Реферат: Высокопроизводительные методы обработки металлов давлением

Рис.14. Основные схемы магнитно-импульсного формоизменения: 1 - индуктор; 2 - заготовка; 3 - матрица (оправка)

Магнитно-импульсные установки характеризуются высокой производительностью, возможностью легкой автоматизации и механизации технологического процесса, широкими технологическими возможностями, отсутствием передаточной среды, простой и дешевой оснасткой, возможностью получения высоких давлений (до 108 Н/м без разрушения индуктора и до 109 Н/м при использовании одноразового индуктора), высокой культурой производства и простотой обслуживания, положительным влиянием на характеристики отдельных обрабатываемых материалов и др.

4.3 Технологические возможности магнитно-импульсной обработки металлов

В результате применения магнитно-импульсной обработки представляется возможной штамповка листовых и трубчатых заготовок толщиной до 5 мм.

Размеры заготовок (диаметр, обрабатываемая площадь) обуславливаются запасом энергии установки, толщиной обрабатываемого материала, конструктивными возможностями индуктора и технологической оснастки.

Наиболее эффективно магнитно-импульсным методом обрабатываются заготовки из меди, алюминия, магния и их сплавов.

Заготовки из углеродистых (Ст3, Ст10) и легированных (1Х18Н9Т, 30ХГСА) сталей, а также из титановых сплавов можно обрабатывать только о применением прокладок-"спутников", изготовленных, например, из отожженной меди марки М1.

По типу применяемого инструмента и по характеру деформации обрабатываемой заготовки все операции, выполняемые на МИУ, можно разделить на три схемы: раздача, листовая формовка и обжим.

Установлено, что с использованием магнитно-импульсной обработки возможно получение биметаллических соединений, изготовление шарнирных соединений, сварка трубчатых заготовок, запрессовка труб в дисках, трубных досках и т.д., соединение двух изоляционных или металлических деталей путем раздачи трубы с одновременной отбортовкой, поперечная волнистая и плоская в сечении рифтовка, формообразование выступа, продольная рифтовка, формообразование конуса, концевая раздача труб, отбортовка, пуклевка, изготовление резьбы, рифление, калибровка, пробивка отверстий, вырубка, порезка.

При использовании магнитно-импульсной обработки для листовой штамповки применяются плоские спиральные индукторы.

Технологические операции, выполняемые по схеме "листовая формовка": сборка диска с осью, отбортовка диска, сварка двух листов металла, напрессовка втулок на оси и запрессовка вкладышей в трубках, изготовление деталей типа тарелки или днища, кольцевая заготовка, продольная и поперечная зиговка, пуклевка, неглубокая отбортовка по периферии диска, прямоугольника, круглых и прямоугольных отверстий, формовка тороидальных крышек, рельефная формовка с одновременной рихтовкой недеформируемой части заготовок, калибровка листовых заготовок, пробивка отверстий, вырубка и порезка.

С помощью магнитно-импульсной обработки по схеме "обжим" можно выполнить следующие технологические операции: соединение металлических деталей с керамикой, стеклом, пластмассой и другими неметаллическими материалами, опрессовка кабельных наконечников, соединение двух проводов соединительной трубкой, опрессовка наконечников на канаты и др., шлангов высокого давления, опрессовка труб на металлические наконечники, сварка трубчатых заготовок, поперечная волнистая, поперечная плоская в сечении и продольная рифтовка, формообразование впадины, формообразование конуса, редуцирование труб, отбортовка, пуклевка, изготовление резьбы, рифление, калибровка, пробивка отверстий и вырубка, порезка труб.

К недостаткам метода и установок можно отнести трудность получения деталей с глубокой вытяжкой обрабатываемого материала; необходимость в промежуточных металлических прокладках-"спутниках" для металлов с низкой электропроводностью, ограниченность формы и геометрических размеров обрабатываемых заготовок для магнитно-импульсной обработки; низкая стойкость индукторов, особенно при обработке стальных заготовок.

5. Ударная штамповка

Рис.15. Принципиальная схема ударной штамповки на пресс-пушке:

1 - патрон; 2 - боек; 3 - ствол; 4 - заготовка; 5 - жидкость

Сущность ударной штамповки заключается в деформировании заготовки импульсом давления, созданного в ограниченном объеме жидкости ударом по ней твердого тела (бойка), предварительно разогнанного до высокой скорости. В качестве передающей среды возможно использование эластичного материала.

Принципиальная схема ударной штамповки при помощи пресс-пушки, использующей энергию пороховых газов, показана на рис.15. В верхней части ствола 3 расположен патрон 1 и боек 2. В нижней части над заготовкой 4 возвышается столб жидкости 5. При срабатывании патрона пороховые газы разгоняют боек до определенной скорости и бьют им по жидкости, создавая мощный импульс давления" который деформирует заготовку.

В двух следующих схемах энергоносителем является сжатый газ. Схема процесса ударной штамповки, в котором в качестве передающей среды используется жидкость, показана на рис.16, а. На матрицу 1 установлена камера 2, внутренний объем которой заполнен водой. На камере крепится ствол 3 гидроударного пресса так, чтобы внутренние диаметры ствола и матрицы совпадали. Внутри ствола перемещается боек 4. Соосно стволу расположен аккумулятор 5, в котором размещен сжатый газ. Заготовка 6 уложена на матрице и прижимается сверху камерой.

Рис.16. Схема процесса ударной штамповки жидкостью (a) и эластичной средой (б): 1 - матрица; 2 - камера; 3 - ствол; 4 - боек; 5 - аккумулятор; 6 – заготовка

Накопленный в аккумуляторе 5 сжатый газ, расширяясь, разгоняет по стволу 3 боек 4. Скорость движения бойка достигает 150 м/с. В результате боек создает мощный импульс давления, который штампует заготовку на матрице. Энергия удара регулируется изменением давления сжатого газа в аккумуляторе.

На рис.16, б показана схема процесса ударной штамповки, где роль передающей среды выполняет эластичный материал, например полиуретан. От предыдущей схемы она отличается только передающей средой.

По сравнению с традиционной ударная штамповка имеет следующие преимущества: возможность получения деталей сложной формы из трудно деформируемых материало