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 h_о = 6 мм и диаметром D_о = 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 h_о D_заг ơ_в * 10^с/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) D_о [А.А. Любченко];

Н = 1/6 D_о [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) Н_д, где Н_д – глубина детали.

Кроме высоты подвески необходимо определить и минимальную высоту водяного столба над зарядом, гарантирующую правильное протекание процесса. Ее определяют из соотношения

Н_с.min = 3,5с_о * 10^-4 * Q^1/3 (Н/Q^1/3)^0,24 ≈ 0,525 Q^1/3 (Н/Q^1/3)^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.