материалов упрочнение, которое в условиях интенсивной штамповки идет быстрее, становится причиной для межоперационного отжига обычно после второй операции. Для деталей, требующих больше трех операций, отжиг обязателен.
2.3 Определение необходимого количества взрывчатого вещества
Один из важнейших параметров гидровзрывной штамповки – это масса применяемого заряда. Количество в.в. рассчитывается так, чтобы оно было достаточным для получения годного изделия, не разрушая оснастки и оборудования. Существуют разные методики определения необходимого количества в.в. – определение массы заряда теоретическим способом, по пробному эксперименту и на основании теории подобия и моделирования. Для подсчета количества в.в. при штамповке взрывом деталей диаметром более 1мм можно пользоваться формулой
Q = 1,45 hо Dзаг ơв * 10с/g где g – земное ускорение.
Независимо от методики, по которой рассчитывается необходимое количество в.в практика показала, что между расчетным и действительно необходимым количеством в.в. погрешность достигает 40%. Этот факт приводит к необходимости установления действительного количества в.в методом последовательных приближений. Это означает, что расчетные формулы можно применять как приближенное определение необходимого количества в.в. По окончательным уточнениям количества в.в. определяется и форма заряда и проводится проверка по критической массе. Форма заряда зависит от формы заготовки и детали. Чаще употребляется линейный заряд, который обычно соответствует контуру детали. Для цилиндрических заготовок форма заряда линейная или цилиндрическая, при этом ось заготовки совпадает с осью заряда.
2.4 Управление качеством деталей при штамповке взрывом.
Вместе с правильным подбором коэффициента вытяжки и количеством в.в. управление качеством детали достигается путем изменения высоты размещения в.в., подбором передающей среды и применением различных прокладок между заготовкой и передающей средой. Изменение высоты Н размещения в.в. от заготовки по нормали существенно влияет на количество детали, так как, меняя Н при сохранении неизменными остальных параметров штамповки, меняется скорость деформации, а тем самым и способ протекания деформационного процесса. Согласно рекомендации разных исследователей, высота размещения заряда от плоскости заготовки определяется следующей зависимостью: Н = (0,2 – 0,4) Dо[А.А. Любченко]; Н = 1/6 Dо[А.А. Ездра; С.К. Гош]; Н = (0,3 – 0,5) D о [О.Д. Антоненков]; Н = (0,3 – 0,6) D о [В.И. Перемеков]; Н = (0,8 – 2,0) D о [Л.В. Пихтовников]; В последнем выражении Н связывается с относительной толщиной и зависит от нее. Для случаев многократной штамповки высота уменьшается с первого на второй переход в 1,5 раза и так для каждого следующего. Если деталь с коробчатой формой, высота размещения в.в. для первого перехода Н = (0,6 – 0,8) Нд, где Нд – глубина детали. Кроме высоты подвески необходимо определить и минимальную высоту водяного столба над зарядом, гарантирующую правильное протекание процесса. Ее определяют из соотношения
Нс.min= 3,5со * 10-4 * Q1/3 (Н/Q1/3)0,24 ≈ 0,525 Q1/3 (Н/Q1/3)0,24
Значительное воздействие на качество получаемого изделия оказывает передающая среда, так как давление, импульс и энергия зависят от физико-механических свойств среды. Исследование, проведенное Э.Б. Медзяновским и С.К. Гош, влияния передающей среды (воды, пластилина, воды с песком, воздуха, песка, талька, асбеста и гума) показало, что сыпучие среды требуют большего количества в.в., чтобы получить тот же самый прогиб, который получается, когда энергия ударной волны передается водой. То же самое относится и к другим передающим средам. Учитывая, что передающая среда должна быть и дешевой, применение воды целесообразно. Это утверждение справедливо для так называемых открытых систем. Если же детонация совершается в закрытом пространстве, в котором можно использовать различные способы увеличения к.п.д., другие передающие среды могут быть более целесообразными. Применение воды в качестве передающей среды имеет и некоторые существенные недостатки. Так, увеличение остаточных напряжений, которые хотя и распределяются равномернее, чем в условиях статического нагружения, при больших скоростях соударения детали о матрицу могут достичь значения 80 МПа и представляют реальную опасность для разрушения детали во время эксплуатации. Применяя воду в качестве передающей среды при проведении штамповки при повышенной температуре (горячая взрывная штамповка сплавов титана, молибдена и вольфрама), необходимо изменять схему штамповки или воду заменять песком. Третий способ управления качеством – это использование прокладок, помещенных непосредственно над заготовкой. Обычно они соприкасаются с ней и делаются из различного материала (резины, пенопластов или свинца). Однако, встречаются случаи, когда между резиновой прокладкой и заготовкой создают воздушную подушку с небольшим давлением. Главной целью применения прокладок является изменение закономерности преломления ударной волны, увеличение присоединенной массы и получение в результате этого более равномерного распределения деформации в готовом изделии. Но при этом методе необходимо увеличение количества в.в.
