Електрогідравлічне штампування листових заготовок з титанових сплавів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький державний технічний університет

Шамарін Олексій Юрійович

УДК 621.983.004

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Електрогідравлічне штампування листових заготовок з титанових сплавів

Спеціальність: 05.03.05 - Процеси та машини обробки тиском

Вінниця - 2002

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Київському державному науково-дослідному інституті гідроприладів Міністерства промислової політики України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, доцент Пшенішнюк Олександр Сидорович, Український фінансово-економічний інститут, перший проректор.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, доцент Сивак Іван Онуфрійович, Вінницький державний технічний університет, завідувач кафедрою технології й автоматизації машинобудування;

кандидат технічних наук, доцент Калюжний Володимир Леонідович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", доцент кафедри обробки металів тиском.

Провідна установа: Інститут надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля НАН України, 20-й відділ, м. Київ.

Захист відбудеться "10" травня 2002 р. у 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 05.052.03 Вінницького державного технічного університету за адресою: 21021, м. Вінниця, Хмельницьке шосе, 95.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Вінницького державного технічного університету; за адресою: 21021, м. Вінниця, Хмельницьке шосе, 95.

Автореферат розісланий "09" квітня 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Дерібо О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Більш 50 років впроваджуються в промисловість електрогідравлічні установки для обробки металів тиском, у тому числі для штампування складних деталей із металів, що важко деформуються, очищення виливків, розвальцьовування труб, а так само в інших технологічних процесах металообробки. Простота технологічного й енергетичного устаткування, мінімальна вартість і трудомісткість оснащення, висока точність одержуваних деталей і доступна легкість керування процесом вигідно відрізняють цей метод від традиційних методів обробки металів тиском.

Сучасний стан розробок і досліджень, а також накопичений за цей період досвід промислового використання електрогідравліки стосовно до технологічних процесів листового штампування титанових сплавів показав їх високу техніко-економічну ефективність, особливо в дослідному і дрібносерійному виробництвах.

Однак відірваність теоретичних досліджень від практики і недостатня вивченість процесу формозміни заготовки приводять до перевитрати енергії і підвищеному зносу устаткування. У зв'язку з цим виникла задача більш чітко визначити роботу, яку необхідно затратити для одержання визначених деталей.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалася в Київському державному науково-дослідному інституті гідроприладів у рамках "Програми розвитку суднобудування і кораблебудування", затвердженої Кабінетом Міністрів України в 1991 р. і науково-технічної роботи "Удар-1" - "Розробка екологічно чистих електроімпульсних технологій на основі високоефективного компресійного генератора-нагромаджувача для використання в гірській справі і машинобудуванні", що виконувалася на підставі Доручення Кабінету Міністрів України від 07.08.97 р. № 15870/10 і параграфа 8 Державного бюджету України на 1997 р.

Мета і задачі дослідження.

Мета дисертаційної роботи - Підвищення ефективності процесів штампування деталей з титанових сплавів шляхом вибору оптимальних силових і швидкісних параметрів технологічного устаткування і схем навантаження заготовки.

Для досягнення поставленої мети зважувалися такі задачі:

- визначення оптимальних параметрів електрогідравлічних установок для штампування деталей з титанових сплавів;

- аналіз і розробка схем розрахунку прикладених до заготовки зусиль при електрогідравлічному штампуванні;

- дослідження поводження титанових сплавів при високошвидкісному навантаженні;

- визначення шляхів інтенсифікації електрогідравлічного штампування заготовок з титанових сплавів;

- розробка технології електрогідравлічного штампування конкретних деталей з титанових сплавів.

Об'єкт дослідження - процес формозміни листової заготівлі з титанового сплаву при електрогідравлічному штампуванні.

Предмет дослідження - деформація заготовки при високошвидкісному навантаженні.

Методи дослідження. У роботі використовувався комплексний підхід до рішення поставлених задач, що містив у собі аналіз існуючих методів розрахунку, приведених у літературних джерелах, теоретичні й експериментальні дослідження. В основу теоретичних досліджень покладені методи теорії пружності і пластичності, а також математичної статистики. При експериментальних дослідженнях використовувалися методи фізичного моделювання в лабораторних і промислових умовах, виміру енергетичних і силових параметрів процесу, візуальної реєстрації формозміни заготовки.

