ISSN 2076 6-2151. Об ВЫ бработка м ЫСОКОС РАДИ материало

ISSN 20766-2151. Оббработка материало
м
ов давлени
ием. 2014. № 1 (38)
1200
ДК 621.795
УД
Шама
арин Ю. Е..
Холя
явик О. В..
ВЫ
ЫСОКОСКОРОСТН
НАЯ ШТА
АМПОВКА
А ДЕТАЛЕ
ЕЙ
РАДИ
ИОГИДРО
ОАКУСТИЧ
ЧЕСКИХ БУЕВ
Вп
процессе применения
п
я и эксплуаатации мор
рские ради
иогидроакуустические буи (РГБ))
выдерживвают больш
шие перегр
рузки, так как послее сбрасывания с сам
молета они получаютт
мощный уудар при прриводнении
и, а затем ппогружаюттся на досттаточно болльшую глу
убину и по-стоянно рааботают в морской
м
аггрессивнойй воде.
В ссвязи с этим корпусны
ые детали буя, а особ
бенно его нижняя
н
чассть, должны
ы быть из-готовлены
ы из прочноого коррозионностоййкого метал
лла. Чаще всего
в
в этоом случае применяют
п
т
титановыее сплавы.
Кон
нструкция такого буяя представллена на рисс. 1. [1]. б
а
кий буй [1]::
Рисс. 1. Радиоаакустическ
а – в траспорттном полож
жении; б – в рабочем положе-ни
ии после прриводненияя
в
кон
нтейнер 1, кабельная коробка 2,, парашютнная система 3, радио-В ссостав буя входят:
антенное уустройствоо 4, прибор
р 5, которы
ый опускаеттся на глуб
бину до 4000 м с помощ
щью меха-низма посстановки 6.
Мееханизм постановки в транспорртном поло
ожении фик
ксируется ллентами 7 и 8, осна-щенными замками-рразъединитеелями 9 и 110.
нтейнер и кабельная коробка кррепятся по
о осям 11 с помощью
ю приспособлений 12..
Кон
Соединени
ие составны
ых частей контейнера
к
а 13 осуществляется кабельным
к
ми выводам
ми 14.
При
иведение РГБ
Р в рабоч
чее положеение после приводнен
ния осущесствляется сл
ледующим
м
образом: п
при ударе о воду сраабатывают замки-разъ
ъединители
и, отстрелииваются леенты, отде-ляется паррашютная система, а прибор 5 опускаетсяя на заданн
ную глубинну, фиксир
руемую ка-белем 15.
Сосставные чаасти контейнера развворачиваюттся из верттикальногоо положения в гори-зонтальноое, при этом
м радиоанттенное устрройство расскрываетсяя.
Ниж
жняя частьь прибора 5,
5 которая восприним
мает основн
ную нагруззку при удааре о воду,,
представллена на рисс. 2. Ранее она
о выполннялась свар
рной, т. к. отштампов
о
вать эту детталь обыч-ным тради
иционным способом не
н представвлялось воззможным.
ISSN 20766-2151. Оббработка материало
м
ов давлени
ием. 2014. № 1 (38)
1211
э
этой детали. Деталь изготавливаетсся из листо
ового тита-На рис. 3. преедставлен эскиз
иной 2,5 мм
м.
нового спллава толщи
Целлью настояящей работты являетсяя разработкка и освоен
ние техноллогии высок
коскорост-ной электтрогидравли
ической штамповки
ш
глубоких сложных деталей
д
изз труднодеформируе-мых металллов и сплаавов.
а
Ри
ис. 2. Нижн
няя часть корпуса
к
приибора 5:
а – сварной вариант;
в
б – отштамппованная дееталь.
б
рибора 5.
Рисс. 3. Эскиз корпуса пр
процессе исследовани
ий необходдимо было оптимизир
ровать схеему нагруж
жения заго-Вп
товки, опрределить потребную
п
энергию ддля ее дефо
ормирования, а такж
же изучить поведениее
металла прри высокосскоростном
м нагруженнии [2], [3]..
В рработе [4] предлагаеттся необхоодимую дляя формооб
бразования энергию определять
о
ь
на основан
нии расчетта статическ
кого давленния:
Pст с r 2 H
K
(1))
Wпотр.  622,5 c
,
Kи э


