Электрогидравлический эффект в листовой штамповке - Мазуровский Б.Я.
Скачать (прямая ссылка):
Движение расходящегося потока жидкости при взрыве проволочки в свободном объеме происходит до тех пор, пока его кинетическая энергия не перейдет в потенциальную, а давление в образовавшемся пузыре не станет значительно меньше гидростатического. Под действием этого гидростатического давления происходит обратное движение жидкости, и потенциальная энергия вновь переходит в кинетическу энергию сходящегося потока. При схлопывании полости лаві лєнне в ней резко возрастает, и далее, в зависимости от условие электровзрыва, механизм процесса может повторяться в ви; нескольких последовательно затухающих пульсаций. ПрактЩ ческое значение наряду с ударной волной главным образо: имеет лишь первая пульсация, основная энергия которой изл чается в виде вторичного импульса сжатия. С энергетическо точки зрения ударная волна несет до 20—25 %, а гидропото до 30—40 % энергии, выделившейся в канале разряда пр ВП [87].
Оптимальные условия энерговыделения в каждом конкрет* ном случае обеспечиваются выбором соответствующих ма риала, диаметра, длины ВП и энергетических параметров р рядного контура. Эффективность энерговыделения при э обусловлена множеством факторов: параметрами разрядно
P1
контура (напряжение зарядки U0 и емкость конденсаторной батареи С, индуктивность разрядного контура L); параметрами взрывающейся проволочки (диаметр d0, длина I01 материал, форма); параметрами передающей среды (плотность, скорость распространения звука, химический состав).
Взрывающаяся проволочка не только инциирует канал разряда, но и является регулятором выделяемой энергии. Электрический взрыв проволочки начинается с быстрого ее нагрева достаточно мощным импульсом тока до температур плавления, кипения и, наконец, перегрева. Истинный взрыв начинается с момента перехода жидкой фазы в парообразную. При этом напряжение существенно возрастает, а ток уменьшается. Резко возрастает и сопротивление проволочки; затем следует резкое уменьшение тока, напоминающее обрыв, после чего наступает пауза тока, которая в зависимости от остаточного напряжения и параметров расширяющихся продуктов взрыва может быть бесконечной или закончиться повторным пробоем [27, 118]. Это объясняется возникновением микропустот и областей разрыва металлических связей в жидком металле, превращением жидкого металла в пар и потерей проводимости. Резкое увеличение объема проводника порождает импульс давления.
Вопрос о природе сил, приводящих к разрушению проводников при электрическом взрыве, носит дискуссионный характер. Это связано с необходимостью учета влияния на процесс взрыва многих факторов (сильные магнитные и электрические поля, воздействие окружающей среды, неоднородности строения проводников, различия в условиях подвода энергии и т. п.). В разные моменты времени в зависимости от количества и скорости введенной в проволочку энергии возможны многофазовое состояние материала проволочки, существенные неоднородности по длине, наличие частичных дуг, перефе-рийный разряд. В общем случае учесть все это не удается; определяющим может быть то или иное явление, что сказывается на форме и величине импульса давления.
Предпринят ряд попыток классификации взрыва проволочек. Ф. Д. Беннет [134] предложил разделять взрывы на сверхбыстрые, быстрые и медленные. Е. В. Кривицкий [631, классифицируя проводники, выделяет сверхтонкие, тонкие и толстые. Исследования энергетических и гидродинамических характеристик взрыва проводников показали, что можно считать общепризнанным существование оптимального диаметра проводника d0 для любого сочетания параметров разрядного контура (U0, L, С), обеспечивающего в данном контуре максимально эффективное преобразование запасенной энергии В полезную работу. При оптимальном диаметре проволочки
давление на фронте ударной волны и скорость деформирова ния заготовки максимальны.
Значение оптимального диаметра взрывающейся проволочг ки может быть рассчитано, например, по зависимости [112]
do = 2
грио (к + JL1)
4
V L/C;
Po
плотность
где 2 — волновое сопротивление, Z =
материала проводника; а — удельная электропроводность; к, — удельная теплота плавления и парообразования.
Исследования, проведенные В. А. Коротковым и В. К. UIo ломом, показали, что при оптимальном диаметре проводник исчезает временный интервал между ударными волнами, ге нерируемыми собственно взрывом проводника и дуговой ста дией разряда. Гидродинамический КПД (отношение энергии переданной ударной волне Wy, к энергии W0) при этом макси мальный: проводник взрывается однородно по длине и сеч нию. Увеличение диаметра сверх оптимального приводит тому, что взрыв происходит неоднородно по длине проводника при этом резко снижается эффективность генерации давления Процесс взрыва проволочки неоптимального диаметра мож быть в значительной мере нестабилен от разряда к разряду Изменяя диаметр проволочки можно изменять форму импульс давления в широких пределах [62]. Взрыв проволочки опти мального диаметра происходит почти при максимуме тока
Менее изучен вопрос о взаимодействии длины проволочк In и режима взрыва, так как влияние длины менее критично чем влияние диаметра.
