Электрогидравлический эффект в листовой штамповке - Мазуровский Б.Я.
Скачать (прямая ссылка):
где M — масса разогнанной жидкости' х — скорость жидкости в момент соударения; Pn, —давление в парогазовой полости на момент начала соударения; Vnx — объем полости.
После соударения, когда вся кинетичская энергия перейдет в потенциальную энергию сжатой инерционными силами жидкости, баланс энергий будет иметь вид
V0
W0 = Wn,n + Wn2 = l P(V)dV +
P V V-I •
где Vn1 — объем парогазовой полости после сжатия жидкости, равный объему парогазовой полости на начало соударения и приращению объема парогазовой полости вследствие сжатия
жидкости, 1/Лі = Vn1 + (V0 — V).
Условие обеспечения максимального использования энергии для создания давления на заготовку будет при Wn% — О, т. е. при РПї, равном атмосферному Ра и соответственно VUt = — Vnp^p . Тогда
а
W0 = Wn^, (1.11)
т-е. будет иметь место случай, рассматривавшийся в качестве предельного при механизме квазистатического нагружения. Необходимо отметить, что равенства (1.9) и (1.11) в общем случае рассматриваются для разных объемов жидкости, так как в механизме квазистатического нагружения Wn,m относится ко всему объему жидкости, а для механизма нагружения метанием жидкости — только к метаемому объему жидкости.
Таким образом, схема метанием жидкости позволяет макс мально использовать энергию, выделившуюся в канале разря, для повышения давления на заготовку путем максимально: использования энергии парогазовой полости, которая при к: зистатическом нагружении используется не полностью. Bi личина остаточной, неиспользуемой энергии парогазовой ш лости по расчетам при квазистатическом нагружении мож< составлять порядка 80 % выделившейся в канале разря; энергии для случая, когда давление по объему камеры распрі деляется равномерно.
Необходимо еще раз подчеркнуть, что при рассмотрен механизмов нагружения квазистатическим давлением и ме нием жидкости авторами принят ряд допущений, значителы упрощающих уравнение баланса энергии, в частности искл чены из рассмотрения потери, а также принято условие о по, ной трансформации энергии ударной волны в энергию парол зовой полости и в кинетическую и потенциальную энергм жидкости. При практических расчетах необходимо вноси поправки на эти допущения, которые изменят данные количественной оценке получаемых давлений. Как показ; вает практика, указанные поправки весьма значительны, O1 нако качественная сторона рассмотренных механизмов сохр няется.
В практике ЭГ штамповки вопрос повышения давления н заготовку очень часто встает при пробивке и рельефной фо мовке. Так, при штамповке на прессах Tl 120 и Т1223, име: щих энергию в импульсе соответстуенно 10 и 20 кДж, с испол зованием основной схемы, без воздушной прослойки не уда ся в стальных заготовках пробить отверстие диаметром мень 10—8 толщин материала и получить четкий, полный релы детали, если ширина рифтов или диаметр пуклевок мень 2—3 толщин материала при рельефной формовке медных дет; лей. Поэтому экспериментальная оценка эффективности вві
дения между заготовкой и водой воздушной прослойки прим< нительно к пробивке отверстий и рельефной формовке пр ставляет большой практический интерес.
Ряд экспериментов, проведенных для сравнения схе; штамповки метанием жидкости с основной схемой, показа значительную эффективность схемы штамповки метанием жи; кости для повышения деформирующего усилия. Наприме{ одна из серий экспериментов проводилась на прессе Т1220 подключением дополнительных конденсаторов, ПОЗВОЛЯЮЩЙ повышать энергию в импульсе до 40 кДж. При проведени экспериментов по пробивке и рельефной формовке ИСПОЛЬЗ!
валась камера цилиндрической формы с диаметром полос 90 мм при высоте 60 мм.
г
I Проверка эффективности введения воздушной прослойки іля пробивки осуществлялась на матрице, имеющей шесть лверстий диаметром 2, 3, 4, 6, 10 и 15 мм. Базовые эксперименты по пробивке без воздушной прослойки (рис. 5, а) роводились с использованием в качестве заготовок ли-товой меди, толщиной 0,5 мм, при энергии в импульсе 10, iQ и 40 кДж. Рабочее напряжение для всех уровней энергии Іьгло равно 10 кВ. Оснастка для пробивки с воздушной прос-
S
Рис. 5. Схема оснастки для базовых экспериментов по пробивке (а) и пробивке метанием жидкости (6).
ой кой отличалась наличием сменной проставки 4 с отверстиями, соосными отверстиям в матрице 3, и разрушаемой диаф-агмы 5 из алюминиевой фольги толщиной 0,05 мм, благодаря (которым в исходном состоянии при верхнем расположении !камеры / обеспечивалась воздушная прослойка h между заготовкой 2 и водой (рис. 5, б). Высота воздушной прослойки !менялась от 7,5 до 55 мм.
Оценка эффективности процесса проводилась по величине, !создаваемой на заготовку нагрузки, в качестве эквивалента которой была принята величина эквивалентного гидростатического давления (Рэ), требуемого для пробивки отверстий 160, 611,
P
4Sa
ср
d
(1.12)
тде S — толщина заготовки; аср — сопротивление материала срезу; d — диаметр наименьшего пробитого отверстия.
Базовые эксперименты показали,что при энергиях в импульсе 10,20 и 40 кДж минимальные отверстия, пробиваемые в медных заготовках толщиной 0,5 мм, в условиях эксперимента
