В процессе электромагнитного формования используют конденсаторную батарею, формовочную катушку, формирователь поля и электропроводящую заготовку для со здания давления импульсного магнитного поля, которые используются в производстве деталей летательных аппаратов. Это очень интенсивное магнитное поле, создаваемое разрядом батареи конденсаторов в формовочную катушку, длится всего несколько микросекунд. Результирующие вихревые токи, которые индуцируются в проводящей заготовке, помещенной близко к катушке, взаимодействуют с магнитным полем, вызывая взаимное отталкивание между заготовкой и формовочной катушкой. Сила этого отталкивания достаточна, чтобы напрячь рабочий металл сверх его предела текучести, что приводит к постоянной деформации.
Проводимость заготовки и вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитным полем катушки, приводят к чистому давлению на поверхность заготовки. По мере того как поверхность заготовки движется внутрь под воздействием этого давления, она поглощает энергию из магнитного поля. Чтобы применить большую часть этой доступной энергии для формовки и уменьшить потери энергии из-за проницаемости материала заготовки (что тратит энергию на резистивный нагрев), импульс формовки поддерживается коротким. В большинстве случаев формовки импульсы имеют длительность от 10 до 100 секунд.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................................................................... 8
Глава 1. Аналитический обзор и постановка задач исследования ........................................... 9
1.1. Факторы, определяющие точность импульсного формообразования листовых
деталей ..................................................................................................................................... 9
1.2. Принцип и характеристики магнитно-импульсной штамповки ........................................ 11
1.3. Давление электромагнитного поля ...................................................................................... 13
1.4. Расчет величины давления ИМП на заготовку ................................................................... 15
1.5. Технологические возможности и недостатки МИОМ ....................................................... 18
1.6. Классификация типовых деталей листовой штамповки методом МИОМ ....................... 20
1.7. Разработка конструкции индуктора ..................................................................................... 25
1.8. Конструкции технологического приспособления .............................................................. 29
1.9. Краткие выводы ..................................................................................................................... 31
Глава 2. Формообразование вытяжки в глухой и открытой матрице
магнитно-импульсным давлением ................................................................................. 33
2.1. Формообразование вытяжки в глухой матрице .................................................................. 35
2.1.1. Создание конечно-элементной модели в программе LS-DYNA............................ 35
2.1.2. Результаты моделирования ....................................................................................... 36
2.2. Формообразование вытяжки в открытой матрице ............................................................. 41
Создание конечно-элементной модели в программе LS-DYNA ..................................... 41
2.3. Результаты моделирования ................................................................................................... 44
Глава 3. Формообразование выпуклых рифтовых элементов при раздаче трубы
давлением импульсного магнитного поля.................................................................... 49
3.1. Формообразование одного выпуклого рифтового элемента ............................................. 50
Анализ результатов .............................................................................................................. 50
3.2. Формообразование двух выпуклых рифтовых элементов ................................................. 56
Анализ результатов .............................................................................................................. 57
3.3. Полученные результаты ........................................................................................................ 60
Глава 4. Совершенствование технологии электромагнитного обжима патрубка
с жалюзи системы воздухообмена летательных аппаратов путем численного
моделирования .................................................................................................................... 61
4.1. Анализ магнитного поля для модели электромагнитного обжима трубы ........................ 64
4.2. Численное моделирование и постановка задачи ................................................................ 66
4.3. Результаты и их обсуждение ................................................................................................ 74
Глава 5. Изготовление патрубка с жалюзи системы кондиционирования воздуха ЛА
методом раздачи давлением импульсного магнитного поля ................................... 75
5.1. Анализ магнитного поля для модели электромагнитной раздачи трубы ......................... 77
5.2. Численное моделирование и постановка задачи ................................................................ 80
5.3. Результаты и их обсуждение ................................................................................................ 86
Глава 6. Исследование соединения алюминиевых труб и стержней различной
геометрии электромагнитно-импульсной сваркой ..................................................... 87
6.1. Принцип работы и постановка задачи ................................................................................. 89
6.2. Численное моделирование и методы его решения ............................................................. 92
6.3. Влияние параметров удара на процесс шовной сварки ..................................................... 96
6.4. Результаты и их обсуждение .............................................................................................. 101
Глава 7. Проектирование формирователя поля для электромагнитной сварки
алюминиевых листовых деталей летательных аппаратов ..................................... 103
7.1. Принцип и моделирование электромагнитной сварки ..................................................... 104
7.2. Численное моделирование и методы его решения ........................................................... 106
7.3. Основные результаты .......................................................................................................... 113
Глава 8. Численное исследование высокоскоростной сварки косым ударом
методом гидродинамики сглаженных частиц ............................................................ 115
8.1. Численная модель ................................................................................................................ 119
8.2. Состояние ударной сварки ................................................................................................. 120
8.3. Результаты и их обсуждение .............................................................................................. 127
Глава 9. Технологический процесс на производстве ............................................................... 129
9.1. Требования к технологической оснастке при выполнении МИОМ ............................... 129
9.2. Разработка маршрутной технологии изготовления детали с помощью МИОМ ........... 130
9.3. Выбор магнитно-импульсной установки .......................................................................... 134
9.4. Проектирование участка магнитно-импульсной листовой штамповки деталей ........... 135
9.4.1. Подбор технологического оборудования ............................................................... 136
9.4.2. Определение необходимого количества персонала .............................................. 137
9.4.3. Определение площади участка МИОМ ................................................................. 138
Глава 10. Сравнение экономической эффективности базового и предлагаемого
технологических процессов изготовления деталей ................................................ 141
10.1. Расчет капитальных вложений ......................................................................................... 141
10.2. Расчет точки окупаемости проекта и интегрального экономического эффекта
от технического перевооружения .................................................................................... 148
10.2.1. Расчет годового экономического эффекта ........................................................... 148
10.2.2. Расчет налога на имущество ................................................................................. 148
10.2.3. Расчет налога на прибыль ..................................................................................... 148
10.2.4. Расчет интегрального экономического эффекта и срока окупаемости
капитальных вложений ......................................................................................... 149
Глава 11. Охрана труда ................................................................................................................. 151
11.1. Вредные и опасные производственные факторы, возникающие при работе
с МИОМ ............................................................................................................................. 151
11.2. Мероприятия по организации безопасной эксплуатации МИУ .................................... 152
11.3. Расчет заземления установки ........................................................................................... 154
11.4. Основные результаты ........................................................................................................ 162
Библиографический список ............................................................................................................ 163