логотип Сталь-Штапм
Введение

Раздел первый
Технология холодной листовой штамповки

Глава I. Разделительные операции
1. Резка листового металла ножницами
2. Усилие резания листового металла ножницами
3. Резка листового металла штампами
4. Усилие резания при вырубке и пробивке
5. Зазоры между матрицей и пуансоном
6. Чистовая вырубка, пробивка и отрезка
7. Зачистная штамповка
8. Вырезка резиной и полиуретаном
9. Обрезка полых деталей

Глава II. Гибка
10. Процесс гибки листового металла
11. Нейтральный слой
12. Величина деформаций и минимально допустимые радиусы гибки
13. Определение размеров заготовок при гибке
14. Упругое пружинение при гибке
15. Изгиб с растяжением
16. Изгибающие моменты и усилия гибки
17. Конструктивно-технологические элементы при гибке
18. Изгиб труб и тонкостенных профилей

Глава III. Вытяжка
19. Процесс вытяжки листовых металлов
20. Определение размеров и формы заготовок при вытяжке
21. Технологические расчеты при вытяжке и построение технологического процесса
22. Определение усилий вытяжки и прижима
23. Работа и скорость вытяжки
24. Радиусы закруглений и зазоры при вытяжке
25. Смазка при вытяжке
26. Наклеп металла и отжиг при вытяжке
27. Особые способы вытяжки
28. Вытяжка тугоплавких металлов и сплавов

Глава IV. Листовая формовка
29. Рельефная формовка
30. Отбортовка
31. Растяжка (раздача)
32. Обжимка
33. Правка и чеканка
34. Холодное выдавливание листового металла

Глава V. Штамповка неметаллических материалов
35. Основные виды неметаллических материалов, применяемых в холодной штамповке
36. Реака и вырубка деталей из неметаллических материалов
37. Гибка неметаллических материалов
38. Вытяжка и формовка неметаллических материалов

Глава VI. Особые виды обработки листовых металлов давлением
39. Импульсные высокоскоростные методы штамповки
40. Профилирование полосового и листового металла
41. Ротационное выдавливание (давильные и раскатные процессы)
42. Накатные и кромкогибочные операции

Раздел второй
Основы разработки технологических процессов холодной листовой штамповки

Глава I. Технологичность листовых штампованных деталей
1. Технологические требования к конструкции штампованных деталей
2. методы повышения технологических листовых штампуемых деталей и пути экономии металла

Глава II. Разработка технологических процессов холодной листовой штамповки
3. Содержание и порядок разработки технологических процессов
4. Раскрой материала и величина перемычек
5. Основы построения технологических процессов холодной листовой штамповки
6. Технологические процессы и штампы, применяемые в мелкосерийном производстве
7. Точность штампованных листовых деталей

Глава III. Выбор прессового оборудования
8. Основные принципы и параметры для выбора пресса
9. Регулировка прессов и закрытая высота пресса
10. Оснащение прессов пневматическими подушками и буферами
11. Современные типы прессов для листовой штамповки
12. Планировка и обслуживание рабочего места

Раздел третий
Типовые кончтрукции штампов, их узлов и деталей

Глава I. Тилевые схемы штампов
1. Технологические типы штампов
2. Конструктивно-эксплуатационные типы штампов

Глава II. Типовые узлы и детали штампов
3. Типовые детали штампов
4. Типовые конструктивные узлы и детали штампов
5. Типовые технологические узлы и детали штампов
6. Точность изготовления и чистота обработки деталей штампов
7. Материалы для деталей штампов 8. Пластмассовые штампы
9. Стойкость штампов

Глава III. Типовые конструкции штампов холодной листовой штамповки
10. Типовые конструкции разделительных штампов (простого, последователе ного и совмещенного действия)
11. Типовые конструкции формоизменяющих штампов (гибочные, вытяжные, комбинированные)

Глава IV. Проектирование и расчеты штампов на прочность и жесткость
12. Порядок и этапы проектирования
13. Технологичность конструкции узлов и деталей штампов
14. Определение центра давления штампа 15. Расчеты деталей штампов на прочность и жесткость
16. Закрытая высота штампа и пресса