2.5 Усовершенствование процесса гидровзрывной штамповки.
Существуют три основных направления повышения к.п.д. штамповки: использование энергии отраженной волны, замыкание взрывной системы и метание передающей среды, совмещение нескольких операций на одном переходе. Рассмотренные схемы штамповки отвечали так называемой открытой штамповке. Главным недостатком этих схем является то, что к заготовке направлена большая доля общей энергии взрыва, которая заключена в телесном угле 2φ / 4π. Кроме того, основная доля деформационной работой совершается первичной ударной волной, а доля энергии отраженной волны практически не используется. Если оборудование сконструировать так, чтобы в нем был и отражатель с подходящей формой, который направит отраженные волны в направлении заготовки, то к.п.д. процесса резко увеличится. Форма отражателя выбирается в зависимости от формы и расположения заряда так, чтобы отраженная волна была с плоским фронтом распространения. Такие требования выполняются с успехом, если отражатель имеет форму ротационного параболоида, когда у заряда сферическая форма или когда отражатель имеет форму усеченного конуса с углом при вершине 90° для линейных зарядов. В первом случае заряд умещается в фокусное расстояние параболоида, а во втором на оси конуса. Использование отражателей приводит к усложнению конструкции сооружения для гидро-взрывной штамповки и к необходимости применения амортизаторов, удерживающих отражатель, который во время работы нагружается импульсом давления и перемещается со скоростью v = F/(mо + mпр), где F – импульс, mо – масса отражателя, mпр – присоединенная масса жидкости. Разновидностью использования эффекта отражения является система, когда отражатель помещается в пространстве, в котором находится передающая среда. Второе направление увеличения к.п.д. – это метание передающей среды или метание среды с увеличением присоединенной массы заготовки. Поток воды на свободной поверхности обладает значительной скоростью, которая в два раза больше скорости внутри воды и, следовательно, обладает большей энергией. Штамповка с метанием передающей среды позволяет увеличить к.п.д. процесса до 40%. Она способствует улучшению условий работы оснастки и удобств эксплуатации в условиях цеха; дает возможность механизировать процесс подачи заготовки, замыкания сооружения, подачи передающей среды и заряда, извлечение готового изделия; делает возможным организовать штамповку подогретых заготовок. Третий способ увеличения к.п.д. – это совмещение операции в одном бассейне в случае штамповки одинаковых или различающихся между собой малогабаритных деталей. В небольшом стационарном бассейне, заполненном водой, подвешивается круглый (в форме массивного кольца) матрицедержатель при помощи каната на стойке. Заряд в.в. размещают в центре матрицедержателя при помощи центрирующего устройства. Матрицы, число которых применяют от трех до восьми, располагают симметрично в матрицедержателе. Каждая матрица имеет свое прижимное кольцо и заготовку. Удаление воздуха из матрицы осуществляется коллектором, гибким шлангом и вакуумным насосом. Данный способ штамповки позволяет увеличить не только к.п.д. за счет использования отраженных волн, но и в значительной степени повысить производительность.
Поиск по сайту: |
Размеры прижимного кольца существенного влияния на процесс вытяжки не оказывают, но практика показала, что внутренний диаметр кольца определяется из Dпк=Dо.