Электротехнологические установки (стр. 30 из 32)

Обдирку — черновое шлифование (рис. 14.5, а—г) производят с помощью вращающегося металлического диска-катода, который прикасается к поверхности обрабатываемого изделия в среде электролита. При черновом шлифовании применяется повышенная плотность тока, благодаря чему процесс по характеру протекания приближается к электроэрозионному и при высокой производительности обрабатываемая поверхность получается шероховатой. Электрохимико-механическую обработку (ЭХМО) проводят с применением электрически нейтральных инструментов. Она предназначена для получения поверхностей высших классов чистоты. Сюда можно отнести такие операции, как полирование в электролите с суспензией абразива, хонингование катодными головками с абразивными вставками и т. д.

Общим для всех разновидностей этого метода обработки является разделение функций токопроводящей и механической частей инструмента.

Основными положительными чертами ЭХМО являются возможность получения наивысшей чистоты поверхности по сравнению с получаемой другими методами анодно-механической обработки; использование неагрессивных электролитов; работа при низких напряжениях (2—16 В); возможность обработки сплавов повы-

шенной вязкости, обработки плоских деталей большой площади при небольшой мощности установок и т. д.

§ 14.4. Оборудование электрохимико-механической обработки

Источниками питания установок ЭХМО могут быть генераторы постоянного тока, двухполупериодные выпрямители, импульсные генераторы и т. д.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И УСТАНОВКИ

УСТАНОВКИ МАГНИТОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

15.1. Физико-технические основы

Магнитоимпульсная обработка металлов (МИО) — это способ пластической деформации металлов и их сплавов, осуществляемый при прямом преобразовании электрической энергии в механическую непосредственно в самом обрабатываемом изделии.

Физическими основами МИО являются электродинамические силы, возникающие в проводящем теле, помещенном в переменное электромагнитное поле.

Рассмотрим эти силы.

Рис. 15.2. Принципиальная схема электрической цепи установки для магнитоимпульсной обработки металлов

15.2. Элементы оборудования установок магнитоимпульсной обработки Установки для магнитоимпульсной обработки (МИО) состоят из двух основных узлов: подготовительного (накопление энергии и формирование импульсного напряжения и тока) и узла исполнительного —¦ технологического. К первому узлу относятся генераторы импульсных токов, ко второму — индукторы и связанная с ними технологическая оснастка.

15.3. Характеристика операций магнитоимпульсной обработки

Операциями, которые выполняются методом электро-

Рис. 15.6. Схема магнитоимпульсной обработки: а — соединение концов труб; б — соединение труб муфтой; 1 — заготовки; 2 — соленоид; 3 —муфта

ния, могут быть развальцовка тонкостенных металлических заготовок любых форм, опрессов-ка, выдавливание гофров, раздача труб, че-каНКа, штамповка. Этим методом можно также выполнять оп-рессовку кабельных наконечников, обжатие тонкостенных металлических труб с образованием резьбы, на-прессовку металлических колпачков на фарфоровые изоляторы, многогранные торцовые ключи из цилиндрических заготовок, соединение деталей напрес-совкой соединительных колец, соединение металлических деталей с неметаллическими, сборку узлов и изделий, напрессовку втулок на тросы. Принципиальные схемы таких операций предназначены на рис. 15.6.

Метод формообразования импульсным магнитным полем можно применять для штамповки из металлического листа (рис. 15.7). Для таких операций индуктор выполняют в виде плоской спирали /. При подаче импульса тока магнитное поле наводит в заготовке 2, помещенной напротив торца катушки, кольцевые вихревые токи. Их взаимодействие с магнитным полем создает усилия, способные деформировать заготовку.

Рис. 15.7. Схема магнитоимпульсного формообразования:

/ — индуктор; 2 — заготовка; 3 — матрица; 4 — концентратор магнитного поля

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ

Физические основы электрогидравлического эффекта

Электрогидравлический эффект — это возникновение высокого давления в результате высоковольтного электрического разряда между погруженными в непроводящую жидкость электродами. За счет энергии импульсной ударной волны, распространяющейся вокруг канала разряда в рабочей среде, возникает давление до 300 МН/м2.

По существу, электрический разряд в жидкости — это новый способ преобразования электрической энергии в механическую, которое совершается без промежуточных звеньев и с высоким КПД. Принципиальная схема осуществления электрогидравлического эффекта показана на рис. 16.1. Элементами схемы являются повышающий трансформатор Тр, выпрямитель Д, накопитель энергии С, формирующий промежуток ФП и разрядный промежуток РП.