Наукова новизна отриманих результатів.

1.Теоретично проаналізовані й експериментально перевірені параметри електрогідравлічних установок, що впливають на ефективність виділення енергії в каналі розряду.

2.Одержала подальший розвиток методика розрахунку к.к.д. генератора імпульсних струмів електрогідравлічної установки для штампування деталей.

3.Удосконалено метод розрахунку силових і швидкісних параметрів електрогідравлічного штампування за рахунок розробки методики вибору раціональних параметрів електрогідравлічної установки.

4.Уперше розроблений метод візуального спостереження за рухом заготівлі в процесі її високошвидкісного деформування.

5. Оптимізовані режими електрогідравлічного штампування деталей з титанових сплавів.

6.Освоєно технологію штампування складних деталей з титанових сплавів.

Практичне значення отриманих результатів.

На основі експериментальних і теоретичних досліджень розроблена технологія електрогідравлічного штампування деталей з титанових сплавів. Визначено оптимальні, по енергетичних витратах, режими штампування листових заготовок.

Розроблено методику визначення силових і швидкісних параметрів електрогідравлічного штампування. Визначено залежність між електричними параметрами розрядного контуру і механічних характеристик силового впливу на заготовку.

Розроблено рекомендації з розширення області застосування електрогідравлічної обробки матеріалів.

Вперше в промислових умовах для обробки деталей тиском застосований метод комбінованого вібро-імпульсного впливу.

Створено універсальну електрогідравлічну установку "Удар-30" для дослідного і дрібносерійного виробництва.

Розроблені методики розрахунків були впроваджені при виготовленні деталей виробів у КДНДІ гідроприладів і на дослідному заводі "Дніпро".

Особистий внесок здобувача:

- аналіз існуючих способів розрахунку режимів роботи електрогідравлічних установок по штампуванню деталей;

- уточнення розрахункових формул для визначення параметрів силового впливу на заготовку;

- розробка методики розрахунку к.к.д. електрогідравлічної установки;

- визначення оптимальної швидкості деформації заготовок з титанових сплавів;

- створення експериментального стенда для дослідження ступеня деформації листових заготовок з титанового сплаву в залежності від параметрів електрогідравлічної установки і режимів обробки;

- експериментальні дослідження процесу електрогідравлічного штампування деталей з титанових сплавів;

- дослідження впливу комбінованого впливу на процес деформації заготовки;

- розробка рекомендацій з використання електрогідравлічної обробки матеріалів у промисловості.

Апробація роботи.

Основні наукові матеріали дисертаційної роботи і результати експериментальних досліджень доповідалися і розглядалися на наступних конференціях і семінарах: V Всесоюзна конференція "Одержання й обробка матеріалів високим тиском" м. Мінськ, 1987 р., IV Всесоюзна науково-технічна конференція "Електричний розряд у рідини і його застосування в промисловості" м. Миколаїв, 1988 р., зональний семінар "Стан, досвід і напрямок робіт з комплексної автоматизації на основі ГПМ, РТК і ПР" м. Пенза, 1989 р., конференція "Технології що зберігають ресурси в механоскладальному виробництві" м. Київ, 1990 р., Всесоюзна науково-технічна конференція "Комплексна автоматизація промисловості" м. Київ, 1990 р., науково-технічна конференція "Прогресивні технологічні процеси в механоскладальному виробництві" м. Москва, 1991 р., семінар "Листове і гаряче об'ємне штампування" м. Мінськ, 1991 р., республіканська науково-технічна конференція "Проблеми автоматизації контролю і діагностування складних технічних систем" м. Житомир, 1991 р., конференція "Прогресивні технології й устаткування для обробки металів тиском" м. Київ, 1993 р., Iа наукова школа "Імпульсні процеси в механіці суцільних середовищ" м. Миколаїв, 1994 р., конференції "Організація і технологія ремонту механізмів, машин, оснащення" м. Ялта, "Високоефективні технології" м. Алушта, "Ресурсо- і енергозберігаючі технології в промисловості" м. Одеса, 1996 р., міжнародна конференція "Використання теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском" м. Вінниця, 2001 р.

