RU2060077C1

RU2060077C1 - Method of electrohydraulic pulse deformation of tubular blanks

Info

Publication number: RU2060077C1
Authority: RU
Inventors: Г.И. Брызгалин; О.А. Слепцов; А.Л. Суркаев
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: pressure molding, reduction, forming of tubular blanks, mutual joining of different-diameter tubular blanks, pressing of powder and composite products. SUBSTANCE: method comprises steps of connecting two exploding members in series with three electrodes; placing symmetrically relative to the exploding members a sample to be loaded and a tubular blank, being deformed; then placing between the sample to be loaded and the blank hydraulically insulating gaskets; arranging guiding cones at both ends of the sample; placing dielectric centering sprockets; placing the construction, had been assembled, in a chamber with transmitting medium, whose inner surface being cylindrical one; performing an electric explosion of the two exploding members for creating two shock waves, mutually interacting and acting upon the blank. EFFECT: enhanced efficiency, enlarged using range of the method. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке материалов давлением с использованием энергии электрического взрыва проводника и касается, в частности, опрессовки, обжима, штамповки цилиндрических пустотелых деталей, соединения между собой трубных заготовок различных диаметров, а также прессования порошковых и композиционных изделий. The invention relates to the processing of materials by pressure using the energy of an electric explosion of a conductor, and relates, in particular, to crimping, crimping, stamping cylindrical hollow parts, interconnecting pipe blanks of various diameters, as well as pressing powder and composite products.

Наиболее близким к изобретению является способ электрогидроимпульсного деформирования трубчатых заготовок, включающий аксиальное расположение деформируемой тонкостенной трубчатой заготовки и нагружаемого образца, герметизацию кольцевой полости, образованной упомянутыми трубчатой заготовкой и образцом, путем установки между ними гидроизоляционных прокладок, соединение электродов со взрывающимся элементом, помещение полученной сборки в камеру с передающей средой и воздействие на трубчатую заготовку ударной волной, полученной в результате теплового взрыва взрывающегося элемента при прохождении по нему импульса тока. Closest to the invention is a method of electrohydropulse deformation of tubular billets, including an axial arrangement of a deformable thin-walled tubular billet and a loaded sample, sealing the annular cavity formed by the said tubular billet and the sample by installing waterproofing gaskets between them, connecting the electrodes with the exploding element, placing the assembly in a chamber with a transmitting medium and the impact on the tubular workpiece by a shock wave obtained in p The result of a thermal explosion of an exploding element when a current pulse passes through it.

Данный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что использование одного взрывающегося элемента не позволяет создать строго цилиндрически-симметричной и однородной ударной волны, что скажется на качестве деформирования трубчатой заготовки. Кроме того, данный способ не позволяет осуществлять однородное деформирование вдоль всей длины деформируемой втулки. Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего качественную и однородную деформацию трубчатых заготовок, а также возможность использования энергии электрического взрыва проводника в технологических процессах, в частности опрессовки, обжима и штамповки цилиндрических пустотелых деталей различного профиля и, кроме того, прессования порошковых изделий. This method has the disadvantage that the use of one exploding element does not allow to create a strictly cylindrical-symmetric and uniform shock wave, which will affect the quality of deformation of the tubular workpiece. In addition, this method does not allow uniform deformation along the entire length of the deformable sleeve. The objective of the invention is to provide a method that provides high-quality and uniform deformation of tubular billets, as well as the possibility of using the energy of an electric explosion of a conductor in technological processes, in particular, crimping, crimping and stamping cylindrical hollow parts of various profiles and, in addition, pressing of powder products.

Техническим результатом изобретения является осуществление однородной, осесимметричной деформации и качественной опрессовки трубчатых заготовок. The technical result of the invention is the implementation of a uniform, axisymmetric deformation and high-quality crimping of tubular workpieces.