Раздел четвертый

Механизация и автоматизация процессов холодной листовой штамповки

Глава I. Способы автоматизации и механизации листоштамповочного производства
1. Основные способы автоматизация
2. Комплексная механизация и автоматизация

Глава II. Устройства для механизации и автоматизации штамповки
3. Механизация и автоматизация подачи материала и заготовок
4. Механизация и автоматизация удаления деталей и отходов
5. Автоматизация счета, укладки (стапелироваиия) и взвешивания отштампо ванных деталей
6. Автоматизация управления, блокировки и контроля процесса штамповки
7. Автоматические штамповочные линии


Раздел пятый

Основные материалы, применяемые в холоднолистовой штамповке

Глава I. Механические и технологические свойства листовых материалов
1. Механические свойства, выявляемые при испытании листовых маталлов на растяжение
2. Анизотропия листовых металлов
3. Технологические свойства и испытания листовых металлов
4. Указания по технологическому применению листовых метериалов

Глава II. Характеристика листовых материалов
5. Основные материалы, применяемые в холодной листовой штамповке
6. Механические свойства основных листовых металлов



Слисок литературы

Предметный указатель
изготовление
Изготовление штампов


ремонт
Ремонт штампов

заточка
Заточка штампов

изготовление
Холодная штамповка

Раздел 1. Технология холодной листовой штаповки

Холодная штамповка. Романовский В.П.


Глава 6. Особые виды обработки листовых металлов давлением

предедущая следующая

39. Импульсные высокоскоростные методы штамповки

Последние десятилетия характеризуются быстрым развитием крупного машиностроения и космической техники. Изготовление крупногабаритных элементов конструкций размерами от 3 до 10 м потребовало создания новых беспрессовых методов штамповки, ввиду ограниченных возможностей механических и гидравлических прессов.

В качестве таких методов были созданы и применены на практике высокоэнергетические методы формообразования под действием импульсивных нагрузок, создаваемых действием взрыва бризантных взрывчатых веществ, газовых смесей, давлением испаряющихся сжиженных газов, высоковольтным электрическим разрядом в жидкости, мощными импульсами магнитного поля и т.п.

Особенностью высокоэнергетических импульсных методов штамповки является высокая скорость деформирования в соответствии с высокими скоростями преобразования энергии. Поэтому высокоэнергетические методы штамповки именуются высокоскоростными методами. Они получили преимущественное применение при изготовлении крупногабаритных деталей типа днищ, полусфер, оболочек и т.п., изготовляемых малыми сериями, при которых использование прессов и штампов считается технически нецелесообразным и экономически невыгодным.

Для характеристики размеров штампуемых деталей и штампов для них приведем пример из американской практики. Для штамповки секций днищ топливных баков ракеты «Сатурн» потребовалось изготовить из цинкового сплава штамп размером 5000 X 2800 мм массой 52 т.

В промышленности наибольшее применение получили следующие импульсные методы штамповки листовых металлов:

  • 1)штамповка давлением ударной волны при взрыве бризантных взрывчатых веществ в воде, или так называемая взрывная штамповка;
  • 2)штамповка действием высоковольтного электрического разряда в жидкости, или электрогидравлическая штамповка;
  • 3)штамповка импульсами магнитного поля высокой напряженности, или магнитоимпульсная штамповка.
  • Другие методы импульсной штамповки получили ограниченное применение.

    Импульсные методы обработки металлов применяются в самых разнообразных процессах штамповки: вытяжке, листовой формовке, формоизменении трубчатых заготовок, вырубке и пробивке отверстий, резке труб и проката, объемной штамповке, калибровке и поверхностном упрочнении металла, прессовании, сварке разнородных металлов, запрессовке и развальцовке труб, различных сборочных операциях и т.п.

    Штамповка давлением взрыва [91; 153; 154]


    Взрывная штамповка основана на деформации листовой заготовки давлением ударной волны, образующейся при взрыве бризантных взрывчатых веществ (ВВ) 1.