Публікації.

Матеріали дисертаційної роботи опубліковані в 24 друкованих працях, у тому числі в 1 монографії, у 3 статтях у наукових журналах, у 3 статтях у наукових збірниках, у 1 авторському посвідченні, у 16 тезах конференцій.

Структура та обсяг дисертації.

Робота складається з вступу, чотирьох розділів, списку використаних джерел і додатків. Обсяг роботи 193 сторінки, 41 малюнок на 38 аркушах, додаток на 23 сторінках, список використаних джерел з 112 джерел на 8 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У введенні приведена загальна характеристика електрогідравлічного штампування металів, обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, необхідність даного дослідження для подальшого розвитку і впровадження перспективних розробок у промисловості. Визначено коло питань, що будуть вирішені в ході виконання роботи.

У першому розділі проведений аналіз існуючих методів підвищення штампуємості деталей з титанових сплавів. Розглянуто вплив різних факторів на ефективність штампування титанових сплавів. Визначено поводження титанових сплавів при високошвидкісному навантаженні. Проведено аналіз високошвидкісних методів деформування металу. Описано конструктивні і технологічні особливості електрогідравлічних установок для штампування. Досліджено існуючі методи інтенсифікації процесів електрогідравлічного штампування.

Відзначено важливий внесок у теорію і практику високошвидкісної обробки металів тиском, що зробили Юткін Л.О., Чачін В.М., Горохович О.І., Піхтовніков Р.В., Борисевич В.К., Огородніков В.А., Євстратов В.О., Бичков С.А., Розенберг О.О., Вовченко О.І., Швець І.С. і інші.

За результатами проведеного в першому розділі дослідження був зроблений висновок про те, що титанові сплави відрізняються низькою штампуємістю через високі значення меж міцності sв і плинності s0,2 і через невисокі чисельні значення відносного подовження d і відносного поперечного звуження y. На штампуємість титанових сплавів істотний вплив роблять наступні фактори: розігрів заготовки; міжопераційний отжиг; зміна швидкості деформування. електрогідравлічний титановий сплав деталь

З аналізу літератури видно, що не встановлено чітку закономірність зміни штампуємості титанових сплавів у залежності від зміни швидкості навантаження заготовки.

Розкрито перевагу методу деформування з використанням високовольтного імпульсного розряду в рідині серед інших високошвидкісних методів обробки титанових сплавів тиском.

Аналіз існуючих електрогідравлічних установок показав, що вони не забезпечують стабільності процесу передачі енергії від генератора імпульсів струму заготовки і їх к.к.д. має багатофакторну важко керовану залежність. Це визначено тим, що методи інтенсифікації процесів електрогідравлічного штампування мало вивчені і не мають широкого практичного впровадження.

З огляду на зроблені висновки, були визначені задачі дослідження:

- оптимізація енергосилових параметрів електрогідравлічних установок;

- одержання виражень для визначення параметрів електрогідравлічного штампування титанових сплавів;

- визначення шляхів інтенсифікації електрогідравлічного штампування заготовок з титанових сплавів;

- дослідження поводження титанових сплавів при високошвидкісному навантаженні;

- розробка технології електрогідравлічного штампування конкретних деталей з титанових сплавів.

В другому розділі проведені аналітичні дослідження з оптимізації параметрів електрогідравлічного штампування. Як критерії оптимізації використовувалися енергетичні характеристики установки.

Рівняння руху заготовки що деформується приймається у виді

Тому що діюча хвиля є хвилею нескінченної довжини, то умова деформування заготовки буде

Під дією хвилі експонентного профілю рівняння руху заготовки запишеться у виді

Умовою, що забезпечує якісне, без порушення цілісності, деформування заготівлі, є те, що за час центр заготовки переміщається на величину .