Это достигается тем, что в способе электроимпульсного деформирования трубных заготовок, включающем аксиальное расположение деформируемой тонкостенной трубчатой заготовки и нагружаемого образца, герметизацию кольцевой полости, образованной упомянутыми трубчатой заготовкой и образцом, путем установки между ними гидроизоляционных прокладок, соединение электродов со взрывающимся элементом, помещение полученной сборки в камеру с передающей средой и воздействие на трубчатую заготовку ударной волной, образуемой в результате теплового взрыва взpывающегося элемента при прохождении импульса тока, используют три электрода и два взрывающихся элемента, которые последовательно располагают между электродами и симметрично относительно деформируемой трубчатой детали с нагружаемым образцом, по обе стороны от которых устанавливают направляющие конусы и диэлектрические звездочки, при этом используют камеру для передающей среды с внутренней цилиндрической поверхностью, полость камеры изолируют резиновыми пробками, которые размещают на ее торцах, а полученную сборку устанавливают по оси камеры. This is achieved by the fact that in the method of electropulse deformation of tube billets, including the axial location of a deformable thin-walled tube billet and a loaded sample, sealing the annular cavity formed by the aforementioned tube billet and sample by installing waterproofing gaskets between them, connecting the electrodes with the exploding element, and placing the assembly obtained into the chamber with the transmission medium and the impact on the tubular workpiece by a shock wave formed as a result of thermal explosion of an explosive element during the passage of a current pulse, use three electrodes and two explosive elements that are sequentially placed between the electrodes and symmetrically relative to the deformable tubular part with the loaded sample, on both sides of which guide cones and dielectric sprockets are installed, while using a camera for the transmission medium with an inner cylindrical surface, the chamber cavity is isolated with rubber plugs, which are placed at its ends, and the assembly obtained is installed They are along the axis of the camera.

Соединение двух взpывающихся элементов последовательно с тремя электродами электрическим контактом обеспечивает одновременный взpыв проводников, при котором формируются одновременно две ударные волны, распространяющиеся как радиально, так и аксиально. Камера с внутренней поверхностью цилиндрической формы представляет собой волновод, при распространении в котором ударной волны происходит ее преобразование в плоскую. В области между взрывающимися элементами, посередине, происходит взаимодействие двух ударных волн, распространявшихся аксиально навстречу друг другу. Вследствие взаимодействия двух ударных волн и многократного отражения от стенки камеры формируется результирующая волна сжатия строго осевой симметрии, которая распространяется к концам камеры, производя деформацию трубки. Результирующее давление в волне сжатия возрастает более чем в два раза по отношению к давлению во взаимодействующих волнах. Это позволяет наиболее эффективно использовать энергию электрического взрыва проводника, а также осуществлять однородную, осесимметричную деформацию трубных заготовок. The connection of two exploding elements in series with three electrodes by an electrical contact provides a simultaneous explosion of conductors, in which two shock waves are generated simultaneously, propagating both radially and axially. A chamber with an inner surface of a cylindrical shape is a waveguide, when a shock wave propagates in it, it transforms into a plane wave. In the region between the exploding elements, in the middle, two shock waves interact, propagating axially towards each other. Due to the interaction of two shock waves and multiple reflection from the chamber wall, a resulting compression wave of strictly axial symmetry is formed, which propagates to the ends of the chamber, deforming the tube. The resulting pressure in the compression wave more than doubles with respect to the pressure in the interacting waves. This allows the most efficient use of the energy of an electric explosion of a conductor, as well as a uniform, axisymmetric deformation of the tube blanks.

На чертеже представлена схема данного способа. The drawing shows a diagram of this method.

Способ электрогидроимпульсного деформирования трубных заготовок заключается в следующем. The method of electrohydropulse deformation of pipe billets is as follows.

Три электрода 1 соединяют последовательно с двумя взрывающимися элементами 2 электрическим контактом. Коаксиально располагают трубчатую заготовку 3 и нагружаемый образец 4, устанавливают гидроизоляционные прокладки 5 между ними и симметрично относительно взрывающихся элементов. Затем с обоих концов образца 4 устанавливают сглаживающие конусы 6, диэлектрические центрирующие звездочки 7 и собранную конструкцию помещают в камеру 8 с передающей рабочей средой 9. Камера 8 с внутренней поверхностью цилиндрической формы с торцов гидроизолируется резиновыми пробками 10. Three electrodes 1 are connected in series with two exploding elements 2 by an electrical contact. The tubular billet 3 and the loaded sample 4 are coaxially placed, waterproofing strips 5 are installed between them and symmetrically with respect to the exploding elements. Then, smoothing cones 6 are installed from both ends of the sample 4, dielectric centering sprockets 7 and the assembled structure are placed in the chamber 8 with the transmitting working medium 9. The chamber 8 with the inner surface of a cylindrical shape is waterproofed from the ends with rubber plugs 10.

