способ электрогидроимпульсного деформирования трубчатых заготовок

Формула изобретения

Способ электрогидроимпульсного деформирования трубчатых заготовок, включающий аксиальное расположение деформируемой тонкостенной трубчатой заготовки и нагружаемого образца, герметизацию кольцевой полости, образованной упомянутыми трубчатой заготовкой и образцом, путем установки между ними гидроизоляционных прокладок, соединение электродов со взрывающимся элементом, помещение полученной сборки в камеру с передающей средой и воздействие на трубчатую заготовку ударной волной, образуемой в результате теплового взрыва взрывающегося элемента при прохождении по нему импульса тока, отличающийся тем, что используют три электрода и два взрывающихся элемента, которые последовательно располагают между электродами и симметрично относительно деформируемой трубчатой детали с нагружаемым образцом, по обе стороны от которых устанавливают направляющие конусы и диэлектрические звездочки, при этом используют камеру для передающей среды с внутренней цилиндрической поверхностью, полость камеры изолируют резиновыми пробками, которые размещают на ее торцах, а полученную сборку устанавливают по оси камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке материалов давлением с использованием энергии электрического взрыва проводника и касается, в частности, опрессовки, обжима, штамповки цилиндрических пустотелых деталей, соединения между собой трубных заготовок различных диаметров, а также прессования порошковых и композиционных изделий.

Наиболее близким к изобретению является способ электрогидроимпульсного деформирования трубчатых заготовок, включающий аксиальное расположение деформируемой тонкостенной трубчатой заготовки и нагружаемого образца, герметизацию кольцевой полости, образованной упомянутыми трубчатой заготовкой и образцом, путем установки между ними гидроизоляционных прокладок, соединение электродов со взрывающимся элементом, помещение полученной сборки в камеру с передающей средой и воздействие на трубчатую заготовку ударной волной, полученной в результате теплового взрыва взрывающегося элемента при прохождении по нему импульса тока.

Данный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что использование одного взрывающегося элемента не позволяет создать строго цилиндрически-симметричной и однородной ударной волны, что скажется на качестве деформирования трубчатой заготовки. Кроме того, данный способ не позволяет осуществлять однородное деформирование вдоль всей длины деформируемой втулки. Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего качественную и однородную деформацию трубчатых заготовок, а также возможность использования энергии электрического взрыва проводника в технологических процессах, в частности опрессовки, обжима и штамповки цилиндрических пустотелых деталей различного профиля и, кроме того, прессования порошковых изделий.

Техническим результатом изобретения является осуществление однородной, осесимметричной деформации и качественной опрессовки трубчатых заготовок.

Это достигается тем, что в способе электроимпульсного деформирования трубных заготовок, включающем аксиальное расположение деформируемой тонкостенной трубчатой заготовки и нагружаемого образца, герметизацию кольцевой полости, образованной упомянутыми трубчатой заготовкой и образцом, путем установки между ними гидроизоляционных прокладок, соединение электродов со взрывающимся элементом, помещение полученной сборки в камеру с передающей средой и воздействие на трубчатую заготовку ударной волной, образуемой в результате теплового взрыва взpывающегося элемента при прохождении импульса тока, используют три электрода и два взрывающихся элемента, которые последовательно располагают между электродами и симметрично относительно деформируемой трубчатой детали с нагружаемым образцом, по обе стороны от которых устанавливают направляющие конусы и диэлектрические звездочки, при этом используют камеру для передающей среды с внутренней цилиндрической поверхностью, полость камеры изолируют резиновыми пробками, которые размещают на ее торцах, а полученную сборку устанавливают по оси камеры.

Соединение двух взpывающихся элементов последовательно с тремя электродами электрическим контактом обеспечивает одновременный взpыв проводников, при котором формируются одновременно две ударные волны, распространяющиеся как радиально, так и аксиально. Камера с внутренней поверхностью цилиндрической формы представляет собой волновод, при распространении в котором ударной волны происходит ее преобразование в плоскую. В области между взрывающимися элементами, посередине, происходит взаимодействие двух ударных волн, распространявшихся аксиально навстречу друг другу. Вследствие взаимодействия двух ударных волн и многократного отражения от стенки камеры формируется результирующая волна сжатия строго осевой симметрии, которая распространяется к концам камеры, производя деформацию трубки. Результирующее давление в волне сжатия возрастает более чем в два раза по отношению к давлению во взаимодействующих волнах. Это позволяет наиболее эффективно использовать энергию электрического взрыва проводника, а также осуществлять однородную, осесимметричную деформацию трубных заготовок.

На чертеже представлена схема данного способа.

Способ электрогидроимпульсного деформирования трубных заготовок заключается в следующем.

Три электрода 1 соединяют последовательно с двумя взрывающимися элементами 2 электрическим контактом. Коаксиально располагают трубчатую заготовку 3 и нагружаемый образец 4, устанавливают гидроизоляционные прокладки 5 между ними и симметрично относительно взрывающихся элементов. Затем с обоих концов образца 4 устанавливают сглаживающие конусы 6, диэлектрические центрирующие звездочки 7 и собранную конструкцию помещают в камеру 8 с передающей рабочей средой 9. Камера 8 с внутренней поверхностью цилиндрической формы с торцов гидроизолируется резиновыми пробками 10.

Электроды 1 соединяют электрическим контактом с генератором 11 импульсных токов. При подаче высокого напряжения на взрывающиеся проволочки 2 происходит одновременный взрыв последних и образуются две ударные волны. Распространяясь аксиально навстречу друг другу, ударные волны взаимодействуют и оказывают деформирующее воздействие на трубчатую заготовку 3, производя обжим, опрессовку и т. п.

Благодаря центрирующим звездочкам 7 электроды 1, нагружаемый образец 4, деформируемая трубчатая заготовка 3 расположены соосно с цилиндрической поверхностью камеры 8, что позволяет обеспечить однородное и осесимметричное обжатие. Направляющие конусы 6 позволяют уменьшить потери энергии и направить распространение волны соответствующим образом. Резиновые прокладки 5 препятствуют проникновению передающей среды 9 в пространство между деформируемой трубчатой заготовкой 3 и нагружаемым образцом 4.

П р и м е р. Опыты производились на установке с генератором импульсных токов марки ГНТ10-20/400-У4. Бралась алюминиевая трубка внутренним диаметром 21 мм, толщина стенки варьировалась 0,5-2,5 мм, длина трубки L=60 мм.

Трубка напрессовывалась на нагружаемый образец, выполненный из железа в виде втулки, внешний диаметр которой 20 мм, внутренний 10 мм. Начальное напряжение на ГНТ U₀=3,5-5 КВт, диаметр взрывающихся проволочек 0,8-1,0 мм, длина 20 мм, длина среднего электрода L_эл 150 мм, внутренний диаметр камеры D_кам=30мм, длина камеры L_к=400 мм. В качестве рабочей среды бралась техническая вода. Опрессовка деформируемой трубки получалась однородной не только по цилиндрической поверхности нагружаемого образца, но и по всей длине втулки.

В случае, конда нагружаемый образец был выполнен в виде втулки с внешней поверхностью волнообразного профиля, деформируемая трубка полностью повторяла профиль образца. Используя более сложную геометрию нагружаемого образца разборного типа, можно осуществлять опрессовку, штамповку цилиндрических пустотелых деталей сложного профиля, а также производить прессование порошковых изделий.