пт ln  r

l оп
 R M3
0


гдее K c  (1,055  1,13) – коэффициен
к
нт скоростн
ного упроч
чнения;
использован
ния энерги
ии, учитываающий соо
отношениее
K и э  (0,4  1,0) – коэффициент и
площадей смачиваем
мой поверх
хности деф
формируемого участк
ка заготовкки и выход
дного сече-ния камерры;
Pст
мое статич
ческое давлление, Па;
т – требуем
  30  100 110 6 – длиттельность рразряда, с;
r – расстояни
ие от оси разряда до ззаготовки, м;
м
R0  (4  5) – начальный
й радиус каанала разряяда, мм;
М  (1,2  3,0) – коэффи
ициент, заввисящий отт угла наклона рассмаатриваемой
й точки по-верхности
и к оси разрряда.
ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2014. № 1 (38)
122
Требуемое для формообразования статическое давление определяется из уравнения
Лапласса для безмоментных оболочек:
R  R2
(2)
Pст   s  1
,
R1  R2
где  s – напряжение текучести материала заготовки,
кг
мм 2
;
 – толщина заготовки, мм;
R1 и R2 – минимальные радиусы кривизны поверхности детали во взаимно перпендикулярных сечениях, мм.
При R1  R2  Rmin :
Pст 
2 s 
.
Rmin
(3)
Как показали экспериментальные исследования, расчет энергии, необходимой
для формообразования деталей, определяемой по формулам (1)–(3), годится только для формирования на заготовках сферических выштамповок и пуклевок с небольшим радиусом кривизны ( Rmin  30 мм ).
Глубокие детали с малыми переходными радиусами и с дополнительными выштамповками предложено отштамповать высокоскоростным многократным нагружением с промежуточной термообработкой.
В этом случае величина перемещения заготовки за один импульс определяется
по формуле [5]:
t
t 
 
   
rPm  1 



(4)
Z
1 e
 1  e   ,


 1      

 
 

 
 c 
где:   0 0 ;

0 ,  – плотность воды и заготовки соответственно;
 – характеристическая постоянная времени;
В результате обработки экспериментальных данных, для вычисления параметров
Pm и  были получены следующие эмпирические зависимости [6]:
Pm  2,15 103
E 0,525
 K
,
0,125
1,05
опт
r
l
CL

