Электрогидравлический эффект в листовой штамповке - Мазуровский Б.Я.
Скачать (прямая ссылка):
Для расчета оптимальной длины проволочки предложен выражение [112]
V
о
BU0VLC1
где В — константа, равная 2,0 • 10_3м/В - с.
При генерации ударных волн электрическим взрывом пр водников основными характеристиками, при возрастании к торых увеличивается давление ударной волны, являются мощ ность на проволочке N, скорость нарастания мощное dNIdt и величина энергии, выделившейся в первом полупи
риоде Wlt или КПД первого полупериода T]1 = -^. Поэтом
режим взрыва, при котором эти величины максимальны, можн считать оптимальным или эффективным.
В некоторых случаях, например, при малых объемах ис-; пользуются проволочки спиральной формы, в частности в патронах для ЭГ запрессовки. Применение спиральной фор
проволочки в отличие от прямой повышает эффективность энерговыделения в патроне до 25—30 % [57], что связано с изменением магнитного поля проволочки и уменьшением его сдерживающего влияния. Форма и продолжительность импульса давления зависят и от материала проволочки.
В. Н. Очеретиным [92] в качестве материала проволочек исследовались сталь, медь, латунь и алюминий. С применением стальной проволочки были получены более однородная структура канала, более высокие плотность энергии в канале и скорость ее выделения, скорость распространения фронта ударной волны и давление на фронте. Предлагается в установках, использующих электрический взрыв проволочек в воде, отдавать предпочтение стальным проволочкам. Правда, другими исследователями [116] это оспаривается.
При оптимальном режиме влияние материала проволочки на гидродинамические характеристики импульса сжатия незначительно. Это объясняется тем, что за время нагрева в проволочке выделяется незначительное количество энергии. Основная же доля энергии выделяется за время пика напряжения и индуктивного возврата энергии в разрядный промежуток. Поэтому при выборе материала проволочки следует руководствоваться соображениями технического порядка: длиной, прочностью проволочки и обрабатываемостью, степенью ток-ичности паров при взрыве, а также дефицитностью материала проволочки. Из чистых металлов наилучшим сочетанием технологических свойств проволочки обладают алюминий, сталь, нихром.
2. МЕХАНИЗМ НАГРУЖЕНИЯ ЗАГОТОВКИ
ПРИ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ШТАМПОВКЕ
При пробое межэлектродного промежутка в воде или взрыве проволочки силовое воздействие на заготовку определяют параметры ударной волны и давление в канале разряда после отделения ударной волны от его поверхности, а после окончания разряда давление в парогазовой полости (ПГП), образованной каналом разряда. Вопросы воздействия ударной волны и давления в канале разряда и парогазовой полости на преграду рассматриваются не только применительно к электрогидроимпульсной штамповке, в частности аналогичные задачи рассматриваются при гидровзрывной штамповке. Исследования [29, 30, 45, 64, 114, 125, 133] показали, что механизм воздействия жидкости на преграду при импульсном выделении энергии сложен и зависит от характеристик как источника возмущений, так и самой преграды.
— і
Г
1'
1 -
t I
Основываясь на проведенных в этом направлении иссле; ваниях, можно дать следующее описание механизма нагруж ния заготовки при высоковольтном пробое разрядного пром жутка в жидкости. Начинается деформирование в результа действия на заготовку ударной волны. В зависимости от х рактеристик заготовки, ее жесткости и инерционности различ ют два механизма деформирования — с образованием кавит
ционного разрыва жидкости у з готовки и без его образования, ч
определяет отличие в нагружени заготовки не только ударной во ной, но и парогазовой полостью.
Если жесткость заготовки и инерционность меньше критиче ких значений, то после взаимоде ствия передней части ударно волны и заготовки последняя отры вается от жидкости с образовани кавитационного разрыва. После о рыва заготовки от жидкости дейс вне прямой волны прекращается давление и скорость частиц жи кости в оставшейся хвостовой час ти ударной волны образуют [выбр
Рис.2. Деформирование за- кавитирующих слоев жидкости готовки ударной волной с rj
образованием кавитационной сторону заготовки, так как отраж
полости и гидропотока. ние хвоста ударной волны от п
верхности кавитационной полост аналогично процессу выхода ударной волны на свободную п верхность. Вследствие того что скорость заготовки уменьшаете под действием сил сопротивления, кавитационный поток догон ет заготовку и, ударяясь о нее, образует на ее поверхности ело жидкости Лж (рис. 2), передавая при этом заготовке часть свое кинетической энергии. Перенос жидкости кавитирующим пот ком с поверхности кавитационного разрыва на поверхность заг тов к и отодвигает кавитационную полость с давлением Ркот з готовки в глубь жидкости. Вместе с тем жидкость, и а ходя ІД яся между кавитационной полостью и парогазовой, образова ной каналом разряда или самим каналом разряда, если раз ряд еще не закончился, разгоняется под действием давления парогазовой полости Pn или канале разряда и образует так называемый гидропоток. Он схлопывает кавитационну полость, в результате удара возникает давление P1 завис щее от разности скорости гидропотока Vr п и скорости заг товки V3 с присоединенным слоем жидкости hm [114], P
