Оборудование и материалы, применяемые при пневмогидроударной обработке

Пневмогидроударная обработка

Необходимая энергия для выполнения технологических операций пнев-могидроударной обработки (ПГУО) выделяется при адиабатическом (без притока и отдачи тепла) расширении сильно сжатого газа.

Впервые применение пневматических устройств для высокоскоростного испытания материалов описали в США Хабиб (1948 г.), Кларк и Вуд (1949 г.). В 1955 г. было создано устройство для ударного нагружения, на базе которого была впоследствии изготовлена машина для высокоскоростного деформирования типа «Динапак» (демонстрировалась впервые в 1958 г.). В ней в качестве энергоносителя применен сжатый азот, перепускаемый через систему клапанов и разгоняющий при этом массивный поршень до скорости 65 м/с.

При пневмогидроударном методе обработка материалов осуществляется импульсом высокого давления, который формируется в рабочей камере пресса в результате удара твердого тела (бойка) по замкнутому объему жидкости или эластичной среды.

Пневмогидроударный метод, возникнув сравнительно позже других методов высокоскоростной обработки, находит в последнее время все более широкое применение, особенно для объемной штамповки с высокой точностью и для листовой штамповки.

Принципиальная схема пневмогидроударной листовой штамповки показана на рисунке 1.

При этом разгон бойка производится сжатым газом, находящимся в аккумуляторе пресса.

Основные данные метода: энергоноситель – сжатый газ (азот, воздух); способ выделения энергии – быстрое открытие клапана; энергопередающая среда – жидкостная, эластичная и их комбинация; скорость волны давления -до 200 м/с: время действия давления – миллисекунды; скорость деформирования -до 100 м/с; размещение оборудования не ограничивается; стоимость оснастки — низкая; капитальные затраты — средние; требования по ТБ — стандартные, т. е. отсутствуют условия повышенной опасности.

1 – ресивер; 2 - ствол; 3 - боек; 4 - жидкостная передающая среда;

5 – эластичная передающая среда; 6 - рабочая камера; 7 – заготовка;

8 - матрица; 9 - контейнер

Рисунок 1 – Принципиальная схема пневмогидроударной листовой штамповки жидкой (а) и эластичной (б) средой

Превмогидроударные установки и прессы по сравнению со взрывной обработкой, безусловно, обладают ограниченными энергетическими возможностями, но по ряду показателей, особенно требований техники безопасности, им следует отдать предпочтение. Кроме того, они легко могут быть автоматизированы и встроены в технологические процессы в обычных производственных условиях.

В общем случае установка (пресс) включает технологический блок, гидростанцию и пульт управления с электрошкафом. Технологический блок включает узлы: разгона бойка технологического блока, зажима заготовки и удаления готового изделия. Основным элементом, определяющим технологические возможности установки, является рабочий узел, принципиальное устройство которого показано на рисунке 2.

1 – боек; 2 - рабочий цилиндр (разгона бойка); 3 - рабочая камера;

4 - передающая (жидкая) среда; 5 - деформируемая заготовка; 6- матрица

Рисунок 2 – Устройство технологического блока пневмогидроударных установок для листовой штамповки

Сжатый в аккумуляторе газ при расширении разгоняет боек 1 в рабочем цилиндре 2. С большой скоростью (до 200 м/с) боек ударяет по передающей среде 3 (жидкой, эластичной или их комбинации), расположенной в рабочей камере 4, создавая в ней импульс давления, который деформирует заготовку 5 по матрице 6. В качестве передающих сред наиболее широко используются жидкостные (вода, масло, эмульсия), эластичные (резина, полиуретан), а также комбинация жидкостной и эластичной. Выбор среды определяется объемом производства (формой, размерами, свойствами и программой выпуска). На первых этапах разработки установок использовали удар бойка по твердому телу, расположенному над жидкой или эластичной средой, что вызывало быстрый износ бойка и потери энергии. В настоящее время используется удар по среде, которая осуществляет деформирование материала.

В настоящее время метод пневмогидроударной листовой штамповки позволяет успешно осуществлять следующие технологические операции:

1)при использовании эластичной среды - пробивку, вырубку, формовку, чеканку, неглубокую вытяжку;

2)при использовании жидкой среды - пробивку, вырубку, формовку, чеканку, вытяжку (конических, сферических, цилиндрических и фасонных поверхностей), отбортовку, обжим, раздачу, а также их совмещение;

3)при комбинированном использовании эластичной и жидкой сред технологические возможности сохраняются, при этом повышается производительность обработки и удобства в работе (работа без смачивания деталей жидкостью).

Метод обладает рядом достоинств, основными из которых являются:

♦ широкодоступный источник энергии (воздух, пневмосеть);

♦ низкая металлоемкость;

♦ малая производственная площадь;

♦ простота, надежность и удобства в эксплуатации;

♦ высокий КПД;

♦ высокая стабильность повторения нагрузки (существенно для технологических процессов);

♦ отсутствие средств повышенной опасности;

♦ возможность быстрой переналадки, механизации и автоматизации технологического процесса и др.

Отличительными особенностями их по сравнению с серией ПГУ являются:

1)низкое рабочее давление сжатого воздуха в аккумуляторе энергетического узла (0,12-0,63 МПа);

2)использование в качестве рабочей жидкости 3 %-ной эмульсии из эмульсолов марок «Т» или «ОТ»;

3) предотвращение температурного разрушения полиуретана при ударе по нему бойка (обеспечивается подачей на его поверхность микродозы жидкости с помощью дозатора).

Наибольший экономический эффект от эксплуатации машин достигается в условиях единичного, мелкосерийного и серийного многономенклатурного производства с частой сменой объектов производства (при количестве деталей в партии до 1000 шт.). В основном экономический эффект достигается за счет снижения стоимости технологической оснастки, сокращения сроков подготовки производства, уменьшения затрат на хранение штампов.

Дата добавления: 2014-01-03