Электроды 1 соединяют электрическим контактом с генератором 11 импульсных токов. При подаче высокого напряжения на взрывающиеся проволочки 2 происходит одновременный взрыв последних и образуются две ударные волны. Распространяясь аксиально навстречу друг другу, ударные волны взаимодействуют и оказывают деформирующее воздействие на трубчатую заготовку 3, производя обжим, опрессовку и т. п. The electrodes 1 are connected by electrical contact with the pulse generator 11. When applying high voltage to the exploding wires 2, a simultaneous explosion of the latter occurs and two shock waves are formed. Propagating axially towards each other, shock waves interact and exert a deforming effect on the tubular billet 3, crimping, crimping, etc.

Благодаря центрирующим звездочкам 7 электроды 1, нагружаемый образец 4, деформируемая трубчатая заготовка 3 расположены соосно с цилиндрической поверхностью камеры 8, что позволяет обеспечить однородное и осесимметричное обжатие. Направляющие конусы 6 позволяют уменьшить потери энергии и направить распространение волны соответствующим образом. Резиновые прокладки 5 препятствуют проникновению передающей среды 9 в пространство между деформируемой трубчатой заготовкой 3 и нагружаемым образцом 4. Thanks to the centering sprockets 7, the electrodes 1, the loaded sample 4, the deformable tubular billet 3 are located coaxially with the cylindrical surface of the chamber 8, which allows for uniform and axisymmetric compression. Guide cones 6 can reduce energy loss and direct wave propagation accordingly. Rubber gaskets 5 prevent the penetration of the transmission medium 9 into the space between the deformable tubular billet 3 and the loaded sample 4.

П р и м е р. Опыты производились на установке с генератором импульсных токов марки ГНТ10-20/400-У4. Бралась алюминиевая трубка внутренним диаметром 21 мм, толщина стенки варьировалась 0,5-2,5 мм, длина трубки L=60 мм. PRI me R. The experiments were carried out on the installation with a pulse current generator brand GNT10-20 / 400-U4. An aluminum tube was taken with an inner diameter of 21 mm, the wall thickness varied from 0.5 to 2.5 mm, and the tube length was L = 60 mm.

Трубка напрессовывалась на нагружаемый образец, выполненный из железа в виде втулки, внешний диаметр которой 20 мм, внутренний 10 мм. Начальное напряжение на ГНТ U₀=3,5-5 КВт, диаметр взрывающихся проволочек 0,8-1,0 мм, длина 20 мм, длина среднего электрода L_эл 150 мм, внутренний диаметр камеры D_кам=30мм, длина камеры L_к=400 мм. В качестве рабочей среды бралась техническая вода. Опрессовка деформируемой трубки получалась однородной не только по цилиндрической поверхности нагружаемого образца, но и по всей длине втулки.The tube was pressed onto a loaded sample made of iron in the form of a sleeve, the outer diameter of which was 20 mm, and the inner 10 mm. The initial voltage on the GNT U ₀ = 3.5-5 kW, exploding wires diameter 0.8-1.0 mm, length 20 mm, average length L _E of the electrode of 150 mm, an inner diameter of chamber D _kam = 30mm, the length L _{to the} chamber = 400 mm. Industrial water was taken as the working medium. The pressure testing of the deformable tube was homogeneous not only along the cylindrical surface of the loaded sample, but also along the entire length of the sleeve.

В случае, конда нагружаемый образец был выполнен в виде втулки с внешней поверхностью волнообразного профиля, деформируемая трубка полностью повторяла профиль образца. Используя более сложную геометрию нагружаемого образца разборного типа, можно осуществлять опрессовку, штамповку цилиндрических пустотелых деталей сложного профиля, а также производить прессование порошковых изделий. In the case of a conda, the loaded sample was made in the form of a sleeve with the outer surface of a wave-like profile, the deformable tube completely repeated the profile of the sample. Using the more complex geometry of a collapsible type of loaded sample, it is possible to carry out crimping, stamping of cylindrical hollow parts of a complex profile, as well as to compress powder products.

Claims

A method of electrohydropulse deformation of tubular billets, including the axial location of a deformable thin-walled tubular billet and a loaded sample, sealing the annular cavity formed by the said tubular billet and the sample by installing waterproofing gaskets between them, connecting the electrodes with an exploding element, placing the assembly in a chamber with a transmitting medium and impact on a tubular billet with a shock wave generated as a result of a thermal explosion of an explosive I element when passing a current pulse through it, characterized in that they use three electrodes and two exploding elements that are sequentially placed between the electrodes and symmetrically with respect to the deformable tubular part with the loaded sample, on both sides of which guide cones and dielectric sprockets are installed, while use a camera for a transmission medium with an inner cylindrical surface, the cavity of the chamber is isolated with rubber plugs, which are placed at its ends, and the resulting assembly set on the axis of the camera.