    Время детонации ВВ составляет 20-30 мкс, а время деформации детали исчисляется миллисекундами, т, е. примерно в сто раз больше. Таким образом, давление взрыва действует на заготовку лишь в начальный момент, после чего металл заготовки движется до соприкосновения с матрицей под действием сообщенной ему кинетической энергии. По мере распространения ударной волны ее скорость и создаваемое давление довольно быстро затухают, Поэтому взрывной штамповкой нельзя сразу получить глубокую вытяжку, а приходится применять двукратную взрывную штамповку. Практически зарекомендовал себя способ реверсивной двухоперационной штамповки: в первой операции штампуется днище с выпуклой вверх средней частью, а во второй операции после удаления выпуклого вкладыша получается окончательная форма днища выпуклостью вниз.

    Зависимость коэффициента вытяжки от удельного веса заряда ВВ
    Рис. 217 Зависимость коэффициента вытяжки
    от удельного веса заряда ВВ;
    а - для СтЗ толщиной 1,75 мм; б - для стали 2X13 толщиной 2 мм

    На рис. 217 показана зависимость коэффициента вытяжки от плотности заряда ВВ при гидровзрывной штамповке на кольцевой матрице (без формующей полости). Область I соответствует недостаточной массе заряда и неполной вытяжке; область II - полной вытяжке без разрушения; область III относится к чрезмерно большой массе заряда, при котором происходит разрушение заготовки. Точка А соответствует предельной величине коэффициента вытяжки за одну операцию.

    Взрывная штамповка получила преимущественное применение для обработки наиболее крупных деталей (от 1,5 до 8 мм) при толщине материала свыше 2 мм. Достоинством ее является высокая экономическая эффективность в результате резкого снижения капитальных затрат и сокращения сроков и стоимости подготовки производства. Другим преимуществом является возможность штамповки деталей из высокопрочных сплавов.

    В зависимости от размеров и формы штампуемых деталей взрывная штамповка осуществляется различными способами: при больших габаритах деталей - штамповкой в бассейнах с водой или бронекамерах; при штамповке небольших деталей - штамповкой в наземных установках.

    Схема бассейна конструкции Харьковского авиационного института;
    Рис. 218 Схема бассейна конструкции Харьковского авиационного института;
    1 - стальная обшивка; 2 - бетонный бассейн; 3 гидроизоляции;
    4 - заглубленный фундамент; 5 - штамп; 6 - заряд ВВ

    На рис. 218 изображена конструкция бассейна, разработанного в Харьковском авиационном институте. Заглубленный фундамент отделен от стеной бассейна и обладает повышенной прочностью.

    Установка для взрывной штамповки с воздушно-пузырьковой защитой
    Рис. 219 Установка для взрывной штамповки с воздушно-пузырьковой защитой:
    1 - штамп; 2 - бак; 3 - заряд ВВ; 4 - заготовка; 5 - воздушна и труба

    На рис. 219 изображена схема установки бассейнового типа, выполненная в виде сварного металлического бака, устанавливаемого в бетонном колодце.

    Для защиты металлического бака от действия ударной волны в данном случае применена так называемая воздушно-пузырьковая защита в виде сплошной завесы из пузырьков воздуха, идущих через отверстия кольцевой трубы, установленной на дне бака и соединенной с компрессором.

    Полость матрицы снабжена большим количеством отверстий, соединяющих ее с нижней полостью, присоединяемой к вакуумному насосу. Отверстия служат для удаления воздуха из рабочей полости матрицы.

    Съемные установки дли штамповки взрывом небольших детале
    Рис. 220 Съемные установки дли штамповки взрывом небольших детале:
    1 - штамп ; 2 - заготовка; 3 - бак; 4 - заряд ВВ

    На рис. 220,а изображена схема съемной наземной установки для взрывной штамповки небольших деталей, предназначенная для  установки в закрытом помещении.

    В случае опытного производства применяют резервуары разовой службы, представляющие собой картонный бак или полиэтиленовый мешок, наполняемые водой (рис. 220, б).

    Дальнейшее развитие листовой штамповки взрывом внесло существенные изменения в технологические процессы штамповки взрывом и конструкцию применяемых установок. Взрывная штамповка в бассейнах стала вытесняться другими установками (бронеямами и бронекамерами). Основной причиной такой замены является: высокая стоимость бассейна (от 40 до 60 тыс. руб.) и необходимость применения мощных транспортных средств. Другим недостатком штамповки в бассейнах – это повреждение мощными сейсмическими волнами близкорасположенных зданий и сооружений.

