Способ электрогидроимпульсной пробивки отверстий в листовом материале

 

Изобретение относится к импульсной обработке материалов давлением и позволяет получить перфорированные детали с большим числом близко расположенных отверстий с перемычками, меньшими 3-х толщин материала. Это достигается за счет повышения равномерности распределения кинетической энергии разгоняемого потока жидкости, создаваемого за счет зазора между заготовкой и жидкостью, и нормирования дозы энергетического воздействия на заготовку с учетом относительного диаметра пробиваемых отверстий. Способ заключается в том, что зазор между заготовкой и жидкостью устанавливают в пределах 5-6 мм, а потребную энергию разряда определяют из соотношения, приведенного в формуле изобретения . 4 табл., 7 ил. w ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 21 О 26/12

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t ль л мв

° и ъм

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837983/27 (22) 16,04.90 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Кировский политехнический институт и .Свердловский завод по обработке цветных металлов (72) Г.П.Кузнецов, Т.П,Смышляева, H.È.Òèмофеев и В.Г.Комаричев (53) 621,7.044(088.8) (56) Мазуровский Б.Я., Сизев А,Н. Электрогидравлический эффект в листовой штамповке, Киев: Наукова думка, 1983, с. 159, фиг.94. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ПРОБИВКИ ОТВЕРСТИЙ В ЛИСТОВОМ МАТЕРИАЛЕ (57) Изобретение относится к импульсной обработке материалов давлением и позвоФ

Изобретение относится к обработке давлением листового металла, в частности к способам пробивки близко расположенных отверстий, преимущественно при большом их количестве с перемычками между отверстиями, меньшими 3-х-толщин заготовки, и может быть использовано в машиностроительной, радиотехнической и других областях промышленности, например в производстве стеклоплавильных агрегатов для изготовления фильерных пластин преимчшественно толщиной до 1 мм, имеющих

2000 отверстий диаметром d преимуществвенно 2 -5 мм из сплавов жаростойких металлов, например, пластины с родием, при этом перемычки между отверстиями составляЮт преимущественно (0,6-3)S, где S — толщина материала заготовки.

„„ Ц,,1719131 А1

2 ляет получить перфорированные детали с большим числом близко расположенных отверстий с перемычками, меньшими 3-.х тол.щин материала. Это достигается за счет повышения равномерности распределения кинетической энергии разгоняемого потока жидкости, создаваемого за счет зазора между заготовкой и жидкостью, и нормирования дозы энергетического воздействия на заготовку с учетом относительного диаметра пробиваемых отверстий. Способ заключается в том, что зазор между заготовкой и жидкостью устанавливают в пределах 5-6 мм, a потребную энергию разряда определяют из соотношения, приведенного в формуле изобретения. 4 табл., 7 ил.

Цель изобретения — повышение качест-; 4 ва пробиваемых отверстий, преимущест- а венно при большОм их количестве и с 1 О перемычками между ними меньше трех толщин материала.

На фиг.1 изображена схема штамповки;

° авй на фиг.2 — график для определения потреб-: ной дозы удельной энергонасыщенности ооьвма W/Ч (дж/сма) в зависимости от ос- ) в новного технологического параметра d/$; э на фиг.3 — график для определения напряжения разряда 0 (к В) в зависимости от энергии разряда W (кДж);. на фиг.4 — годный образец, полученный при обработке, Описанной в примере 1; на фиг.5 — образец с формовкой, полученный по примеру 3: на фиг.6 — образец с неполной пробивкой, полученной по примеру 5; на фиг.7 — образец с

1719131 разрушением материала, полученный по примеру 8.

На схеме (фиг.1) приняты следующие обозначения: 1 — корпус разрядной камеры;

2 — стол пресса, 3 и 4 — электроды; 5 — 5 взрывающийся проводник; 6 — передающая среда (вода): 7 — заготовка; 8 — матрица: 9— ,поджимная плита; А,  — ширина и длина выходного сечения разрядной камеры;!— межэлектродный промежуток, замыкаемйй 10 взрывающийся; И вЂ” диаметр взрывающегося проводника; Н вЂ” расстояние от заготовки до дна камеры; h. — расстояние от заготовки до электродной системы; Z — воздушный зазор между заготовкой и уровнем 15 жидкости, R — радиус цилиндрической отражающей поверхности, R- —.

Регулировку воздушного зазора Z производили с помощью регулятора уровня 20 жидкости, вмонтированного в стенку камеры и работающего по принципу сообщающихся сосудов.

Внутреннюю отражающую поверхность камеры выполняли в виде полуцилиндра, 25 электродную систему располагали на расстоянии 6=0,55 Н от заготовки, где Н вЂ” высота внутренней полости камеры, Расстояние от электродной системы до заготовки 25 мм, до дна камеры —. 20 мм hpw- 30 няты как минимально возможные, исходя из условий отсутствия пробоя на заготовку и дно камеры. Ширину и длину рабочей полости разрядной камеры, определяли исходя из габаритных размеров заготовки. В каче- 35 стве взрывающегося проводника использовали проволоку из алюминйя диаметром

0,45-0,9 мм в зависимости от напряжения разряда.