Тоді одержимо умову для вибору Pm і Q.

Звідси

Для заготовок з відомими характеристиками sТ, d і з1, задаючи значенням Q визначаємо Pm = f(Q) і вибираємо параметри навантаження (Pm і Q).

Використовуючи метод статечної апроксимації опублікованих у літературних джерелах виражень для визначення основних параметрів, що визначають процес електрогідравлічного штампування, були отримані формули для обчислення:

- величина робочого проміжку l

- тиск на фронті хвилі стиску р

- постійна експонентного загасання Q

Розрахунок силових і швидкісних параметрів електрогідравлічного штампування виконувався стосовно до деталі типу днище різної форми з плоских заготовок за схемою прямої і реверсивної витяжки з утоненням металу.

Розрахунки вироблялися для плоских заготовок товщиною 0,6 ё 1,2 мм із титанових сплавів марки ВІД4-1 і ВІД4. Швидкісні параметри навантаження заготовки варіювалася в межах: швидкість деформування 20 ё 100 м/с, швидкість деформації (2,4 ё 2,9)ґ102з-1, прискорення (3,3 ё 4,1)ґ105 м/с.

При розробки методики розрахунку силових і швидкісних параметрів електрогідравлічного штампування були отримані залежності і коефіцієнти визначальні зміни геометричних розмірів заготовки при різних стадіях обробки. Кінцеве вираження, що визначає величину роботи деформації, необхідної для утворення деталі типу "днище", за умови , визначається вираженням

де D - діаметр деталі;

h - глибина витяжки;

для титанових сплавів складає: ВІД4-1 - 3,65, для ВІД4 - 4,90.

У третьому розділі виконані експериментальні дослідження електрогідравлічного штампування заготовок з титанових сплавів.

Дослідження процесу високовольтного розряду в рідині проводилося з використанням методу оптичної реєстрації різних стадій розвитку розряду при варіюванні вихідними енергетичними параметрами.

Для дослідження поводження металу в процесі деформації заготівлі при електрогідравлічному штампуванні, розроблений і виготовлений експериментальний стенд (мал.1), в основу роботи якого покладений графомеханічний метод реєстрації швидкості і величини деформації листових заготовок. При аналізі отриманих результатів був визначений інтервал швидкостей деформування, при якому досягається оптимальний режим формозміни заготовки - 70 ё 120 м/с.

Рис.1. Залежність відносної деформації заготовки від швидкості деформації.

Визначено, що відсутня пряма залежність між ступенем деформації і потужністю розряду. Доведено, що при оптимальних режимах деформування, заготовка досягає максимального прогину при менших витратах енергії і зменшується втрата часу на проміжний отжиг.

У результаті обрахування отриманих осцилограм току і напруги експериментально встановлені параметри установки, при яких досягається максимальне використання запасеної енергії і підтверджені отримані в попередній главі вираження для визначення оптимальних значень вихідних параметрів електрогідравлічної установки по штампування деталей з титанових сплавів.

При проведенні оптичних досліджень каналу розряду визначалася швидкість розвитку лідерів, діаметр і швидкість розширення газового міхура і швидкість фронту ударної хвилі.

В експериментальному стенді для високошвидкісних фотографічних досліджень електродних систем розрядних камер і формоутворення металу при електрогідравлічному штампуванню використовувалася високошвидкісна кінокамера з оптичним редуктором з багаторазовим відображенням типу ВСК-5.

Швидкість фронту ударної хвилі розраховувалася по формулі

де b - кут, утворений фронтом ударної хвилі і подовжньою віссю розряду;

Vp - швидкість переміщення зображення (швидкість фоторозгорнення) у подовжньому напрямку фотограми, перпендикулярному напрямку руху ударної хвилі.

Швидкість фронту ударної хвилі, отримана при розрахунку фотограм, знаходиться в межах 1450 ё 1780 м/с.

Порівняльний аналіз експериментальних і розрахункових значень показав, що отримані в другому розділі аналітичні вираження можна застосовувати для розрахунків параметрів навантаження заготовки при електрогідравлічному штампуванні.