Искровой высоковольтный разряд в жидкости характеризуется очень быстрым преобразованием запасенной в накопителе электрической энергии в тепловую, световую, механическую и т. д.

При пробое практическая несжимаемость жидкостей приводит к появлению такого явления, как электрогидравлический удар, что еще больше усиливает действие электрического взрыва.

Рис. 16.1. Электрическая схема электрогидравлической обработки

Для питания импульсной энергией установок обработки различных материалов электрогидравлическим методом применяются специальные генераторы, принципиальные схемы которых аналогичны схеме на рис. 16.1. Конденсатор-накопитель С заряжается от сети через автотрансформатор, повышающий трансформатор и выпрямитель. Значения импульсов тока в зарядной цепи ограничиваются зарядным сопротивлением. При пробое формирующего промежутка ФП конденсатор разряжается на рабочий искровой промежуток РП технологического устройства.

Энергетические возможности электрического разряда в непроводящей жидкости (воде) ограничиваются допустимым напряжением зарядки и емкостью конденсаторных батарей установок.

§ 16.2. Технологическое использование высоковольтного электрического разряда в жидкости

Очистка литья. Очистка литья от формовочной земли производится в воде и полностью исключает пылеобразование. При этом методе очищаемые отливки помещают в бак. После установки электродов относительно деталей последние очищаются от формовочной земли серией импульсов. Применение многоэлектродных трехфазных установок позволяет производить обработку сразу нескольких отливок, устанавливаемых относительно электродов в произвольном положении.

Формообразование — это процесс получения фасонных изделий из

тонколистового материала с использованием направленных ударных волн высокой интенсивности, возникающих в жидкости при импульсном электрическом разряде. Основными факторами формообразования методом электрогидравлического разряда являют-

Рис. 16.3. Схема электрогидравлической штамповки

ся сверхвысокие ударные гидравлические давления, мощные ка-витационные процессы, ультразвуковое излучение.

Для получения различных по форме изделий создаются различные формы волн: с острым фронтом, сферические и др. Это достигается различным расположением электродов, а также различными формами проволочек, закорачивающих межэлектродный промежуток. Схема электрогидравлической штамповки детали показана на рис. 16.3. Листовую заготовку 2 укладывают на матрицу/и прижимают к ней с помощью прижимных устройств. Над заготовкой расположена жидкая передающая среда 4, в которой на определенном расстоянии от заготовки размещены положительный и отрицательный электроды 5, соединенные с генератором импульсов тока электрогидравлической установки.

При высоковольтном разряде между электродами возникает то-копроводящий искровой канал, мгновенное расширение которого приводит к возникновению в жидкости ударной волны. Деформация листовой заготовки происходит под действием ударной волны, образующейся при расширении газовой сферы, и сопутствующего гидропотока (рис. 16.3,а).

Более эффективному использованию энергии разряда способствует размещение рабочих электродов в замкнутой камере 3 (рис. 16.3,6) или внутри самой заготовки (рис. 16.3, в).

Изменяя расстояние между концами рабочих электродов, можно получить различную форму фронта ударной волны. Если расстояние между электродами достаточно мало, то возникает волна со сферическим фронтом. Если же электроды удалены друг от друга на несколько сантиметров, то образуется волна с цилиндрическим фронтом. Плоский фронт можно получить, применив тонкую проволочную сетку, которая мгновенно испаряется при прохождении импульса тока.

Форму фронта ударной волны можно привести в соответствие с формой рабочей полости матрицы, для чего проволоку, закорачивающую концы электродов, изгибают таким образом, чтобы разряд следовал по возникшему плазменному каналу.

Кроме рассмотренных установок с непосредственным воздействием рабочей среды на заготовку существуют устройства, в которых деформация заготовки производится посредством промежуточного звена (рис. 16.4). Под действием давления, возникающего в верхней части матрицы 2, пуансон 4 движется вниз и придает заготовке 5 необходимую форму.

Тонкое измельчение. При этом технологическом приеме материал диспергируется или разрушается волной, которая возникает при электрогидравлическом ударе в жидкости. Разрушающая способность волны зависит от параметров разрядного контура, а энергия импульса—-от напряжения и емкости конденсатора. Для дробления различных минеральных сред применяются специальные электрогидравлические вибраторы (ЭГ-вибраторы). Эти устройства просты и надежны.