Деформирование эа один переходи на- 40 правленное воздействие жидкости на заготовку при воздушном зазоре 5-6 мм между заготовкой и уровнем жидкости обеспечивает ускоренное метание жидкости с равномерным распределением давления по 45 выходному сечению разрядной камеры за счет кинетической энергии раэгоняемого . потока жидкости, что обеспечивает одновременность деформации мвталла по всем режущим кромкам матрицы.: 50

Экспериментально определено, что при воздушном зазоре, меньшем 5 мм, кинетическая энергия разгоняемого потока жидкости недостаточна для полной пробивки всех отверстий, а-при зазоре, большем 6 мм, ки- 55 нетическая энергия потока возрастает. но возрастает и неравномерность распределения энергии по выходному сечению разрядной камеры, что приводит к юробиеке не всех отверстий.

Определение потребной энергии разряда из соотношения

W/×=116,42 (И/$) ", где W — потребная запасаемая энергия разряда, Дж:

Ч вЂ” рабочий объем разрядной камеры, см;

116,42 и -1,14 — эмпирические коэффициенты;

d — диаметр пробиваемых отверстий, мм;

S — толщина материала заготовки, мм, позволяет учесть основной технологический параметр пробивки — относительный диаметр И/$, влияющий на характер напряженно-деформированного состояния заготовки в момент пробивки и определяющий потребную энергию деформации, Экспериментально определено, что при уменьшении значения W/V по сравнению с определенным по указанной зависимости полной пробивки всех отверстий не наступает, а при увеличении этого значения начинается разрушение перемычек заготовки, меньших трех толщин материала..

Указанные значения воздушного зазора и зависимость для определения удельной запасаемой энергии обеспечивают получение за один переход качественную пробивку деталей с большим числом близкорасположенных отверстий с величиНоА перемычек преимущественно меньше

3-х толщин материала заготовки. .П о и м е р 1.1. Пробивали 92 отверстия

d=4,0 мм в листовых заготовках из мо° и дельного материала меди М1 ГОСТ 495-7О. с пределом прочности <е-24- 7 кг/мм . Толщина заготовки $1,0 мм. Отверстия расположены в 3 ряда при расстоянии между центрами отверстий в рядах и между рядами 5+ 0,02 мм; Перемычка между отверстиями составляла f 1,0 мм, т,е. соблюдалось соотношение f<3$..

Размеры взяты по чертежу фильерной пластины СП-ВВ-ЗкТ/01 стеклоплавильного агрегата, Заготовка в плане имела размер

170х48 (мм). Объем внутренней полости камеры V&25,см, R-20 мм, A&0 мм; Н-45 мм; й-0,55 Н 25 мм, 2-6.мм. взрывающийся йроводник — алюминиевая проволока диаметром 0,9 мм. flo параметру d/S-4 по гра-, фику на фиг,2 определяли потребную удельную энергонасыщенность внутреннего объема камеры W/Ч26 Дж/см . Энергия разряда

W W/V V26 425-11050Qx)

Значение напряжения разряда U определяли либо по графику на фиг.3, либо по

1719131

CU2 известной формуле W= 2, задавались значением емкости конденсаторной батареи С=35 мкФ, При W=11050 Дж, U=25 кВ.

Устанавливали заготовку и матрицу над выходным сечением камеры. Пробивку осуществляли электрическим взрывом проводника с напряжением разряда U=25 кВ, метанием жидкости через воздушный зазор

6 мм между заготовкой и уровнем передающей жидкости. Получили годный образец (фиг,4);

Пример 1.2. На той же разрядной камере пробивали 92 отверстия диаметром

0=4,0 мм при том же расположении электродной системы на заготовках из меди толщиной 1,0 мм, при тех же энергетических параметрах при воздушном зазоре Z=5 мм.

Получили положительный результат.

Пример 1 3. Условия те же, что в предыдущих примерах, кроме воздушного зазора, который принимали равным Z=0, В результате получили только формовку отделяемых элементов (фиг.5).

Пример 1.4, Условия аналогичны примеру 1.1, кроме воздушного зазора Z=2 мм.

В результате получено 88 элементов с формовкой и 4 элемента с надрезкой.

Пример 1,5, Условия те же, что в примере 1,2. Z=4 мм, Результат: 39 элементов с надрезкой, 53 элемента с пробивкой.

Пример 1.6. Условия те же, что в примере 1.1. Z-7 мм. Результат: 22 элемента с формовкой, 70 — с пробивкой, началось смятие перемычек, ll р и м е р 1.7. Условия те же, что в примере 1.1. Уменьшали удельную энергонасыщенность рабочего объема камеры

W/V=25 Äæ/см . При этом напряжение разз ряда V=24,64 кВ при энергии разряда

W=10625 Дж. В результате получили полностью пробитыми только 74 отверстия, э 18 отверстий — с надрезкой.

