Электрогидравлический эффект в листовой штамповке - Мазуровский Б.Я.
Скачать (прямая ссылка):
= P(A (Vr.n — V3).
Чем больше разность скоростей, тем выше давление на заготовку от действия гидропотока.
После схлопывания кавитационной полости гидропотоком начинается второй этап нагружения заготовки, сопровождающийся повторным ее разгоном. Следует отметить, что к моменту схлопывания кавитационной полости скорость заготовки несколько уменьшается относительно начально приобретенной в результате действия сил сопротивления деформированию. Энергия гидропотока тем больше, чем больше объем кавитационной полости, образованной начальным прогибом заготовки, что в свою очередь связано с исходной жесткостью и инерционностью заготовки. Чем выше удельная масса и исходная жесткость заготовки, тем меньше величина деформации от действия ударной волны и, следовательно, меньшую энергию имеет гидропоток.
Процесс деформирования заготовки после схлопывания кавитационной полости целесообразно представить в двух вариантах.
Первый вариант характеризуется тем, что в процессе схлопывания кавитационной полости у заготовки объем парогазовой полости, образованной каналом разряда, увеличивается настолько, что давление в нем падает до атмосферного или даже пиже. В этом случае давление на заготовку определяется лишь инерционным сжатием жидкости при ее торможении заготовкой, т. е. процесс деформирования определяется только кинетической энергией жидкости, накопленной к моменту схлопывания кавитационной полости, и парогазовая полость не оказывает положительного влияния на дальнейший процесс деформирования. Более того, к концу деформирования, когда скорость заготовки падает до нуля, на нее действует результирующее давление обратного направления вследствие вакуума в камере, и если жесткость заготовки недостаточна, чтобы выдержать это давление, то в процессе схлопывания парогазовой полости она деформируется в обратную сторону. Схлопывание парогазовой полости приводит к образованию вторичных ударных волн и возрастанию давления. Таким образом, пульсация полости приводит к изменению направления действия нагрузки на заготовку. На практике при штамповке заготовок с малой относительной толщиной наблюдается обратное их выпучивание, особенно если заготовки из алюминиевых сплавов.
Во втором варианте к моменту схлопывания кавитационной полости гидропотоком парогазовая полость (или канал разряда, если разряд еще не закончился) имеет существенное избыточное давление. В результате давление на заготовку определяется не только инерционным сжатием жидкости при
Рис. 3. Изменение жесткости заготовки при ЭГ деформировании.
ее торможении после удара о заготовку, но и избыточным давлением со стороны парогазовой полости или канала разряда.
Описанный выше механизм нагружения с участием гидропотока, как было отмечено, имеет место при малой жесткост и инерционности заготовки. Причем чем больше жесткост и инерционность заготовки, тем энергия гидропотока, а еле довательно, и давление, создаваемое при его торможении, меньше. Если начальное сопротивление деформированию больше критического, то ударная волна не в состоянии образовать кавитационный разрыв жидкости у заготовки. В этом случае
механизм нагружения заготовки после ее деформирования ударно волной характеризуется давление сжатия жидкости расширяющейся парогазовой полостью. Такой механизм получил название «меха низм квазистатического давлениях . 183].
Квазистатическое давление считается главным фактором, опреде ляющим нагрузку на заготовку или стенку камеры при разряде в небольшом, жестко закрытом объеме жидкости. Под жестко закрытым объемом подразумевается такой, изме нение которого под действием давления не превышает упруги деформаций материала стенок камеры.
Следует отметить в качестве примечания, что приведенно выше описание механизмов нагружения заготовки представ лено упрощенно. Так, например, упущено из рассмотрени образование отраженных волн сжатия при взаимодействи первичной ударной волны и заготовки и при ударе гидропо тока о заготовку, выход этих волн на поверхность жидкость парогазовая полость и распространение в связи с этим волн разряжения в сторону заготовки, а также влияние на процес схлопывания кавитационной полости ударных волн, отражен ных от стенок камеры, и так далее, что усложняет описани механизма деформирования, оставляя без принципиальны изменений его основные положения.
Заканчивая описание нагружения заготовки при ЭГ штам повке, необходимо еще раз подчеркнуть, что механизм нагру жения зависит от характеристик заготовки, определяющих в первую очередь ее начальное сопротивление деформированию Большинство формообразующих операций выполняются, ка правило, в многоимпульсном режиме, т. е. за несколько разря дов, и в процессе деформирования характеристики заготовк меняются в широких пределах, так как изменяются ее кривизна и относительная толщина неподкрепленных матрице
частков. Например, при вытяжке перед первым импульсом ачальное сопротивление заготовки деформированию мини-ально и для ее перевода за предел упругости может быть до-таточным давление P1 в несколько атмосфер, в то же время ля перевода этой заготовки на последних калибрующих им-іульсах (рис. 3) может потребоваться давление P2 в несколько сот атмосфер, причем соотношение этих давлений находит-:я в обратной зависимости от радиусов кривизны P1 и P2. Условием окончания деформирования является отсутствие їластической деформации на последнем калибрующем импуль-е, при этом можно считать, что энергия выделяется в жидкос-¦и, находящейся в жестко ограниченном объеме. Таким обра-ом, при штамповке одной детали могут иметь место различные іеханизмьі нагружения заготовки, меняющиеся от разряда ; разряду. Например, деформирование заготовки ударной вол-юй с образованием при первых импульсах кавитационной по-юсти, гидропотоком и вторичными ударными волнами, обра-ованными при схлопывании парогазовой полости; пластиче-кое деформирование ударной волной без образования ка-итационной полости у заготовки и давлением со стороны ПГП; сформирование ударной волной в упругой зоне и перевод а предел упругости давлением жидкости, сжатой парогазо-ой полостью.