У четвертому розділі проведені технологічні дослідження і представлене практична реалізація результатів роботи.

На базі проведених досліджень була створена універсальна електрогідравлічна установка, змінні технологічні вузли якої дозволяють розширити область застосування електрогідравлічного устаткування. Використовуючи отримані теоретично і практично дані, був розроблений технологічний процес електрогідравлічного штампування деталей з титанових сплавів.

Визначено відносну товщину плоскої заготовки і відносну глибину деталі , при яких доцільно застосовувати ту або іншу технологічну схему штампування:

- для прямої витяжки і ;

- для реверсивної витяжки < 0,01 і ;

- для формування > 0,0005 і .

Описані додатковими заходи щодо стабілізації процесу штампування.

Отримано вираження для визначення зусилля притиску при електрогідравлічному штампуванню деталей типу днищ із плоских заготовок за схемою прямої і реверсивної витяжки

Описано використання електрогідравлічної установки, в області відчищання лиття від формувальної суміші, як генератора повздошно-поверхневих хвиль на границі роздягнула формувальна суміш - заготівля, що дало можливість робити відчищання тонкостінних виливків без ризику руйнування матеріалу виливка.

Основні отримані в роботі результати можна застосувати при використанні установок що використовують електрогідравлічний ефект в інших областях промисловості: очищення виливків, руйнування монолітів, декальматація фільтрів шпар різного призначення й ін.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1.На штампуємість титанових сплавів істотний вплив роблять нагрівання заготовки, схема навантаження і швидкість деформування. Якщо два перших фактори досить добре вивчені і мають певні обмеження по конкретному застосуванню, то для дослідження впливу швидкості деформування необхідне використання нетрадиційного спеціального кузнечно (штампувального устаткування з застосуванням високоенергетичних джерел енергії.

2.Вивчення спеціальних методів обробки металів тиском (штампування вибухом, електрогідравлічне штампування, магнітно-імпульсне штампування і так далі) дозволило визначити діапазон їхнього силового і швидкісного впливу на заготовку й установити ряд переваг електрогідравлічного штампування: легка керованість основними параметрами процесу, можливість використання в звичайних виробничих умовах, простота технологічного оснащення.

3.Аналіз отриманої інформації не дозволяє видати рекомендації з застосування електрогідравлічного штампування для деталей з титанових сплавів, тому що існуючі електрогідравлічні установки мають низький к.к.д. процесу, мають нестабільність виділення енергії в канал розряду, зв'язаної з взаємним впливом різних факторів на кінцевий результат і, крім того, використовуються для рішення якихось приватних задач.

4.У результаті аналітичних досліджень визначені основні вихідні силові і швидкісні параметри процесу розряду, що визначають оптимальну схему навантаження заготовки при її деформуванні. До них відносяться: Pm - тиск на фронті ударної хвилі і Q - постійна експонентного загасання. Які у свою чергу залежать від параметрів генератора імпульсів струму, закону виділення енергії в каналі розряду, схеми навантаження заготовки і відстані від каналу розряду до заготівлі. При цьому на швидкісні параметри процесу визначальний вплив робить робоча напруга генератора імпульсів струму й оптимальним у даному випадку є 50 кВ.

5.Створено унікальний експериментальний стенд, що дозволяє одночасно реєструвати електричні, енергетичні і гідродинамічні параметри процесу штампування, проводити високошвидкісну оптичну зйомку характеру введення енергії в зону розряду, а також визначати швидкість деформування заготівлі в межах від 1 до 170 м/с.

6.Визначено оптимальну швидкість деформування титанових заготівель ~ 80 м/с, при якій штампуємість заготовок з титанового сплаву збільшується на 10 - 15 %. Подальше збільшення швидкості деформування економічно недоцільно й у багатьох випадках приводить до руйнування заготівлі.

7.Розроблено технологічний процес електрогідравлічне штампування деталей з титанових сплавів. У залежності від відносної товщини і відносної глибини деталі, дані рекомендації про застосування наступних технологічних схем штампування: пряма витяжка, витяжка реверсивна, формування.