    В результате возникла тенденция перехода на безбассейновую штамповку. Вначале были применены так называемые бронеямы, углубленные в землю на 3-5 м.

    Наиболее совершенными установками являются подвижные бронекамеры, расположенные на поверхности земли. Стенки бронекамеры предохраняются от разрушения водяной защитой. Для уменьшения объема воды, наливаемой в штамп над заготовкой, используется плоский заряд ВВ. Размеры бронекамеры примерно равны 3 X 4 м, высотой около 3 м.

    Подвижная бронекамера
    Рис. 221 Подвижная бронекамера

    На рис. 221 изображена бронекамера конструкции Харьковского авиационного института [92]. Корпус камеры 2 передвигается на колесах 1 по направляющим.

    Крышка камеры 3 подвижная и может перемещаться вверх по направляющим. В центре бронекамеры установлена матрица 4 с прижимным устройством 5.

    Для предохранения стенок бронекамеры от разрушения при взрыве больших зарядов ВВ (свыше 1 кг) применяется водяная завеса. Вокруг матрицы уложена два трубопровода - коллектора 6 к 7 с большим количеством форсунок для распыления воды.

    Гашение воздушной ударной волны осуществляется сплошной завесой из водяных струй. При штамповке крупногабаритных изделий вместо заливки воды над затовкой целесообразно накладывать на нее полиэтиленовые мешки, наполненные водой и снабженные зарядами ВВ. В последнее время для взрывной штамповки созданы установки с замкнутой взрывной камерой.

    Взрывная штамповка требует выполнения специальных расчетов: требуемой работы деформирования, энергоносителя и расчета оснастки.

    Расчет потребной энергии и массы заряда приведены в работах [91; 1531. Общие основы для проектирования оснастки для взрывной штамповки изложены в [153].

    Штампы для взрывной штамповки представляют собой матрицу, имеющую рабочую полость соответствующей формы, с отверстиями для удаления воздуха. Для деталей небольших и средних размеров обычно применяют металлические литые или сварные матрицы. Для крупногабаритных деталей металлические матрицы тяжелы и дороги. В этом случае их зачастую выполняют из дерева или железобетона с облицовкой стеклопластиком (на эпоксидной основе). Стоимость железобетонных матриц для штамповки днищ диаметром 1200 и 1500 мм в два раза меньше стоимости металлических матриц.

    В качестве взрывчатого вещества обычно используют тротил (тринитротолуол, тол), являющийся бризантным взрывчатым веществом нормальной мощности. Он может применяться в литом, прессованном и насыпном виде. Скорость детонации тротила - 7000 м/с. Давление подводного взрыва около 133 000 кгс/см2. Скорость формообразования до 100 м/с, что позволяет штамповать высокопрочные малодеформируемые сплавы с большей степенью упрочнения и минимальным пружинением.

    Форма заряда определяется конфигурацией штампуемой детали. Заряды должны изготовляться обученным персоналом в специальных помещениях. Тротил довольно безопасен в обращении, хорошо переносит транспортировку, от зажигания горит без взрыва, но полностью и мгновенно взрывается от капсюля детонатора.

    Взрывная штамповка применяется также для резки листового металла детонирующим шнуром, пробивки отверстий, клепки и сварки, поверхностного упрочнения, чеканки и гравировки, объемной штамповки. Для штамповки взрывом изделий из высокопрочных и жаропрочных сплавов повышенной хрупкости (титановые, молибденовые сплавы) получила применение горячая штамповка взрывом с подогревом заготовки (для титана до 6000° С) электронагревом, инфракрасными лампами, в соляной ванне, теплотой химической реакции. Передаточной средой при горячей штамповке взрывом обычно служит песок. В этом случае отпадает необходимость сооружения бассейна и прочих гидротехнических устройств. Вследствие этого указанный способ может быть использован и при холодной взрывной штамповке. Для взрывной штамповки небольших деталей может быть применена и вода, при нижнем расположении резервуара с водой, над которым устанавливается нагретая заготовка и массивная матрица дном кверху.

