3.Особенности разработки некоторых специализированных процессов холодной штамповки.

3.1. Электроимпульсная штамповка листовых материалов

Методы обработки металлов давлением с использованием импульсных нагрузок магнито-импульсная, магнито-эласто-импульсная и электрогидроимпульсная штамповка имеют ряд преимуществ по сравнению с другими способами штамповки:

а) отсутствие одного из жестких рабочих инструментов;

б) кратковременность действия нагрузок за счет большой скорости деформации;

в) более высокая точность изготовления детали и ее высокое качество;

г) получение изделий сложной формы из труднодеформируемых материалов, получение которых традиционным способом невозможно или ограничено.

К недостаткам электроимпульсной штамповки относятся: трудоемкость и сложность выполнения глубокой вытяжки, ряд ограничений по форме, геометрическим размерам, материалу, низкая стойкость индукторов при штамповке стальных заготовок.

Основные операции электроимпульсной штамповки: раздача, обжим, отбортовка фланцев, рельефная формовка, чеканка, калибровка, вырубка, пробивка, сборка неразъемных соединений.

Электромагнитной штамповкой обрабатывают листовые и трубчатые заготовки при толщине листа до 5 мм. Трубчатая заготовка может иметь круглое, овальное, прямоугольное или другой формы сечение.

Форму и размеры заготовки для ЭМИШ определяют так же, как и при традиционной листовой штамповки. Эффективность электромагнитной штамповки зависит от удельного сопротивления штампуемого металла. Металлы с высокой электропроводностью обладают наилучшей штампуемостью. Кроме высокой электропроводности заготовка должна обладать геометрической формой, обеспечивающей непрерывность протекания тока. Заключенная между индуктором и заготовкой магнитное поле оказывает давление, как на заготовку, так и на индуктор. При достаточной величине этого давления заготовка, перемещаясь от индуктора, деформируется. Требуемую форму заготовке придает размещенный на пути ее перемещения инструмент-матрица или пуансон.

Форма разряда зависит от электрического сопротивления R , индуктивности L, емкости конденсаторной батареи С. При - разряд энергии неколебательный, т.е. ток достигает максимального значения в начале разряда и затем уменьшается до нуля. При отсутствии поля на внутренней поверхности заготовки усилие, действующее на заготовку, зависит от плотности энергии в магнитном поле у этой поверхности, при этом давление (МПа) будет , где Н- максимальная напряженность магнитного поля в зазоре между индуктором и заготовкой, Гс

Напряженность магнитного поля связана с магнитной индукцией выражаем , где  - магнитная проницаемость вещества. Величину магнитной индукции можно приблизительно определить , где  - магнитная проницаемость вакуума , Гн/м ; - число витков индуктора; - часть заготовки находящаяся в индукторе; i - величина тока. Например, при: Н=300000 Гс, давление, действующее на заготовку, превышает 350 Мпа. Скорость деформации заготовки (м/с) , где  - плотность материала заготовки, Г/см³.

Возможность деформирования заготовок в значительной степени определяется скоростью  проникновения магнитного поля в материал заготовки.

 , где - электропроводность материала заготовки.

При магнитно-импульсной штамповке частота импульса разряда выбирается такой, чтобы глубина проникновения магнитного поля в деформируемую заготовку (при формовке) была меньше толщины заготовки: , т.е , где - время импульса, S- толщина заготовки, мм.

Наиболее важным параметром технологического процесса электромагнитной штамповки является энергия, которую необходимо запасать в конденсаторной батарее. Величину запасенной энергии можно найти по формуле

                                                                                                                       (3.1)

где С - емкость конденсаторной батареи, мкф;     

       V- напряжение зарядки, кв .

Величину энергии, необходимую для деформирования заготовки, можно определить по формуле

                                                                     ,                                              (3.2)

 где А- работа пластической деформации, дж;

        - коэффициент полезного действия (= 0.05 ).

                                                                ,                                               (3.3)

где V, - объем деформируемой части заготовки;

                  ау - удельная работа деформации, равная

                                                                              ,                                         (3.4)

где В,  - механические характеристики штампуемых материалов, для стали 10 кп - В=50х10⁷ Па, m_k = 0.3;

            - интенсивность деформаций;

Для сферы

                                                                                                                   (3.5)

где  r, у - радиус и глубина штампуемой сферы, мм.

Величина Wd всегда должна быть меньше величины Wy , в противном случае штамповка детали на данной установке невозможна.

КПД магнитно-импульсной штамповки зависит от емкости конденсаторной батареи , частоты тока ,и в общем виде определяется выражением:, где W_k - максимальная кинетическая энергия, запасенная движущейся заготовкой, W_д - энергия деформирования, W_м - полная энергия емкостного конденсатора.