3.13. Электрогидроимпульсная штамповка

промежутка определяется характеристиками заполняющего его ионизированного газа, представляющего собой низкотемпературную плазму высокого давления.

деталей з л ста толщ ной до 3 – 4 мм с максимальными размерами

в плане до 300 мм (р с. 3.101, а). бА

Рис. 3.101. ТехнологическиеДсхемы электрогидроимпульсной пробивки-вырубки [18]: а – вырубка-пробивкаИ(В-П) на жёсткой матрице; б – В-П формовка; в – В-П полиуретаном;

г – В-П по шаблону; д – В-П метанием жидкости

Пробивку отверстий и вырезку деталей сложной формы, содержащих острые углы и малые перемычки, а также одновременную пробивку и вырезку деталей, значительно отличающихся по размерам, пробивку отверстий с относительным диаметром d/s > 150 следует производить по схеме с подпором (рис. 3.101, б). Схему с применением полиуретановой диафрагмы (рис. 3.101, в) используют в серийном и крупносерийном производствах для получения деталей толщиной менее 0,3 мм из металлических и неметаллических материалов.

151

На рис. 3.102 представлены некоторые технологические схемы ЭГИВ, электрогидроимпульсной рельефной формовки (ЭГИРФ) и электрогидроимпульсной отбортовки (ЭГИО) отверстий.

Когда к элементам формы детали предъявляются повышенные требования по точности и когда они характеризуются относительно большими коэффициентами формовки, следует применять ЭГИРФ на пуансон.

заготовкой и матрицей при выполнении формообразующих операций.

Для свободного извлечения детали из матрицы ее в большинстве случаев выполняют разъемной. В зависимости от формы детали линия разъема может быть вертикальной или двойной

бА

– вертикальной и горизонтальнойД. При относительно небольших размерах деталей замыкать половинки матрицы целесообразно запирающими конусами (см. рис. 3.103, а и 3.104, а) [18].

При штамповке пластичных материалов (медь, алюминий и их сплавы) толщиной до 1,5 мм распространеннойИоперацией является обрезка их торцов и дна. Матрица в данном случае может быть выполнена в двух вариантах. В первом варианте режущие кромки РК находятся на вкладыше 2, установленном в выточке матрицы (см. рис. 3.103, а). Матрицу изготавливают из конструкционной стали, а вкладыш – из инструментальной с твёрдостью 52 – 56 HRC. На наружной поверхности детали остаются следы от линии разъема матрицы 1 и вкладыша 2.

При толщине стенки до 1 мм и при необходимости получения качественной поверхности режущие кромки должны быть образованы торцами матрицы и ее внутренней поверхностью (рис. 3.103, б).

152

Си б А Д

Рис. 3.102. Основные технологические схемы формообразующихИопераций электрогидроимпульсной штамповки деталей из плоских заготовок

153

Рис. 3.103. Конструкции обрезных матриц с режущей кромкой, выполненной на вкладыше (а) и образованной торцами матрицы и её внутренней поверхностью (б): 1 – разъемная матрица; 2 – обрезной вкладыш; 3 – разъемное кольцо;

4 – верхний запирающий конус; 5 – нижний запирающий конус; 6 – прижим

Наиболее распространенная операция Ипри штамповке деталей из пространственных заготовок – раздача, которая в зависимости от способа образования канала разряда может осуществляться по двум технологическим схемам: без инициирования канала разряда и с инициированием его взрывающимся проводником. В первом случае штамповка может производиться с использованием матриц, представленных на рис. 3.105, а также обычных разрядных камер или устройств.

При раздаче заготовок без дна длиной L > 200 мм в ряде случаев целесообразно применять взрывающийся проводник,

154

позволяющий получать равномерное поле давления по длине детали. Наличие механизма подачи проводника вызывает необходимость создания отдельного технологического блока, подсоединяемого к генератору импульсов тока ЭГИ пресса.

Си

бАРис. 3.104. Схемы технологической оснастки для электрогидроимпульсной формовки деталей из пространственных заготовок с креплением разъемной матрицы между запирающими конусами (а) и в цилиндрической обойме (б):

1 – разъемная матрица; 2 – запирающийДконус; 3 – уплотнительные кольца;4 – обойма; 5 – отражатель

На рис. 3.105 изображены схемы технологической оснастки для раздачи на конус осесимметричных деталей длиной L = 200 – 800 мм. Различие между схемами (а) и (б) заключаетсяИв характере перемещения торца заготовки, а в связи с этим и в конструкции уплотнения [18]. В схеме (а) торец заготовки имеет как осевое, так и радиальное перемещение. Первоначальное уплотнение торца создается путем поджатия к нему внутреннего бурта кольца 2 из полиуретана. В процессе раздачи верхняя часть заготовки передвигается по внутренней конической поверхности кольца 5 и одновременно поджимается к ней внутренним давлением. После окончания штамповки заготовка занимает положение, изображенное на рис. 3.105, а справа. По этой схеме можно изготовлять детали с минимальными технологическими припусками по высоте. Расстояния между отверстиями для выхода воздуха в этом случае

155

целесообразно назначать переменными. При штамповке по схеме (б) торец перемещается только в осевом направлении, а уплотнение достигается сжатием резинового или полиуретанового кольца 2 между матрицей 1 и крышкой 3. Недостаток этой схемы по сравнению со схемой (а) – значительное увеличение расхода

Сматериала, а преимущество – более надежное уплотнение при многоразрядной штамповке.