    При горячей взрывной штамповке иногда применяется штамповка в раскаленном до 900-1000 °C песке. Однако это требует предотвращения самопроизвольного загорания заряда ВВ, поэтому необходимо термоизолировать его соответствующими материалами.

    При штамповке тонколистовых молибденовых сплавов применяется оригинальный способ нагрева заготовки в собранном штампе с установленным зарядом ВВ. Источником нагрева является пиротехнический состав, нанесенный на поверхность заготовки и поджигаемый огнепроводным шнуром непосредственно перед взрывом заряда ВВ. Нагрев молибденовой заготовки толщиной 1 мм пиротехническим составом до 360-380° С происходит за 25-30 с [154].

    Высокие давления, развиваемые при взрыве бризантных ВВ, применяются также для резки и пробивки листового металла и толстых заготовок.

    Необходимо указать на некоторые способы пробивки и резки:

    • пробивка отверстий кумулятивной струей, образующейся при взрыве кумулятивных зарядов бризантных ВВ;
    • резка листового металла с помощью контурных зарядов листовых и шнуровых зарядов бризантных ВВ, накладываемых на заготовку;
    • резка толстых заготовок и проката с помощью линейных зарядов ВВ, накладываемых вдоль линии реза.

    Новым промышленным способом является пробивка и резка толстых заготовок при использовании особой комулятивной формы взрыва, позволяющей получить колоссально высокие скорости движения кумулятивной струи - порядка 12-15 км/с, т.е. выше второй космической скорости (11,2 км/с). Для этого применяются специальные кумулятивные заряды, имеющие коническую (или двойную обратно коническую) выемку в заряде ВВ, облицованную металлической оболочкой.

    При детонации кумулятивного заряда энергия продуктов детонации концентрируется вдоль оси заряда и вызывает сжатие металлической облицовки и образование кумулятивной струи колоссальной скорости и весьма высокого давления, что во много раз превосходит прочность любого твердого вещества. В результате действия кумулятивной струи происходит образование отверстия, а при удлиненной форме кумулятивного заряда - резка проката и толстых заготовок.

    В лабораторных условиях достигнута высокая скорость кумулятивной струи - 100 км/с, т. е. выше диапазона метеорных скоростей (11,2 до 73 км/с).

    При работе с кумулятивными зарядами необходимо предохранять кумулятивную струю от действия атмосферного воздуха, в котором она быстро сгорает. Защита может быть создана оболочкой из нейтральных газов, или вакуумированием.

    К штамповке взрывом может быть отнесена штамповка взрывом (горением) газовых смесей или порохов. В этом случае происходит не детонация, а процесс химического сгорания в окислителе, содержащемся в газовой смеси и порохе. Скорость продуктов горения здесь в три раза меньше, чем у детонации ВВ, а время действия волны давления на заготовку измеряется уже миллисекундами.

    В ряде случаев использование газовых смесей или порохов более целесообразно, чем бризантных ВВ, например при формовке тонкостенных деталей из пластичных металлов.

    Воспламеняющиеся смеси газов как энергоноситель имеют следующие преимущества:

    • 1)более однородное давление, которое можно легко изменять в широком диапазоне;
    • возможность быстрой перезарядки камеры сгорания.

    Штамповка газовой смесью производится в закрытой полости штампа, подключаемой к камере сгорания.

    Наиболее доступными и экономичными смесями являются кислородно-ацетиленовые, кислородно-водородные и кислородно-метановые смеси, обладающие высокой теплотворной способностью. При сжигании в замкнутой емкости смеси воспламеняющихся газов могут протекать два основных вида реакции:

    • адиабатическое сгорание, когда химическая реакция протекает во всем объеме, а скорость продуктов горения невелика;
    • газовая детонация, когда реакция протекает со сверхзвуковой скоростью и распространяется в детонационной форме. Пламя представляет собой узкую (тонкую) зону, отделяющую участок с закончившейся химической реакцией от участка с несгоревшим газом.

    Газовая смесь зажигается с помощью обыкновенной автомобильной свечи, подключенной к источнику тока высокого напряжения. Горючий газ и кислород поступают из обычных баллонов через редукторы.