Il р и м е р 1.8. Условия те же, что в примере 1.1. Увеличивали удельную энергонасыщенность оабочего объема камеры

ЧУ(Ч=27 Дж/см . При этом W-11475 Дж, V=25,61 кВ. B результате материал заготовки разрушается, Таким образом, при уменьшении W/V по отношению к значению, определенному по предлагаемой зависимости, не обеспечивается полная пробивка отверстий, а при увеличении — начинается смятие и разрушение материала перемычек.

Результаты ЭГР пробивки отверстий для образцов толщиной $=1,0 мм сведены в табл.1.

В табл,2-4 приведены результаты ЭГИ пробивки 92 отверстий диаметром 4 мм на образцах из меди для толщин 5&,8; 0,6 и 0,3 мм соответственно.

5 Контроль за показателями качества деталей и за состоянием матрицы проводился с помощью известных инструментов и приемов. Измерения размеров отверстий выполняли на большом инструментальном

10 микроскопе с точностью отсчета +0,005 мм.

Анализ точности пробиваемых отверстий показал, что их действительные размеры меньше диаметра отверстий матрицы на . величину, которая изменяется s зависимо15 сти от относительного диаметра пробиваемых отверстий. В связи с этим, при расчете исполнительного размера отверстий матри. цы необходимо выполнять его коррекцию с учетом разности

20 A d-dì-Ф р где d — диаметр полученных в результате пробивки отверстий;

d — диаметр матрицы.

В результате статистической обработки

25 экспериментальных данных получена формула для расчета величины коррекции

Л d=0,56(d/S) где d — номинальный диаметр пробиваемых отверстий по чертежу детали, мм;

30 S — толщина заготовки, мм.

Точность пробиваемых отверстий соот ветствует полям допусков Н 12-14 по СТ

144-75.

Предлагаемая технология пробивки

35 обеспечивает получение качественных деталей и необходимую стойкость инструмен- . та. Поверхность разделения со стороны действия нагрузки имеет радиусное скругление, заусенцы отсутствуют с обеих сто40 рон.

Использование предлагаемого способа пробивки отверстий по сравнению с существующими способами обеспечивает: возможность получения за один переход

45 качественных деталей, имеющих близко расположенные. отверстия с перемычками, меньшими 3-х толщин материала, что осо-. бенно важно для современного производства стеклоплавильных агрегатов, имеющих

50 большое число выходных отверстий в фильерном днище, имеется тенденция к увеличению их числа, уменьшению диаметра, увеличению плотности расположения; обеспечение точности взаимного расположения

55 отверстий, независимо от их числа, так как отверстия формируются за один переход одновременно; отсутствие заусенцев с обеих сторон детали, что важно для снижения трудоемкости изготовления деталей и умень1719131 шения численности рабочих, занятых ручной слесарной зачисткой; возможность получения со стороны действия нагрузки кромки с радиусным закруглением, что особенно важно для сборки фильерных трубок с днищем стеклоплавильного агрегата, так как наличие этого.эаходного элемента при обеспечении взаимозаменяемых деталей в партии по взаимному расположению отверстий позволяет автоматизировать процесс вставлвния трубок в отверстия днища перед сваркой; экономию дорогостоящих дефицитных материалов за счет отсутствия заусенцев, .(металл которых в известном способе. применяемом на заводе. идет в безвозвратные потери, так как.убирают заусенцы слесарной зачисткой), а также за счет радиусного скругления кромки со стороны действия передающей среды — этот металл идет в отход, затем в переплавку и повторно используется на и роиэводстве.

Формула изобретения

Способ электрогидроимпульсной пробивки отверстий в листовом материале, включающий установку заготовки и матрицы над входным сечением разрядной камеры с зазором между заготовкой и рабочей жидкостью, высоковольтный электрический

5 разряд и направленное воздействие рабочей жидкости на заготовку, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения качества пробиваемйх отверстий, преимущественно при большом их количестве и с перемычка10 ми между ними меньше трех толщин материала, зазор между заготовкой и жидкостью устанавливают в пределах 5-6 мм, а потребную энергию разряда определяют из соотношения

15 W/Ч116,42 (d/S) где W — потребная запасаемая энергия разряда, Дж:

Ч вЂ” рабочий объем разрядной камеры, см ., 20 116,42 и 1,14 — эмпирические коэффициенты;

d — диаметр пробиваемых отверстий, мм;

$ — толщина материала заготовки, мм.

1719131

1719131. 28

24. 22

fS

Я

f0

8. 6

4 2 о 1 2 Л 4 5 ь 1 д д m fff2И a/5

Фиг.2

1719131

Q,ê8 ,И

86

Л яг

t8

f6

И

t2

6

Ф

О 1 Я 3 5 6 9 3 9 (О У И, кД

Фие 3

Фиг. 4

1719131 фиг.р

Составитель Г.Кузнецов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор Н.Шитев

Заказ 727 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101