8.Запропоновано комбінований (вібростатичний) метод впливу на оброблювані матеріали, що дозволяє з меншими енергетичними витратами, але з більшою ефективністю одержати позитивний результат в області обробки металів тиском, при очищенні виливків від формувальної суміші а також при декольматації фільтрів водозабірних і нафтових шпар.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

1.Антиханович И.Г., Шамарин Ю.Е., Мартюк С.П., Шамарин А.Ю. Электрогидравлическая штамповка деталей из труднодеформируемых металлов // Технология и организация производства. -1989. -№4. -С. 16-17.

2.Подводная электроакустическая аппаратура и устройства. т.2. Технология акустических антенн. Методы изготовления с применением электрофизических приемов обработки / Ю.Е. Шамарин, А.Г. Лейко, А.Ю. Шамарин, В.П. Ткаченко - Киев, 2001. -256 с.

3.Шамарин А.Ю., Шамарин Ю.Е., Букатова С.С., Антиханович И.Г. Технология электрогидравлической штамповки деталей из титановых сплавов. // Тез. докл. IV Всесоюзной науч.-технич. конференции "Электрический разряд в жидкости и его применение в промышленности". -Николаев, НАНУ, -1988. -С. 131.

4.Шамарин Ю.Е., Антиханович И.Г., Шамарин А.Ю. Электрогидравлическая штамповка деталей из титановых сплавов. // Технология судостроения. -1989, №3, -С. 36-38.

5.Шамарин Ю.Е., Букатова С.С., Шамарин А.Ю. Опыт внедрения электрогидравлических установок в механосборочном производстве. // Тез. докл. Конференции "Ресурсосберегающие технологии в механосборочном производстве". -Киев, РДЭНТП, -1990, -С. 30-31.

6.Шамарин Ю.Е., Мартюк С.П., Шамарин А.Ю. Оптические методы исследования быстропротекающих процессов. // Тез. докл. Всесоюзной науч.-технич. конференции "Импульсная обработка металлов" -Харьков, ХАИ, -1990. -С. 97.

7.Шамарин Ю.Е., Мартюк С.П., Шамарин А.Ю. Электрогидравлическая штамповка деталей из титановых сплавов. // Тез. докл. Всесоюзной науч.-технич. конференции "Импульсная обработка металлов" -Харьков, ХАИ, -1990. -С. 108.

8.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Автоматизация контроля быстропротекающих процессов. // Тез. докл. респ. науч.-технич. конференции "Проблемы автоматизации контроля и диагностирования сложных технических систем". Укр НИИ НТИ, Житомир-Киев, -1991. -С. 3.

9.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Применение электрогидравлического эффекта в механосборочном производстве. // Тез. докл. науч.-технич. конференции "Прогрессивные технологические процессы в механосборочном производстве", М. РДЭНТИ, -1991. -С. 102.

10.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Теоретический анализ и экспериментальное исследование электрогидравлической обработки металлов давлением. // Тез. докл. конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для обработки металлов давлением". Киев, УДЭНТЗ, -1993. -С. 52-53.

11.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю., Андриенко В.А. Поведение титановых сплавов при высокоскоростном нагружении. // Тез. докл. V Всесоюзной конференции "Получение и обработка материалов высоким давлением". -Минск.: Наука и техника, -1987. -С. 48.

12.Шамарин А.Ю. Технология электрогидравлической штамповки деталей из титановых сплавов // Зб. тез доповідей міжнар. конф. "Застосування теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском". -Вінниця, -2001. -С. 80-81.

13.Шамарин Ю.Е., Букатова С.С., Шамарин А.Ю. Электрогидравлические установки для очистки отливок//Технология судостроения. -1989. -№1. -С. 40-42.

14.Шамарин Ю.Е., Сидорский С.В., Шамарин А.Ю. Исследование влияния импульсных электромагнитных полей на электрический пробой электролитов // Труды VII Научной школы "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах". -Николаев, -1997. -С. 15.

15.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Оптические исследования высоковольтных методов обработки металлов давлением // Технологические системы. -2000. -№ 1(3). -С. 83-85.