    В аналогичных случаях для штамповки тонколистовых металлов применяют штамповку давлением пороховых газов, имеющую те же преимущества, что и штамповка газовой смесью. Деформация заготовки осуществляется в герметически закрытой камере, в которой происходит расширение пороховых газов. Сгорание пороха обычно происходит в особой камере сгорания, соединенной с рабочей камерой. В зависимости от типа установки штамповка пороховыми газами может осуществляться или непосредственным давлением газов, или через жидкость.

    Получили практическое применение ручные устройства для запрессовки и развальцовки труб, пробивки отверстий, клепки и других операций, работающих на пороховых зарядах.

    В отдельных случаях для штамповки листового металла в качестве энергоносителя используют сжиженные газы. Рабочее давление достигается благодаря быстрому испарению жидкого газа и переходу его в газообразное состояние.

    Наиболее доступным газом является жидкий азот, имеющий ,температуру кипения - 196° С. При испарении 1 л жидкого азота получается около 690 л газообразного. Скорость испарения можно увеличить, вспрыскивая распыленный жидкий) азот в воду. В данном случае происходит мгновенное испарение азота, вызывающее ударную волну.

    Штамповка электрогидравлическим разрядом [29; 71]


    Наряду с взрывной штамповкой получил применение способ формовки высоковольтным электрическим разрядом в воде. В его основу положен электрогидравли-ческий эффект, открытый советским изобретателем Л. А. Юткиным [191].

    Энергия, необходимая для электрического разряда, накапливается в высоковольтной конденсаторной батарее (35 000 - 40 000 В). Накопленная энергия (от 30 до 120 кДж) создает между электродами мгновенный разряд длительностью 0,00004 с, вызывающий ударную волну в жидкости, которая деформирует заготовку.

    Электрогидравлическая штамповка имеет ряд преимуществ перед взрывной штамповкой:

    • лучшая управляемость процессом за счет варьирования количества импульсов и местоположения разрядных контуров;
    • возможность изменения энергии импульса;
    • возможность осуществления многократного разрядного импульса;
    • размещение электрогидравлических установок в производственных помещениях.

    Электрогидравлической штамповкой осуществляются следующие операции: вытяжка, листовая формовка, отбортовка, растяжка полых деталей, пробивка отверстий, развальцовка труб в трубных досках и т.п.

    Различные способы электрогидравлической штамповки
    Рис. 222 Различные способы электрогидравлической штамповки

    Штамповка производится различным способом: или в открытой емкости (рис. 222, а), или в закрытом объеме (рис. 222, б и в). Более производительны электрогидравлические установки с нижним расположением электродов (рис. 222, г).

    В последней схеме для увеличения искрового промежутка концы электродов соединены проволочкой, инициирующей разряд, что позволяет приблизить зону разряда к заготовке и увеличить рабочее давление. Эти установки позволяют штамповать детали размером до 2000 мм, толщиной до 3 мм.

    При штамповке деталей из плоских заготовок в качестве отрицательного электрода может быть использован заземленный корпус установки. При штамповке деталей типа оболочек положительный электрод помещается внутри заготовки, а в качестве отрицательного электрода также может использоваться корпус установки.

    Типовая оснастка для пресса «Удар-12»
    Рис. 223 Типовая оснастка для пресса «Удар-12»

    При штамповке крупногабаритных деталей целесообразно применять много-контурную схему разряда.

    Установки для штамповки высоковольтным электрическим разрядом состоят из источника питания, включая высоковольтный трансформатор с выпрямительным устройством, конденсаторной батареи, шарового разрядника и технологической установки, состоящей из матрицы, прижимного устройства, электродов, вакуум-насоса, При разрядке должна строго соблюдаться определенная полярность: острие (+), плоскость (-). При обратной полярности разряд не сопровождается электро-гидравлическим эффектом.

    В СССР освоено производство гаммы крупных электрогидроимпульсных прессов моделей ПЭГ-25, ПЭГ-60, ПЭГ-100 и ПЭГ-150 с запасаемой энергией 32; 60; 112 и 150 кДж, а также небольшие электрогидравлические прессы «Удар-12», Т1220 с запасаемой энергией разряда 10 кДж и прессы «Удар-20» с энергией разряда 20 кДж, предназначенные для штамповки небольших деталей.

