17.5. Электрогидроимпульсные машины
В блоке питания напряжение повышается до 25 кВ, затем выпрямляется и подается на заряд конденсатора (рис. 83). После накопления заряда, которое происходит через определенное время, переключатель подает напряжение на проволочку, находящуюся в слое воды. При прохождении разряда проволочка испаряется, а в жидкости возникает ударная волна, которая деформирует заготовку.
Рис. 83. Штамповка электрическим разрядом
Количество электрической энергии:
,
где с - емкость батареи;
Uпр - напряжение пробоя.
Существующие машины имеют запас энергии 25 - 150 кДж, давление ударной волны достигает 3500 МПа, длительность импульса 400 мкс. Машины применяют для деформирования листовых и трубных заготовок из труднодеформирующихся металлов и сплавов.
17.6. Магнитно-импульсные машины
Магнитно-импульсное деформирование металла основано на преобразовании электрической энергии, накопленной в конденсаторной батарее при разряде через индуктор в энергию электромагнитного поля высокой напряженности, которая преобразуется в механическую работу деформирования заготовки путем взаимодействия с токами, на веденными в заготовке.
Рис. 84. Магнитно-импульсная установка
Давление создаваемое магнитным полем:
,
(127)
где - магнитная проницаемость среды;
Н- напряженность магнитного поля.
На этих машинах штампуют материалы, проводимость которых не ниже 1/10 проводимости меди. Для штамповки материалов с более низкой проводимостью их покрывают медью с помощью гальваники или обтягивают фольгой.
17.7. Гидро и газостаты
Принцип действия этих машин состоит в относительно медленном воздействии на деформируемый материал жидкостной или газовой средой. Скорость деформирования в пределах 0,001 0,02 м/с, а время деформирования от минут до часов.
В гидростатах для листовой штамповки заготовку устанавливают на матрицу, уплотняют специальным кольцом. Далее в полость нагнетается жидкость, которая обжимает заготовку по матрице.
В гидростатах для выдавливания жидкость от мультипликатора под давлением до 3000 МПа подается в контейнер, содержащий заготовку. При этом заготовка выдавливается через отверстие матрицы, а жидкость выполняет функции передающего тела и смазки. В качестве рабочих жидкостей применяют минеральное масло или глицерин. На гидростатах возможно вести обработку малопластичных металлов с высокой степенью деформации, поскольку в них заготовки находятся в условиях неравномерного всестороннего сжатия, что повышает пластичность материала.
В газостатах давление на заготовку обеспечивается сжатым воздухом, вакуумом или инертным газом.
18. Основные положения мкэ
18.1. Научно-технический прогресс в кузнечно-штамповочном производстве и методах проектирования.
При производстве изделий в машиностроении на заключительном этапе обработки отходы черных металлов в виде стружки составляют около 20 млн. тонн в год, причем 40 % этих отходов в виде стружки. Из этой доли около 5 млн. тонн образуется при финишной обработке кованных и штампованных заготовок.
Такие низкие показатели использования металла объясняются возрастающей конструктивной и технологической сложностью деталей и изделий.
В идеальном случае наиболее действенный путь решения технико-экономических, а также и экологических проблем - это создание безотходных технологий на базе замкнутых производств, в которых отходы каждого предыдущего передела являлись сырьем для последующего. Однако создание таких технологий предполагает высокую степень организации и автоматизации производства.
В то же время практика показывает, что только посредством совершенствования структуры производства, развития специализации, использование новейших методов и машин совершенствованного действия можно обеспечить снижение расхода металла на 30-40 %
Ниже представлена динамика доли выпуска продукции в процентах, получаемой методами обработки давлением.
Таблица 2
|
1985 |
1990 |
1995 |
Ковка из проката |
17 |
13 |
12 |
Ковка из слитков |
10 |
9,3 |
9,5 |
Горячая штамповка |
44 |
42 |
41 |
Холодная штамповка |
11 |
15 |
16 |
Гибка |
14,1 |
14,3 |
13,4 |
Из металлопорошков |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
Из пластмасс |
3,4 |
5 |
6,6 |
При этом немаловажную роль играет вопрос качества выпускаемых КПМ, их надёжность и долговечность. Повысить показатели качества. Одним из моментов повышения качества следует считать повышение культуры конструирования путём внедрения современных методик структурного синтеза и параметрической оптимизации.
С расширением технических возможностей электронно-вычислительной техники в практику конструкторских расчетов вошли методы, позволяющие достаточно точно определить напряженно-деформированное состояние рассматриваемой детали или обрабатываемого материала.
При этом может учитываться действие температуры, динамических нагрузок и других физических явлений внешнего воздействия. Одним из таких методов является метод конечных элементов (МКЭ), который в современном машиностроении получил глубокое развитие и стал составной частью в этапе конструкторско-технологической подготовке производства. Метод нашел широкое практическое применение при расчете конструкций кузнечно-прессового оборудования, а также, сопутствующих технологических процессов на Воронежском ЗАО “Тяжмехпресс”.
Использование МКЭ позволяет оптимизировать конструкцию пресса, т.е. выполнить его в оптимальном сочетании между действующими в конструкции напряжениями и внешними силами. Это даёт возможность уменьшить массу машины, снизить затраты на комплектующие материалы, удешевить производство.