Способ электрогидроимпульсной пробивки отверстий в листовом материале

(9) 51)5 В 21 6 12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТПРИ ГКНТ СССР ТТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВ МУ СВ К АВТ итутветны И.Тилектро- штамс. 159,УЛ ЬСИСТОльсной позво(21) 4837983/27(71) Кировский политехнический инс.Свердловский завод по обработке цметаллов(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОГИДРОИМНОЙ ПРОБИВКИ ОТВЕРСТИЙ ВВОМ МАТЕРИАЛЕ(57) Изобретение относится к импобработке материалов давлением и 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, напримерв производстве стеклоплавильных агрегатов для изготовления фильерных пластин преимчшественно толщиной до 1 мм, имеющих 2000 отверстий диаметром б преимуществвенно Гмм из сплавов жаростойких металлов, например, пластины с родием, при этом перемычки между отверстиями составляЮт преимущественно (0,6-3)Я, где Я - толщина материала заготовки. ляет получить перфорированные детали с большим числом близко расположенных отверстий с перемычками, меньшими З-.х тол,щин материала. Это достигается за счет повышения равномерности распределения кинетической энергии разгоняемого потока жидкости, создаваемого за счет зазора меж- ду 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,Цель изобретения - повышение качества пробиваемых отверстий, преимущественно при большом их количестве и с перемычками между ними меньше трех толщин материала,На фиг,1 изображена схема штамповки; на фиг,2 - график для определения потребной дозы удельной энергонасыщенности обьема ЧЧ/Ч (Дж/амз в зависимости от основного технологического параметра б/; на фиг.3 - график для определения напряжения разряда 0 кВ) в зависимости отэнергии разряда ЧЧ 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,поджимная плита; А, В - ширина и длинавыходного сечения разрядной камеры; -межэлектродный промежуток, замыкаемйй 10взрывающийся; бвп - диаметр взрывающегося проводника; Н - расстояние от заготовки до дна камеры, и. - расстояние отзаготовки до электродной системы; Е - воздушный зазор между заготовкой и уровнем 15жидкости, й - радиус цилиндрической отражающей поверхности, В- - .АРегулировку воздушного зазора Е производили с помощью регулятора уровня 20жидкости, вмонтированного в стенку камеры и работающего по принципу сообщающихся сосудов.Внутреннюю отражающую поверхностькамеры выполняли в виде полуцилиндра, 25электродную систему располагали на расстоянии 6=0,55 Н от заготовки, где Н - высота внутренней полости камеры,Расстояние от электродной системы до заготовки 25 мм, до дна камеры - 20 мм йриняты как минимально возможные, исходя изусловий отсутствия пробоя на заготовку идно камеры. Ширину и длину рабочей полости разрядной камеры,определяли исходяиз габаритных размеров заготовки. В качестве взрывающегося проводника использовали проволоку из алюминйя диаметром0,45-0,9 мм в зависимости от напряженияразряда.Деформирование эа один переходи направленное воздействие жидкости на заготовку при воздушном зазоре 5-6 мм междузаготовкой и уровнем жидкостиобеспечи-вает ускоренное метание жидкости с равномерным распределением давления по 45выходному сечению разрядной камеры засчет кинетической энергии раэгоняемогопотока жидкости, что обеспечивает одновременность деформации мвталла по всемрежущим кромкам матрицы50Экспериментально определено, что привоздушном зазоре, меньшем 5 мм, кинетическая энергия разгоняемого потокажидкости недостаточна для полной пробивки всехотверстий, а при зазоре, большем 6 мм, кинетическая энергия потока возрастает, новозрастает и неравномерность распределения энергии по выходному сечению разрядной камеры, что приводит к юробиеке невсех отверстий. Определение потребной энергии разряда из соотношения9 Ч/Ч=116,42 (б/8)где Ю - потребная запасаемая энергия разряда, Дж;Ч - рабочий объем разрядной камеры, см;116,42 и -1,14 - эмпирические коэффициенты;б - диаметр пробиваемых отверстий, мм,8 - толщина материала заготовки, мм, позволяет учесть основной технологический параметр пробивки - относительный диаметр И/8, влияющий на характер напряженно-реформированного состояния заготовки в момент пробивки и определяющий потребную энергию деформации,Экспериментально определено, что при уменьшении значения Ю/Ч 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 материалаУказанные значения воздушного зазора и зависимость для определения удельной запасаемой энергии обеспечивают получение за один переход качественную пробивку деталей с большим числом близкорасположенных отверстий с величиной перемычек преимущественно меньше 3-х толщин материала заготовки.П и м е р 1.1. Пробивали 92 отверстия б=4,0мм в листовых заготовках из модельного материаламеди М 1 ГОСТ 495-7 О с пределом прочности 0 в-7 кг/мм . Толщина заготовки 8" 1,0 мм. Отверстия расположены в 3 ряда при расстоянии между центрами отверстий в рядах и между рядами 5 ф 0,02 мм; Перемычка между отверстиями составляла 1 1,0 мм, т,е. соблюдалось соотношение 138.