16.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Специальные методы обработки металлов давлением // Труды конф. "Высокоэффективные технологии в машиностроении". -Киев: Общество "Знание", МОУ, НТУУ КПИ. -1996. -С. 96-97.

17.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Теоретический анализ и экспериментальные исследования электрогидравлической обработки металлов давлением // Труды конф. "Прогрессивные технологии и оборудование для обработки металлов давлением". -Киев: Общество "Знание" Украины. -1993. -С. 52-53.

18.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Электрогидравлическая штамповка деталей из титановых сплавов // Труды конф. "Организация и технология ремонта механизмов, машин, оснастки". -Киев: Общество "Знание", КИСВ, АТМУ. -1996. -С.116-117.

19.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю. Электрогидравлические установки для штамповки деталей // Труды конф. "Ресурсо- и энергосберегающие технологии в промышленности". -Киев: Общество "Знание", ОГПУ, АТМУ. -1996. -С.101-102.

20.Шамарин Ю.Е., Шамарин А.Ю., Андриенко В.А. Поведение титановых сплавов при высокоскоростном нагружении // Труды V Всесоюз. конф. "Получение и обработка материалов высоким давлением". -Минск: Наука и техника. -1987. -С.48.

21.Shamarin Y.E., Lis V.T., Shamarin A.Y., Naslednyk A.D. Electrohydraulic stamping of the titanic alloy parts// Advanced technology of plasticity. Proceedings of the fourth international conference on technology of plasticity. -Beijing, China. -1993. -P. 1929-1931.

22.Шамарин Ю.Е., Стеценко Т.К., Шамарин А.Ю. Опыт создания робототехнологических комплексов для обработки металлов давлением. // материалы семинара "Листовая и горячая объемная штамповка". -М. МД НТИ, -1991, -С. 54-57.

23.Шамарин Ю.Е., Мартюк С.П., Шамарин А.Ю. Электрогидравлическая пробивка отверстий. // Тез. докл. Всесоюзной науч.-технич. конференции "Импульсная обработка металлов" -Харьков, ХАИ, -1990. -С. 116.

24.А.с. 1603631 СССР МКИ B 22 D 29/00. Способ электрогидравлической очистки литья / Ю.Е. Шамарин, Е.А. Подольский, В.А. Андерсен, А.Е. Соколов, С.С. Букатова, В.Т. Барановский, А.Ю. Шамарин (СССР). -№4411114; Заявлено 28.01.88; Зарегест. 01.07.90.

АНОТАЦІЯ

Шамарін О.Ю. Електрогідравлічне штампування листових заготовок з титанових сплавів. - Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 - процеси та машини обробки тиском. - Вінницький державний технічний університет, Вінниця, 2002.

Дисертація присвячена теоретичним і практичним дослідженням шляхів підвищення ефективності процесу штампування деталей з титанових сплавів. У роботі виконано аналіз силових і швидкісних параметрів технологічного устаткування і схем навантаження заготовки. Установлено, що, електрогідравлічне штампування вигідно відрізняється від інших високошвидкісні методів, особливо при обробці титанових сплавів. Однак, відсутність чітких закономірностей визначальних штампуемость титанових сплавів у залежності від зміни швидкості навантаження заготовки приводить до перевитрати енергії і, отже, до зниження к.к.д. процесу формоутворення. Визначено основні параметри процесу розряду, що визначають оптимальну схему навантаження заготовки при її деформуванні: Pm - тиск на фронті ударної хвилі і Q - постійна експонентного загасання. Створено унікальний експериментальний стенд. Визначено оптимальну швидкість деформування титанових заготовок. Розроблено технологічний процес електрогідравлічного штампування деталей з титанових сплавів. Запропоновано комбінований (вібростатичний) метод впливу на оброблювані матеріали.

Ключові слова: титанові сплави, електрогідравлічне штампування, енергосилові параметри, швидкість деформування, технологічний процес, витяжка, оптимальні параметри, к.к.д. процесу, руйнування.

