Реферат - Электровзрывная обработка материалов
Подождите немного. Документ загружается.
Рисунок 4
Батарея конденсаторов подключена к выходу выпрямителя через зарядный
резистор, сопротивление которого R
3
=U
3
/I
доп
, где U
3
– выходное напряжение
выпрямителя; I
доп
– допустимая сила тока выпрямителя, равная силе зарядного тока
I
3
в начале зарядки конденсатора, когда напряжение U
c
0. По мере увеличения
напряжения U
c
сила тока I
3
падает.
Средняя мощность ввода энергии в разрядную цепь P
p
=(CUc
2
/2)/T
ф
, где T
ф
–
время между разрядами, которое в автоматизированных установках равно периоду
формообразования. Входная мощность выпрямителя P
B
=P
p
/
3
, где
3
– КПД
зарядного устройства.
С ростом силы зарядного тока I
3
и уменьшением времени зарядки батареи КПД
падает, так как увеличивается мощность преобразования электрической энергии в
тепловую на зарядном резисторе R
3
. Таким образом, производительность установки
можно повысить лишь ценой снижения ее КПД, т.е. в конечном счете, увеличением
затраченной энергии. КПД данного генератора достигает 90% благодаря
стабилизации зарядного тока I
3
с помощью регулируемого автотрансформатора.
Генераторы большой мощности целесообразно включать непосредственно в
высоковольтную промышленную сеть, не используя автотрансформатор и
повышающий трансформатор. Это делается для того, чтобы снизить потери энергии
и уменьшить влияние работы установки на состояние сети.
В генераторах обычно применяют высоковольтные импульсные конденсаторы
на основе бумажно – масляных диэлектриков или касторового масла. Конденсаторы
второго типа обладают большей энергоемкостью (примерно в 1,5 раза) и большим (в
2,5 раза) сроком службы. При выборе типа конденсаторов учитывают так
называемую стоимость одного разряда, которая определяется как отношение
стоимости конденсатора к гарантированному числу его разрядов.
Современные высоковольтные импульсные конденсаторы имеют номинальное
напряжение 50 кВ, номинальную емкость 1…5 мкФ, частоту следования разрядов до
двух импульсов в секунду при гарантированном числе разрядов 3*10
6
.
Разрядник обеспечивает подключение конденсаторов к электродам рабочей
камеры. Различают типы разрядников: вакуумные, с твердым диэлектриком, а также
высокого и атмосферного давления. Рабочие электроды разрядника отделены
диэлектрическим промежутком, который соответствующими внешними
воздействиями переводится в проводящее состояние.
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
13
В вакуумных разрядниках требуется непрерывно откачивать и удалять
продукты разряда из его рабочего объема. Это значительно усложняет как
устройство, так и эксплуатацию разрядника.
Разрядники с твердым диэлектриком – это установки разового действия,
поскольку после каждого разряда необходимо заменять диэлектрик.
Наиболее простым и распространенным является разрядник с воздушным
промежутком под атмосферным или более высоким давлением. Существующие
воздушные искровые разрядники рассчитаны на рабочее напряжение 5…100 кВ и
максимальную силу разрядного тока 5…500 кА. Эти разрядники применяют при
длительности импульсов тока от нескольких десятков до сотен микросекунд.
Воздушные разрядники изготовляют управляемыми и неуправляемыми.
Последние используют, когда не требуется точно задавать начало разряда, например
при штамповке, очистке, запрессовке, дроблении и т.п. На рис.5 показана схема
неуправляемого воздушного разрядника, рассчитанного на напряжение 50 кВ и силу
тока 40 кА.
Рисунок 5
Разрядник состоит из подвижного электрода 1, неподвижного электрода 2,
корпусов 3 и 4, между которыми предусмотрена звукопоглащающая воздушная
прослойка 5. В верхней части корпуса 4 имеется вентиляционное отверстие 6,
связанное с устройством для откачки газов из рабочего пространства разрядника.
Токоподводы 7 соединяют разрядник с генератором импульсов и электродами
рабочей камеры электровзрывной установки.
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
14
Перемещением электрода 1 производят настройку разрядника на заданный
режим срабатывания. Например, когда напряжение на электродах 1 и 2 достигает 50
кВ, происходит пробой между электродами 1 и 2.
Управляемые разрядники применяют, в частности, для создания бегущего поля
при операции экструзии или в электрогидравлическом насосе, где требуется
выдержать время переключения согласно заданной программе. Управляемый
воздушный разрядник отличается от неуправляемого лишь устройством электродов
(рис.6).
Рисунок 6
Электроды 1 и 2 неподвижны. Штоком 4 от электромагнитного привода
перемещается элемент 3. Для устранения самопроизвольного разряда расстояние
между электродами 1 и 2 устанавливается в 2…5 раз больше того, при котором
происходит пробой. Поэтому включение разрядника происходит при введении
между электродами подвижного элемента 3. Такие разрядники рассчитаны на
напряжение 5…10 кВ и силу тока 80…100 кА.