    Наиболее перспективно применение электрогидроимпульсной штамповки для изготовления крупногабаритных деталей - размерами от 400 X 400 до 1300 X  1800 мм. Электрогидроимпульсной обработке подвергаются различные, в том числе труднодеформируемые металлы и сплавы.

    На рис. 223 приведена типовая оснастка пресса «Удар-12»: для штамповки плоской заготовки (рис. 223, а) и для трубчатой заготовки (рис. 223, б). Оснастка представляет собой взрывную камеру, заполняемую водой, Выполняющей роль пуансона, Ударная волна создается энергией электрического разряда.

    Магнитно-импульсная штамповка [98; 154]


    Магнитно-импульсная штамповка характерна тем, что давление на деформируемую металлическую заготовку создается непосредственным воздействием импульсного магнитного поля, без участия промежуточных твердых, жидких или газообразных тел. Это позволяет штамповать детали из полированных и лакированных заготовок без повреждения поверхности, а также деформировать заготовки, заключенные в герметическую пластмассовую оболочку.

    Магнитно-импульсная обработка основана на мгновенном разряде электроэнергии, накопленной в конденсаторной батарее, через соответствующий индуктор, являющийся рабочим органом. При этом в цепи индуктора протекает импульс тока, а в окружающем индуктор пространстве возникает импульсное магнитное поле высокой напряженности. Это магнитное поле индуцирует вихревые токи противоположного направления в металлической заготовке, помещенной вблизи индуктора.

    При взаимодействии мощного поля индуктора с индуцированным в заготовке током и его магнитным полем возникают электромеханические (пондеромоторные) силы взаимодействия, стремящиеся оттолкнуть заготовку от индуктора и вызывающие ее деформацию. Магнитный импульс длится от 10 до 20 мкм/с, создавая давление от 3500 до 39 000 кгс/см2. Так же, как и при штамповке взрывом, длительность магнитного импульса во много раз меньше времени деформации заготовки. Поэтому импульсное магнитное поле непосредственно действует на заготовку лишь в начальный момент, после чего дальнейшая деформация заготовки происходит под действием полученного ею запаса кинетической энергии.

    Движущаяся заготовка с высокой скоростью (300-400 м/с) ударяется о матрицу, в результате чего возникают огромные силы соударении, деформирующие заготовку. Импульсная магнитная штамповка получила довольно большое применение в промышленности при выполнении различных операций листовой штамповки; вытяжки, вырубки, пробивки отверстий, отбортовки, развальцовки труб, запрессовки штуцеров, обжатия труб и наконечников на тросах, сборки трубчатых деталей с оправками и т.п. (рис. 224).

    Различные операции, выполняемые магнитно-импульсной штамповкой
    Рис. 224 Различные операции, выполняемые магнитно-импульсной штамповкой:
    а - формовка; б - пробивка и отбортовка; в - пробивка отверстий; г - сборка с развальцовкой отбортовкой;
    д - обжатие кабельных наконечников; е - раздача трубы и сборка с фланцем

    Весьма оригинальной операцией, осуществляемой магнитно-импульсной штамповкой, является прессование резьб внутри металлических трубок и тонкостенных втулок по резьбовому болту или шпильке.

    Магнитно-импульсная штамповка имеет ряд преимуществ перед другими высокоэнергетическими методами:

    • возможность точного дозирования мощности импульсного разряда путем изменения емкости конденсатора (накопителя);
    • повышенная точность штампуемых деталей;
    • сравнительно высокая производительность процесса;
    • возможность автоматизации и встраивания магнитно-импульсных установок в производственный процесс;
    • возможность выполнения сборочных операций;
    • возможность деформирования заготовок за несколько разрядных импульсов, причем первые импульсы служат для разогрева заготовки и повышения ее пластичности.

    Основным рабочим органом при магнитно-импульсной штамповке является индуктор. В условиях единичного (опытного) производства применяют проволочные индукторы однократного действия, разрушаемые при прохождении импульса тока, В условиях серийного производства применяют индукторы многократного действия (см. схемы на рис. 224).