и

бАРис. 3.105. Схемы технологической оснастки для электрогидроимпульсной раздачи пространственныхДзаготовок с радиальным и осевым (а) и только осевым (б) перемещением торца заготовки: 1 – матрица; 2 – уплотнительные кольца; 3 – крышка; 4 – корпус; 5 – взрывающийся проводник

Исходными данными для составления технологического процесса ЭГИШ являются чертеж деталиИи технические возможности имеющихся электроимпульсных прессов.

На первом этапе разработки процесса необходимо установить форму и размеры заготовки. При штамповке деталей из плоских заготовок эта задача сводится к выбору их диаметра (или формы и размеров в плане), который может быть определен как сумма диаметра детали и величины припуска, необходимого для зажима и уплотнения фланца заготовки. При вытяжке деталей с утяжкой фланца следует учитывать величину его перемещения.

Более сложной задачей является выбор формы и размера пространственных заготовок, что во многом определяет схему

156

разряда и способ его формирования; выбрать типовые для каждой группы деталей конструкции разрядной камеры или разрядного устройства, максимально используя те, которые применяются на серийных электрогидроимпульсныхДпрессах. С целью снижения вспомогательного времени все переходы при штамповке одной детали по возможности надо выполнять с использованием одной разрядной камеры или разрядного устройства.

На третьем этапе производится расчетИпараметров штамповки: количества энергии и разрядов для каждого перехода, а также величины деформации заготовки в сравнении с допустимыми.

Схема ЭГИШ определяется расположением зоны разряда относительно заготовки, формой его канала и конструкцией разрядной камеры или разрядного устройства. По способу формирования канала разряда все камеры можно разделить на два вида: без инициатора с использованием электрического пробоя жидкости и с инициатором с применением в качестве инициирующего элемента взрывающихся проводников, струй электропроводящей жидкости, нити с электропроводящим покрытием, радиоактивного излучения, луча лазера и т.д.

157

плане) – малого д аметра (D < 50 мм), среднего (D = 50 – 120 мм) и большого (D = 80 – 250 мм).

Схемы разрядных камер и устройств, рекомендуемые для ЭГИШ, представлены на рис. 3.106. На схемах 1 – 6 показаны разрядные камеры и устройства для штамповки деталей из заготовок с дном, а на схемах 7 – 12 показаны разрядные камеры без дна.

При D = 20 – 50 мм рекомендуются разрядные камеры с электродной системой (схема 1) или с коаксиальными электродами (схема 2). При D < 20 мм и незначительной потребной энергии, небольших степенях деформации можно использовать патрончики разового действия (схемы 4 и 7). При диаметрах заготовки D = 50 –120 мм наиболее целесообразна штамповка по схеме 2 или с применением разрядного устройства с параллельными электродами

(схема 3). Устройство (схема Д3) используется в основном при пробивке отверстий или при совмещении пробивки с формовкой и обрезкой по торцу.

Существенные отличия имеют схемы формообразования для изготовления деталей длиной L > 200 мм. Так как инициирование

И

разряда в жидкости вдоль оси заготовки с дном невозможно, для диаметров D > 50 мм приходится использовать локальное нагружение, осуществляемое по двум схемам. При D = 50 – 120 мм применяют коаксиальное разрядное устройство, положительный и отрицательный электроды которого выполнены подвижными и могут перемещаться вдоль оси заготовки (схема 5).

158

Си б А Д

Рис. 3.106. Классификация разрядных камер и устройств по формеИи размерам пространственных заготовок

159

заготовки между положительным электродом и отражателем.

При деформировании заготовок без дна длиной свыше 200 мм и диаметром до 50 мм в ольшинстве случаев необходимо инициирование заряда, например с помощью металлического проводника (схема 10). С целью приближения зоны взрыва проводника к стенке заготовки иногда применяют взрывающуюся проволочку, навитую по спиралиД(схема 11). Недостаток этой схемы в том, что она не позволяет автоматически заменять инициатор.

При штамповке по схеме 12 электроды устанавливаются с обоих торцов заготовки. Это уменьшает консольный вылет электродов и увеличивает их механическую прочностьИ.

Предложенная классификация позволяет технологу по известным форме и размерам пространственной заготовки ориентировочно выбрать те или иные конструкции разрядных камер и устройств, а также определить схему нагружения заготовки.

При штамповке деталей из плоских заготовок в основном применяют те же разрядные камеры, что и для пространственных заготовок. Исключение составляют крупногабаритные заготовки, для которых имеются специальные разрядные камеры.

Для каждого диапазона размеров плоских заготовок в плане и по толщине используются определенные схемы нагружения и соответствующие им конструкции разрядных камер. В зависимости

160