При работе разрядника происходит эрозионный износ электродов. На их
поверхностях образуются лунки, наплывы материала, что искажает распределение
электрического поля между электродами и. следовательно, влияет на пробивное
напряжение и приводит к неустойчивости работы разрядника. Для уменьшения
износа электроды изготовляют в виде кольца с разрезом или селекционными. При
такой конфигурации возможно перемещение дуги по поверхностям электродов.
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
15
Работа разрядника сопровождается значительным шумом с уровнем в 90…120
дБ. Благодаря применению воздушных прослоек и звукопоглащающих кожухов
уровень шума снижают до 50…60 дБ. Металлические кожухи одновременно
позволяют уменьшить радиопомехи, возникающие при работе разрядника.
Рядом преимуществ обладают игнитронные разрядники. Однако срок их
службы почти в сто раз короче, чем у описанных выше устройств.
Токоподводящие кабели должны обладать наименьшей индуктивностью.
Обычно применяют коаксиальные кабели. Ввиду высоких рабочих напряжений
кабели дополнительно изолируют вакуумной резиной и крепят на изоляторах.
3. Область применения.
Электрогидравлический эффект используют для обработки заготовок с целью
изменения свойств их поверхности, в частности для нанесения покрытий,
упрочнения и наклепа, спекания и уплотнения.
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
16
Нанесение покрытий. Электрическим взрывом проводников можно наносить
как металлические, так и неметаллические покрытия на поверхности заготовок.
Процесс протекает в вакууме или газовой рабочей среде. Проволочному электроду
придают форму поверхности заготовки и располагают его на расстоянии, при
котором область действия электрического взрыва охватывала бы всю напыляемую
поверхность.
Параметры импульса напряжения задают из условия, чтобы весь проволочный
электрод (если наносится покрытие из металла) превратился бы в пар, а не в капли
расплава. При этом обеспечивается надежное сцепление наносимого металла с
поверхностью заготовки.
Если наносится неметаллическое покрытие, то исходный материал помещают в
полный проволочный электрод. При взрыве проводника этот материал, испаряясь,
покрывает обрабатываемую поверхность. Параметры импульса напряжения
рассчитывают на полное испарение наносимого материала, но не на его сжигание.
Можно получать многокомпонентные, а также многослойные покрытия, например,
благодаря последовательному чередованию процессов с различными
испаряющимися материалами.
Упрочнение и наклеп. Эти два явления почти всегда сопутствуют
электрогидравлическому формообразованию так как на заготовку действуют
значительные механические нагрузки. Можно осуществлять и специальную
технологическую операцию, в ходе которой на заготовку действуют такие усилия,
которые вызывают только упрочнение или наклеп, но не изменяют ее формы. Если
требования к качеству поверхности детали невысокие, то вместо второго электрода
используют саму заготовку. В противном случае используют два электрода, а
усилия к заготовке передают через промежуточное диэлектрическое упругое тело.
Данную технологическую операцию применяют, например, для упрочнения
проволоки, а в качестве электрода служит непрерывно подаваемая проволока.
Спекание и уплотнение. При электрогидравлическом разряде в массе опилок
или стружек благодаря высокому давлению материалы уплотняются, а термическое
воздействие тока приводит к их спеканию. Этот процесс применяют для
брикетирования стружки.
Известны и другие области применения электрогидравлического эффекта:
обезгаживание, перемешивание жидкостей, удаление шлаков и примесей, получение
эмульсий расплавов металлов, деэмульгирование и т.д. Электрогидравлический
эффект используют также для создания вибрации заготовок в соответствующих
технологических процессах.
Электрогидравлический эффект можно использовать совместно с другими
воздействиями на заготовку. Так, при штамповке или деформации крупных или
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
17
толстостенных заготовок сначала применяют электрогидравлическое
формообразование, при котором снижается предел текучести обрабатываемого
материала. Затем без паузы на данный участок заготовки воздействуют взрывом
обычного взрывчатого вещества, чем и заканчивается деформация заготовки. Такое
сочетание двух процессов позволяет повысить КПД и снизить себестоимость
операции.
Электрогидравлический эффект применяют для прокачки рабочих сред,
например при ЭХО или ЭЭО, когда несколько пар электродов устанавливается по
тракту движения рабочей среды и последовательным их включением
осуществляется прокачка среды.
Приложение А. Библиографический список.
1. Б.А. Артамонов, Ю.С. Волков, В.И. Дрожалова «Обработка материалов с
использованием высококонцентрированных источников энергии»; Том 2.; Под
редакцией д-ра техн. наук прф. В.П. Смоленцева.; М. «Высшая школа».;1983.
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
18
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБОАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Вятский государственный технический университет
РЕФЕРАТ
По дисциплине «ТО электро – физических методов обработки материалов»
Выполнил студент /Шиляев А.С./
Проверил /Куимов Е.А./
Кирово–Чепецк 2009