АННОТАЦИЯ

Шамарин А.Ю. Электрогидравлическая штамповка листовых заготовок из титановых сплавов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.05 - процессы и машины обработки давлением. - Винницкий государственный технический университет, Винница, 2002.

Диссертация посвящена теоретическим и практическим исследованиям путей повышения эффективности процесса штамповки деталей из титановых сплавов. В работе выполнен анализ силовых и скоростных параметров технологического оборудования и схем нагружения заготовки. Установлено, что, электрогидравлическая штамповка выгодно отличается от остальных высокоскоростные методов, особено при обработке титановых сплавов. Однако, отсутствие четких закономерностей определяющих штампуемость титановых сплавов в зависимости от изменения скорости нагружения заготовки приводит к перерасходу энергии и, следовательно, к снижению кпд процесса формообразования.

В результате аналитических исследований определены основные выходные силовые и скоростные параметры процесса разряда, определяющие оптимальную схему нагружения заготовки при ее деформировании. К ним относятся: Pm - давление на фронте ударной волны и Q - постоянная экспоненциального затухания. Которые в свою очередь зависят от параметров генератора импульсов тока, закона выделения энергии в канале разряда, схемы нагружения заготовки и расстояния от канала разряда до заготовки. При этом на скоростные параметры процесса определяющее влияние оказывает рабочее напряжение генератора импульсов тока и оптимальным в данном случае является 50 кВ.

Создан уникальный экспериментальный стенд, позволяющий одновременно регистрировать электрические, энергетические и гидродинамические параметры процесса штамповки, проводить высокоскоростную оптическую съемку характера введения энергии в зону разряда, а также определять скорость деформирования заготовки в пределах от 1 до 170 м/с.

Определена оптимальная скорость деформирования титановых заготовок ~ 80 м/с, при которой штампуемость заготовок из титанового сплава увеличивается на 10 - 15 %. Дальнейшее увеличение скорости деформирования экономически нецелесообразно и во многих случаях приводит к разрушению заготовки.

Разработан технологический процесс электрогидравлической штамповки деталей из титановых сплавов. В зависимости от относительной толщины и относительной глубины детали, даны рекомендации о применении следующих технологических схем штамповки: прямая вытяжка, вытяжка реверсивная, формовка.

Предложен комбинированный (вибростатический) метод воздействия на обрабатываемые материалы, позволяющий с меньшими энергетическими затратами, но с большей эффективностью получить положительный результат в области обработки металлов давлением, при очистке отливок от формовочной смеси а также при декольматации фильтров водозаборных и нефтяных скважин.

Ключевые слова: титановые сплавы, электрогидравлическая штамповка, энергосиловые параметры, скорость деформирования, технологический процесс, вытяжка, оптимальные параметры, кпд процесса, разрушение.

THE SUMMARY

Shamarin А.Y. Electrohydraulic punching of sheet preparations from titanic of alloys. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.03.05 - processes and machines of processing by pressure. - Vinnitsa state technical university, Vinnitsa, 2002.

The dissertation is devoted to theoretical and practical researches of ways of increase of efficiency of process of punching of details from титановых of alloys. In work the analysis of power and high-speed parameters of the process equipment and circuits pressing of preparation is executed. Is established, that, the electrohydraulic punching favourably differs from others of high-speed methods, особено at processing titanic of alloys. However, the absence of precise laws determining сreate the form titanic of alloys depending on change of speed pressing of preparation results in the overexpenditure of energy and, hence, to decrease of efficiency of process сreate the form. The basic parameters of process of the category determining the optimum circuit pressing of preparation are determined at her сreate the form: Pm - pressure at the front shock waves and Q - constant exp of attenuation. The unique experimental stand is created. The optimum speed сreate the form titanic of preparations is determined. The technological process of electrohydraulic punching of details from titanic of alloys is developed. Is offered combined (vibration-statics) a method of influence on processable materials.

Key words: titanic alloys, electrohydraulic punching, energy-force parameters, speed сreate the form, technological process, stretch, optimum parameters, efficiency of process, destruction.

Размещено на Allbest.ru

...