    Типы индукторов
    Рис. 225 Типы индукторов: а - двухвитковый; б - для гофрирования;
    в - с пропусканием импульсного тока через плоскую заготовку;
    1 - заготовка; 2 - изоляция

    На рис. 225 приведены некоторые типы индукторов для штамповки плоских заготовок: двухвитковый индуктор, создающий наибольшее давление в средней части (а); индуктор для гофрирования (б); индуктор с пропусканием импульсного тока через плоскую заготовку (в). В последнем случае основное магнитное поле индуктора взаимодействует с импульсным током, протекающим через заготовку. Резкого увеличения рабочего давления можно достичь, применяя так называемые концентраторы поля (см. рис. 224, д).

    Расчет индукторов приведен в специальной литературе.

    Индукторы многократного действия изготовляют из материалов высокой электропроводности (медь, бериллиевая бронза и др.) и предохраняют от замыкания витков и контакта с заготовкой, а также от повреждений при разряде изоляцией из армированных стеклопластиков на основе эпоксидных смол. Так как индуктор нагревается импульсным током, то при большой частоте следования импульсов индуктор должен иметь систему охлаждения.

    Примеры освоенных операций штамповки и индукторы к ним
    Рис. 226 Примеры освоенных операций штамповки и индукторы к ним:
    вырезка центрального окна и пробивка 30 отверстий (за две операции с разными индукторами):
    1 - матрица (кольцо); 2 - медный индуктор (плоский индуктор одновитковый); 3 - балинитовый корпус

    На рис. 226 приведен пример одновременной пробивки 30 отверстий и вырезки центрального окна в кожухе из листового дуралюмина толщиной 1 мм, производимых за две операции магнитно-импульсной штамповки. За первую операцию вырезается центральное отверстие и пробивается 12 отверстий с торца, а за вторую операцию (со сменой индуктора) - 18 отверстий по окружности.

    Зависимость предельного коэффициента вытяжки m = d/D от отношения (S/D) 100 (а) и зависимость предельного коэффициента отбортовки К<sub>0</sub> = D/d от отношения (S/D) 100 (б)
    Рис. 227 Зависимость предельного коэффициента вытяжки m = d/D от отношения (S/D) 100 (а) и зависимость предельного коэффициента отбортовки К0 = D/d от отношения (S/D) 100 (б)

    На рис. 227 приведены результаты экспериментальных и производственных процессов магнитно-импульсной штамповки. На рис. 227, а представлена зависимость предельного коэффициента вытяжки без прижима m= d/D от относительной толщины заготовки (S/D) 100.

    На рис. 227, б приведена зависимость предельного коэффициента отбортовки D/d от относительной толщины (S/d) 100.

    Эксперименты были выполнены на материалах Д16АМ и АМгбМ толщиной от 0,5 до 2 мм.

    Установки для деформирования металла импульсным магнитным полем состоят из следующих устройств:

    • зарядного устройства, состоящего из повышающего высоковольтного трансформатора и выпрямителя;
    • коммутирующего или разрядного устройства;
    • емкостного накопителя энергии (конденсаторной батареи);
    • технологического блока, состоящего из сменного индуктора и рабочего инструмента (матрицы либо оправки).

    Основной характеристикой магнитио-импульсных установок является максимальная величина накапливаемой энергии в кДж. В настоящее время созданы установки с запасаемой энергией от 12 до 400 кДж. Наибольшее применение в СССР поручили магнитно-импульсные установки МИУ-20/1 с запасаемой энергией 20 кДж.

    Магнитно-импульсные установки конструктивно сравнительно просты. Они не имеют движущихся и трущихся частей, а следовательно, надежны в эксплуатации (за исключением недостаточной стойкости конденсаторов). В несколько раз снижается металлоемкость и трудоемкость изготовления оснастки. Вследствие этого магнитно-импульсная штамповка становится экономически эффективной в мелкосерийном и даже опытном производстве.


    предедущая следующая
Клиентам

Доставка
Способы оплаты
Конфиденциальность

Информация

Образец тех. задания для изготовления штампов



Яндекс.Метрика
Ссылки

Видео

the site is created slyders.pro