Электрогидравлический эффект в листовой штамповке - Мазуровский Б.Я.
Скачать (прямая ссылка):
Электроды и их изоляторы подвергаются температурным р03действиям со стороны канала разряда и в последствии парога-„0вой полости; происходит также нагрев за счет выделения теп-°лг в тоководах при протекании по ним разрядного тока. Части электродных устройств, контактирующих с водой, подвергаются действию гидродинамических нагрузок — ударных волн, гцдропотоков и квазистатического давления. На токоведущие пасти и изоляцию действует также электрическое поле. Таким Образом, электроды работают в очень тяжелых условиях, во всяком случае они испытывают самые большие механические л тепловые нагрузки по сравнению с любыми другими частями ЭГ установок.
В процессе работы каждый разряд сопровождается эрозионным износом электродов, величина которого зависит от энергии в импульсе напряжения, материала электрода и др. По мере эрозионного износа канал разряда с каждым последующим импульсом приближается к изолятору и условия его работы еще более ухудшаются, поскольку увеличивается механическое, тепловое и гидродинамическое воздействие на его поверхность.
Таким образом, электродные устройства должны отвечать следующим требованиям: возможно меньшая скорость эрозионного износа электродов; возможно большее расстояние от канала разряда до изолятора; минимальные потери энергии на предпробивной стадии и стабильность параметров разряда; высокая механическая прочность при действии динамических нагрузок; высокая диэлектрическая прочность изоляции; низкое электрическое сопротивление электродов и тоководов.
Вместе с тем электроды и их изоляторы должны изготавливаться из достаточно распространенных и сравнительно недорогих материалов. Скорость эрозионного износа электродов может быть уменьшена в результате применения материалов, наименее подверженных эрозии при разряде или путем увеличения массы той части электрода, эрозионный износ которой допускается в процессе эксплуатации. Как показывают исследования, эрозионный износ металлов различен. Например, масса металла, уносимого с электрода за один разряд, может быть определена по формуле [88]
т
--г гч
где kd — коэффициент, учитывающий влияние диаметра токо-'фоводящего стержня на эрозию; кв — коэффициент выброса
Материала за разряд; иэ — эквивалентный энергетический потенциал; а — интеграл от модуля разрядного тока; ср — удельная
теплоемкость материала стержня электрода; Тпл, температура плавления и начальная температура материала стержня электрода; гпл, гн — удельная теплота плавления а испарения материала электрода.
Коэффициент выброса, определенный экспериментально составляет для стали Ст.З — 0,055, для меди — 0,065, для да* туни — 0,06, для алюминия — 0,2, для молибдена — 0,025 для вольфрама — 0,03 188]. Сравнение эрозионной стойкости металлов показало, что их можно расположить в определенна ряд по мере увеличения эрозионной стойкости: Cu, Со, ^ Ni, Mo, W.
Высокую эрозионную стойкость имеют композиции медь карбид вольфрама — никель (МКВ70НЗ) и медь — вольфр; никель (МВ70НЗ). Они обладают не только высокой эроа ной стойкостью, но и малыми потерями энергии на предпрі ной стадии.
В ряду эрозионно-стойких материалов достаточно вые место занимают железо и сплавы на его основе. Малая стой: конструкционных углеродистых и малолегированных ст; при относительно высокой эрозионной стойкости сделали] наиболее целесообразным материалом для изготовления тродов в ЭГ прессах и установках для листовой штампе: В качестве материала для изоляторов электродов лучший плекс свойств (диэлектрическая и механическая прочн стоимость, затраты на обработку, доступность и т. д.) и;
полиэтилен высокого давления, который и является в нас щее время самым распространенным для этих целей материал| В конструкции стержневых электродов также использу изоляция из стеклопластика на эпоксидной основе и некото' другие материалы.
Увеличение эрозионной стойкости электрода до его замени и увеличение расстояния от канала разряда до изолятора могут быть достигнуты путем увеличения размеров выступающей ЙЗ изоляции части электрода. Однако увеличение выступающей поверхности электрода приводит при отсутствии инициирования к увеличению предпробивных потерь и снижению $ффектйВг ности использования энергии. Используемые в настоящее Bp^ мя неинициируемые электроды в ЭГ прессах имеют небольшую выступающую поверхность токоведущего стержня обычно не более 30 см2.
Как уже отмечалось выше, используются три типа электрод-
ных устройств: двухстержневой, одностержневоп н коаксиальный. Двухстержневые электроды позволяют просто регулировать величину разрядного промежутка, а, кроме того, канал разряда образуется в направлении оси электрода, что создает благоприятные условия работы изолятора. К недостатка^
дВу>сстержневых электродов относится необходимость частой еГулировки длины разрядного промежутка по мере эрозионного износа как плюсового, так и минусового электродов.
Эксперименты, проведенные в ПКБЭ АН УССР, показали, что при энергии в импульсе 10 кДж и напряжении 10 кВ стержень плюсового электрода диаметром 10 мм из стали укорачивается в длине на 1 мм после 50 импульсов. А стержень диаметром 16 мм при энергии 100 кДж укорачивается на 1 мм после каждых 10 импульсов. В серийной разрядной головке пресса T1220 стержень диаметром 16 мм укорачивается на 10 мм после 1000 импульсов при энергии в импульсе 10 кДж. Таким Образом, если подсчитать эрозию плюсового электрода для приеденных условий, то получится, что выделение в неиницииру-емом разрядном промежутке 1 кДж энергии при напряжении Ю к В сопровождается уменьшением объема электрода порядка 0,16—0,20 мм3. Минусовой электрод также подвергается эрозии, но в меньшей степени, порядка 70 % эрозии плюсового электрода.