Размеры взяты по чертежу фильерной пластины СП-ВВ-ЗкТ/01 стеклоплавильного агрегата, Заготовка в плане имела размер 170 х 48 (мм). 0 ъем внутренней полости ка- меры Ч 425,см, Ймм, Амм; Нмм; й,55 Н 25 мм, 2-6.мм, взрывающийся йроводник - алюминиевая проволока диаметром 0,9 мм. По параметру б/8-4 по гра-, фику на фиг,2 определяли потребную удельную энергонасыщенность внутреннего объема камеры ЧЧ/Ч 26 Дж/смз. Энергия разрядаЧИМ/Ч Ч 26 425-11050(Дж) Значение напряжения разряда 0 определяли либо по графику на фиг.З, либо поС 0известной формуле ЧЧ= 2, задавалисьзначением емкости конденсаторной батареи С=35 мкф, При ЧЧ=11050 Дж, 0=25 кВ,Устанавливали заготовку и матрицу надвыходным сечением камеры. Пробивку осуществляли электрическим взрывом проводника с напряжением разряда 0=25 кВ,метанием жидкости через воздушный зазор6 мм между заготовкой и уровнем передающей жидкости, Получили годный образец(фиг,4);П р и м е р 1.2. На той же разряднойкамере пробивали 92 отверстия диаметромб=4,0мм при том же расположенииэлектродной системы на заготовках из медитолщиной 1,0 мм, при тех же энергетическихпараметрах при воздушном зазоре 2=5 мм.Получили положительный результат.П р и м е р 1,3. Условия те же, что впредыдущих примерах, кроме воздушногозазора, который принимали равным 2=0, Врезультате получили только формовку отделяемых элементов (фиг.5).П р и м е р 1,4, Условия аналогичныпримеру 1,1, кроме воздушного зазора 2=2мм.В результате получено 88 элементов сформовкой и 4 элемента с надрезкой.П р и м е р 1,5, Условия те же, что впримере 1,2. 2=4 мм, Результат: 39 элементов с надрезкой, 53 элемента с пробивкой.П р и м е р 1,6. Условия те же, что впримере 1.1. 2-7 мм, Результат: 22 элементас формовкой, 70 - с пробивкой, началосьсмятие перемычек,П р и м е р 1.7. Условия те же, что впримере 1,1. Уменьшали удельную энергонасыщенность рабочего объема камерыЧЧ/Ч=25 Дж/см . При этом напряжение раззряда 0=24,64 кВ при энергии разрядаЧЧ=10625 Дж. В результате получили полностью пробитыми только 74 отверстия, а 18отверстий - с надрезкой.П р и м е р 1,8. Условия те же, что впримере 1.1. Увеличивали удельную энергонасыщенность зоабочего объема камерыЧЧ/Ч=27 Дж/см . При этом И=11475 Дж,0=25,61 кВ. В результате материал заготовки разрушается,Таким образом, при уменьшении ЧЧ/Чпо отношению к значению, определенномупо предлагаемой зависимости, не обеспечивается полная пробивка отверстий, э приувеличении - начинается смятие и разрушение материала перемычек,Результаты ЭП/ пробивки отверстийдля образцов толщиной 3=1,0 мм сведены втабл,1,В табл,2-4 приведены результаты ЭГИпробивки 92 отверстий диаметром 4 мм на образцах из меди для толщин 3 0,8; О,б и 0,3 мм соответственно.5 Контроль за показателями качества деталей и за состоянием матрицы проводился с помощью известных инструментов и приемов. Измерения размеров отеерстий 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 е зависимо сти от относительного диаметра пробиваемых отверстий, В связи с этим, при расчете исполнительного размера отверстий матри цы необходимо выполнять его коррекцию с учетом разности20 Лб-бм-Ф ргде б - диаметр полученных в результате пробивки отверстий;бм - диаметр матрицы.В результате статистической обработки 25 экспериментальных данных получена формула для расчета величины коррекцииЬ б=0,56(бЛ)где б - номинальный диаметр пробиваемых отверстий по чертежу детали, мм;30 Я - толщина заготовки, мм.Точность пробиваемых отверстий соот ветствует полям допусков Н 12-14 по СТ144-75.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 сто 40 рон.Использование предлагаемого способапробивки отверстий по сравнению с существующими способами обеспечивает: возможность получения за один переход 45 качественных деталей, имеющих близкорасположенные. 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 расположения55 отверстий, независимо от их числа, так какотверстия формируются за один переход одновременно; отсутствие заусенцев с обеих сторон детали, что важно для снижения трудоемкости изготовления деталей и умень 1719131шения 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 перемычка ми между ними меньше трех толщин материала, зазор между заготовкой и жидкостью устанавливают в пределах 5-6 мм, а потребную энергию разряда определяют из соотношения15 ЮЧ 116,42(б/Я)где 9 Ч - потребная запасаемая энергия разряда, Дж:Ч - рабочий объем разрядной камеры,см20 116,42 и 1,14 - эмпирические коэффициенты;б - диаметр пробиваемых отверстий,мм;8 - толщина материала заготовки, мм.25эктор Н.Шитев ректор Т.М ака Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,7 ТиражИПИ Государственного комит113035, Моск Подписноеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССЖ, Раущская наб., 4/5