УСТРОЙСТВО МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ШТАМПОВКИ ИЗДЕЛИЙ

ПМ относится к области импульсной обработки материалов и предназначена для использования в машиностроении при выполнении технологических операций штамповки, калибровки, в том числе, из материалов с низкой электропроводностью.
Известно устройство для магнитно-импульсной штамповки заготовок из материалов с низкой электропроводностью (патент РФ 2028853). Устройство состоит из цилиндрического индуктора, подключенного к генератору импульсных токов (ГИТ) 2, конического технологического спутника из материала с высокой электропроводностью, установленного между индуктором и обрабатываемой заготовкой из материала с низкой электропроводностью, внутри которой установлена штамповая оснастка.
Устройство работает следующим образом. При разряде ГИТ через индуктор давление магнитного поля индуктора действует на технологический спутник. Воздействие давления магнитного поля осуществляется практически одновременно на всю поверхность технологического спутника, но так как спутник выполнен с коническим зазором относительно заготовки, то при своем деформировании под действием давления магнитного поля спутник последовательно механически воздействует на заготовку, начиная со стороны вершины конуса. Вследствие этого деформирование заготовки начинается последовательно и за счет этого обеспечивается вытеснение воздуха из зазора между заготовкой и штамповой оснасткой, что исключает его запирание в данном зазоре и обеспечивает высокое качество и точность деталей, особенно при обработке длинномерных заготовок.
Недостатком данного устройства является относительно невысокое качество штамповки тонкостенных трубчатых изделий с глубоким профилем.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей штамповки, а именно возможность проводить высококачественную штамповку тонкостенных трубчатых изделий с глубоким профилем.
Для этого предложено устройство магнитно-импульсной штамповки изделий, состоящее из генератора импульсного тока, малоиндуктивного кабельного фидера, индуктора, штамповой оснастки, технологического спутника с высокой электропроводностью и заготовки изделия, при этом технологический спутник установлен относительно заготовки с радиальным зазором, частично заполненным вязкой средой.
На фигуре 1 дана схема радиального импульсного магнитно-гидравлического прессования (штамповки).
На фигуре 2 показано самоуплотнение объема с вязкой средой в процессе деформации технологического спутника:
а) состояние до начала формования, б) промежуточное состояние, в) конечное состояние
Позициями обозначены 1 - индуктор (одновитковый соленоид), 2 - генератор импульсного тока 3 - технологический спутник; 4 - заготовка; 5 - штамповая оснастка, 6 - малоиндуктивный кабельный фидер, 7 - вставка из вязкой среды. Буквами обозначены B - магнитное поле, J - индуцированный ток, P - магнитное давление, V - скорость движения технологического спутника.
Технологический спутник 3 имеет высокую электропроводность. При этом глубина скин-слоя в спутнике, соответствующая времени электрического разряда в индукторе 1 должна быть меньше или сравнима с толщиной технологического спутника 3. На электропроводность заготовки 4 в данной схеме штамповки ограничений не налагается.
Достижение указанного технического результата, осуществляется тем, что зазор между технологическим спутником 3 и заготовкой 4 частично заполняется вязкой средой 7. В качестве вязкой среды может быть использована, например, сырая резина.
Введение вязкой среды 7 улучшает качество штамповки и калибровки. При формовании изделий на штамповой оснастке в форме канавки с малыми радиусами скругления (порядка 0.5-1 мм) в традиционной схеме не удается получить плотного прилегания выходного изделия к штамповой оснастке. Радиусы скругления составляют порядка 2-3 мм. Введение вязкой среды позволяет устранить этот недостаток. Наличие вязкой среды в зазоре между технологическим спутником 3 и формуемым изделием приводит к тому, что давление, возникающее при движении технологического спутника 3, прикладывается к вязкой среде 7. Слой вязкого материала используется для уменьшения повреждения изделия технологическим спутником и снижения влияния неоднородностей магнитного поля в индукторе 1. При малой скорости истечения вязкого материала из области сжатия величина давления на образец будет близка к магнитному давлению на технологический спутник. Вязкая среда практически не вытекает из-под технологического спутника без специальных уплотнений, поскольку уплотнение осуществляется краями технологического спутника, выступающими за пределы вставки из вязкой среды, при его деформации. Это схематически показано на фигуре 2. При протекании разрядного тока через индуктор 1, соединенного с генератором импульсного тока 2 через малоиндуктивный кабельный фидер 6, технологический спутник 3 начинает ускоряться в направлении к штамповой технологической оснастке 5. При этом слой вязкой жидкости не успевает выдавиться в осевом направлении через зазор между технологическим спутником 3 и заготовкой 4 до момента замыкания объема с вязкой средой (Фигуре 2б). Дальнейшее движение технологического спутника 3 происходит до момента полного приобретения заготовкой 4 формы штамповой оснастки 5 (Фигуре. 2в).
Таким образом, давление к образцу передается через «жидкость» и равномерно распределено по деформируемой поверхности заготовки, что позволяет использовать технологический спутник цилиндрической формы, который значительно проще в изготовлении, и вместе с тем появляется возможность обработки с высокой технической точностью тонкостенных цилиндрических заготовок на штамповой оснастке имеющей резкие перепады профиля с малыми радиусами скругления.