ЭЛЕКТРОГИДРО ИМПУЛЬСНАЯ ШТАМПОВКА

Сущность электрогидроимпульсной штамповки (ЭГШ) заключается в том, что на заготовку, установленную на матрице, воздействует ударная волна, получившая ускорение от разряда электрической дуги в жидкости. При этом мощный импульс электрической энергии превращается в энергию механическую, вызывающую пластическое формоизменение заготовки. Принципиальная схема установки для ЭГШ показана на рис. 12.4, а. Ее технологический блок состоит из матрицы 8, камеры с водой 5, прижимного устройства 7 и рабочих электродов 6. Через повышающий трансформатор 1 и высоковольтный выпрямитель 2 электрический ток поступает в конденсаторную батарею 3 большой емкости, где происходит накопление энергии до требуемого значения. После замыкания разрядника 4 между электродами образуется электрическая дуга. В результате пробоя межэлектродного промежутка в жидкости образуется токопроводящий канал разряда, частично заполненный ионизированным газом. При высоких напряжениях на рабочих электродах механизм образования канала имеет лидерный характер. Лидеры образуют потоки электронных лавин, срывающихся с отрицательного электрода, выполненного в виде круглой пластины, и устремляющихся к положительному электроду в виде острия. Быстрое выделение энергии в канале разряда приводит к сильному разогреву частиц в нем и мгновенному испарению частиц жидкости с его стенок, которые диссоциируют и ионизируются. В результате этого в канале разряда образуется плазма, температура которой достигает 4-10* К. Во время мгновенного расширения канала разряда в жидкости возникает ударная волна, воздействующая на заготовку и создающая давление порядка 100—140 ГПа. По существу и характеру протекания — это электрический взрыв, способный деформировать и разрушать различные материалы.
ЭГШ обладает теми же преимуществами, что и взрывная штамповка: она позволяет деформировать малопластичные металлы и сплавы, получать полуфабрикаты с высокой точностью размеров вследствие малых упругих деформаций, не применять для штамповки дорогостоящие крупные тяжелые прессы и штампы, выполнять местную деформацию пустотелых полуфабрикатов импульсом, направленным от центра заготовки к периферии и т. д.
Преимущества ЭГШ по сравнению со штамповкой ВВ заключаются в том, что имеется возможность при необходимости легко воспроизводить повторные импульсы разрядов без переналадки технологического блока, автоматизации процесса штамповки и применения его в технологическом потоке.
На рис. 12.4, б показана выпускаемая серийно электрогидроимпульсная установка мод. Т1223 с запасаемой энергией 20 кДж [18, 21].
В области применения электроискрового разряда в жидкости 'для пластического формоизменения металлов приоритет открытия принадлежит советским ученым. В 1955 г. Л. А. Юткиным был дан ряд рекомендаций по промышленному применению высоковольтного разряда в жидкости, в частности, при раздаче латунных труб серией импульсов с указанием схем технологических блоков.
Применяют два способа превращения электрической энергии в механическую: разряд через зазор в жидкости и разряд через проволочку. В первом случае электроды разъединены жидкостью, а во втором они соединены проволокой, так называемым инициатором разряда. Применение инициатора разряда позволяет снизить рабочее напряжение и тем самым упростить изоляцию электродов. Рабочее напряжение при разряде через жидкость должно быть порядка 20—30 кВ, при разряде через проволочку — 4—7 кВ. Инициатором служит проволочка диа метром до 2 мм из магния, алюминия, вольфрама и других материалов. Основной недостаток применения инициатора — необходимость его замены после каждой операции, что снижает производительность и затрудняет возможность автоматизации процесса ЭГШ. Типовые детали, штампуемые ЭГШ из трубчатой и плоской заготовок, показаны на рис. 12.4, в, а технологические блоки для их получения — на рис. 12.4, г. Электрогидроимпульсной штамповкой можно получать изделия сложной формы за меньшее число переходов, чем штамповкой пуансоном и матрицей на прессовом оборудовании. Это объясняется тем, что в условиях ЭГШ давление на обрабатываемую заготовку передается более равномерно и с более высокой скоростью, чем при штамповке в жестких штампах, локальные деформации малы, что в ряде случаев позволяет уменьшать толщину заготовки. Кроме того, ЭГШ позволяет получать изделия с высокой точностью размеров при калибровке на завершающем этапе формоизменения. ЭГШ применяют для изготовления деталей формовкой из трубчатых заготовок, для вытяжки деталей сложной формы из плоской заготовки, рельефной штамповки, калибровки оболочек, сборки деталей штамповкой (развальцовки, запрессовки и др.), пробивки отверстий (в том числе и в трубчатых заготовках), вырубки тонколистовых деталей и заготовок, обжима, раздачи и пр. Особенно эффективно ЭГШ применяется для запрессовки труб в решетках теплообменных аппаратов. На электрогидроимпульсных установках можно получать пустотелые детали толщиной стенок до 4 мм и размерами в плане до 650 мм. Производительность штамповки — до 60 деталей в час. ЭГШ выполняют на специализированных гидравлических прессах, на которые устанавливают технологические блоки. Наиболее мощный и высокопроизводительный пресс для ЭГШ — пресс мод. ПЭГ-100 с энергией разряда 100 кДж. На прессе можно штамповать сложные детали из заготовок размерами до 1200X900X3 мм. Технологическая универсальность пресса обеспечена возможностью установки в различных положениях девяти его электродов. Усилие прижима пресса регулируется бесступенчато в пределах от 0,5 до 2,0 МН. Работа на прессе может выполняться как в наладочном, так и в автоматическом режимах [10].