1

  1,3  r 0,1  E K0,2 10  6 ,
(5)
(6)
где E K  E  3 – энергия, выделившаяся в канале разряда;
L – индуктивность разрядного контура;
l опт – оптимальный рабочий промежуток;
C – емкость конденсаторной батареи, мкФ.
Детали штамповали на установке «Удар 8», оснащенной генератором импульсов тока
ГИТ-50-20/25 [6], технические характеристики которого представлены в табл. 1.
Аналогичные детали возможно отштамповать на электрогидравлических установках
«Удар – 5», а так же на электроимпульсных прессах Т1225, Т1228 и др.
ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2014. № 1 (38)
123
Таблица 1
Характеристики генератора импульсов тока ГИТ-50-20/25
Рабочее напряжение
50 кВ
Емкость конденсаторной батареи
20 мкФ
Частота следования импульсов
0,2 Гц
Потребляемая мощность
16 кВт
Напряжение питания
380 В
Максимальная запасенная энергия конденсаторной батареи
25 кДж
Масса генератора
5500 кг
Габаритные размеры
2200×2150×1600 мм
ВЫВОДЫ
Освоена технология высокоскоростной штамповки сложных деталей радиогидроакустических буев. Детали, изготовленные на электрогидравлических установках, в процессе
применения и эксплуатации по своим прочностным и надежностным характеристикам соответствуют требованиям технической документации.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Пат. 99682 Україна, МПК В63В22/10. Буй для збору даних / Шамарін Ю. Є., Кулагін В. В.,
Єжель М. Б., Алексеєнко В. М., Шамарін О. Ю. – Заявл. 31.08.2011; опубл. 10.09.2012. Бюл. № 17.
2.
Шамарін Ю. Є. Штампування заготовки високовольтним розрядом в рідині з попереднім статичним навантаженням. / Ю. Є. Шамарін, Є. А. Носар // Теоретичні та практичні проблеми в обробці матеріалів тиском і якості фахової освіти. – Київ, НТУУ «КПІ», 2012. – С. 42.
3.
Тітов В. А. Високошвидкісні методи обробки металів тиском: Підручник / В. А. Тітов,
Ю. Є. Шамарін, А. І. Долматов [та ін.]; під ред. В. А. Тітова. – Київ, КВІЦ, 2010. – 304с.
4.
Тараненко М. Е. Электрогидравлическая штамповка : теория, оборудование, техпроцессы /
М. Е. Тараненко. – Харьков, Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского «Харьк. Авиац. ин-т», 2011. – 272с.
5.
Титов В. А. Высокоскоростные методы обработки металлов давлением / В. А. Титов,
Ю. Е. Шамарин, А. И. Долматов [и др.]; Киев, изд. СПД Карпук С. В., 2008. – 322с.
6.
Шамарин Ю. Е. Электрогидравлический процесс формоизменения металлов / Ю. Е. Шамарин,
В. Н. Чачин, Ю. Е. Шарин; Киев, УкрНИИИТИ, 1971. – 24с.
REFERENCES
1. Pat. 99682 Ukraїna, MPK V63V22/10. Buj dlja zboru danih / Shamarіn Ju. Є., Kulagіn V. V., Єzhel' M. B.,
Alekseєnko V. M., Shamarіn O. Ju. – Zajavl. 31.08.2011; opubl. 10.09.2012. Bjul. № 17.
2. Shamarіn Ju. Є. Shtampuvannja zagotovki visokovol'tnim rozrjadom v rіdinі z poperednіm sta-tichnim
navantazhennjam. / Ju. Є. Shamarіn, Є. A. Nosar // Teoretichnі ta praktichnі problemi v obrobcі mate-rіalіv tiskom і
jakostі fahovoї osvіti. – Kiїv, NTUU «KPІ», 2012. – S. 42.
3. Tіtov V. A. Visokoshvidkіsnі metodi obrobki metalіv tiskom : pіdruchnik / V. A. Tіtov, Ju. Є. Shamarіn,
A. І. Dolmatov [ta іn.]; pіd red. V. A. Tіtova. – Kiїv, KVІC, 2010. – 304s.
4. Taranenko M. E. Jelektrogidravlicheskaja shtampovka : teorija, oborudovanie, tehprocessy /
M. E. Taranenko. – Har'kov, Nac. ajerokosm. un-t im. N. E. Zhukovskogo «Har'kovskij Aviacionnyj institut», 2011. – 272s.
5. Titov V. A. Vysokoskorostnye metody obrabotki metallov davleniem / V. A. Titov, Ju. E. Shamarin,
A. I. Dolmatov [i dr.]. – Kiev, izd. SPD Karpuk S. V., 2008. – 322s.
6. Shamarin Ju. E. Jelektrogidravlicheskij process formoizmenenija metallov / Ju. E. Shamarin,
V. N. Chachin, Ju. E. Sharin.– Kiev, UkrNIIITI, 1971. – 24s.
Шамарин Ю. Е.
Холявик О. В.
– д-р техн. наук, проф. НТУУ «КПИ»
– канд. техн. наук, доц. НТУУ «КПИ»
НТУУ «КПИ» – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», г. Киев.
Е-mail: [email protected]
Статья поступила в редакцию 18.02.2014 г.