电液成形学习公开课课件

1、概述、概述2、电液成形的原理及特点、电液成形的原理及特点 2.1 2.1 什么是电液成形什么是电液成形 2.2 2.2 电液成形的原理电液成形的原理 2.3 2.3 电液成形的特点电液成形的特点 2、电液成形的原理及特点、电液成形的原理及特点l2.12.1什么是电液成形什么是电液成形1/2 是利用液体中电荷经电极放电，产生强大的冲击波从而坯料在模具中成形的加工工艺。2、电液成形的原理及特点、电液成形的原理及特点l2.12.1什么是电液成形什么是电液成形2/2 图4-75、图4-76分别为电液板件成形和电液管件成型示意图。电液成形主要用于板件和管件的电液成形主要用于板件和管件的拉伸、胀形、翻边、冲孔等。拉伸、胀形、翻边、冲孔等。a拉深 b 拉伸翻孔 c 管材胀形 图1-13电液成形工艺l2.22.2电液成形的原理电液成形的原理1/42/4l2.22.2电液成形的原理电液成形的原理电液成形装置的基电液成形装置的基本原理如图本原理如图4-18所所示。该装置由两部示。该装置由两部分组成分组成,即充电回即充电回路和放电回路。充路和放电回路。充电回路主要由升压电回路主要由升压变压器变压器1、整流器、整流器2及充电电阻及充电电阻3组组成。放电回路主要成。放电回路主要由电容器由电容器4、辅助、辅助开关开关5及电极及电极9组组成。成。l2.22.2电液成形的原理电液成形的原理3/4来自网路的交流电经升来自网路的交流电经升压变压器及整流变压器压变压器及整流变压器后变为高压直流电并向后变为高压直流电并向电容器充电。当充电电电容器充电。当充电电压达到所需值后，点燃压达到所需值后，点燃辅助间隙，高压电瞬时辅助间隙，高压电瞬时加到两放电电极所形成加到两放电电极所形成的主放电间隙上，并使的主放电间隙上，并使主间隙击穿，产生高压主间隙击穿，产生高压放电放电,在放电回路中形成在放电回路中形成强大的冲击电流，结果强大的冲击电流，结果在电极周围介质中形成在电极周围介质中形成冲击波及液流冲击而使冲击波及液流冲击而使金属坯料成形。金属坯料成形。l2.22.2电液成形的原理电液成形的原理4/4电液成形的加工能力决定于电容器所储存的能量，电液成形的加工能力决定于电容器所储存的能量，由式计由式计 算：算：式中：式中：E电容器储能（电容器储能（J）C电容量（电容量（F）U电压电压(Kv)l2.3 2.3 电液成形的特点电液成形的特点1/11、能量的控制与调整简单，成形过程稳定，而、能量的控制与调整简单，成形过程稳定，而且操作方便，容易实现机械化自动化，生产效率且操作方便，容易实现机械化自动化，生产效率高，组织生产也比较容易。高，组织生产也比较容易。2、由于受到设备容量的限制，电液成形仅适合、由于受到设备容量的限制，电液成形仅适合中小件的成形，尤其适合管类零件的胀形加工。中小件的成形，尤其适合管类零件的胀形加工。3、电液成形也具有模具简单、零件精度高、能、电液成形也具有模具简单、零件精度高、能提高材料塑性变形能力等特点。提高材料塑性变形能力等特点。3 电液成形的工艺参数电液成形的工艺参数电液成形的工艺参数有哪些？电液成形的工艺参数有哪些？电液成形效率电容、电压及能量的影响、电液成形效率电容、电压及能量的影响、时延的影响时延的影响、电极在液体介质中位置的影响、电极在液体介质中位置的影响3 电液成形的工艺参数电液成形的工艺参数3.1 电液成形效率3.2 电容、电压及能量的影响3.3 时延的影响l3.1 电液成形效率1/3电液成形的效率是指放电回路中电容器放电能量与工件变性功率的比值。能量分布电容放出总能量击穿前泄露、辅助间隙及线路中主间隙（辐射能、热能、化学能、冲击波能量冲击波能量）2/3l3.1 电液成形效率电容器放电时，能量转化的过程可表达如下：电容器放电能量冲击波能量变形功主间隙放电能量l3.1 3.1 电液成形效率电液成形效率3/3提高电液成形效率的方法：提高电液成形效率的方法：1、提高主间隙放电能量，为此，必须合、提高主间隙放电能量，为此，必须合理选择回路中各元件的结构布置、接线方理选择回路中各元件的结构布置、接线方式及参数的配合，以减少辅助间隙、线路式及参数的配合，以减少辅助间隙、线路损耗及泄漏能量；损耗及泄漏能量；2、提高冲击波能量及其利用率，冲击波、提高冲击波能量及其利用率，冲击波作用于工件上做功的大小与工件形状、吊作用于工件上做功的大小与工件形状、吊高（电极至工件的距离）等有关高（电极至工件的距离）等有关l3.2 电容、电压及能量的影响1/1变形深度，随着电压或电容的增加变形深度，随着电压或电容的增加而增加而增加 图1-11 在不同电容值下充电电压与变形深度的关系 1-600 F 2-800 F 3-1000 F 4-1200 F 图1-12 在不同电压值下 电压与变形深度的关系 1-1KV2-2KV3-3KV4-4KV电液成形所用的电极有多种形式，常用到的有对向式的（图4-8）、同轴式的（图4-9）、活动式的（图4-10）及平行式等。生产中常用对向式与同轴式3 电液成形的工艺参数可见，要提高成形效率就必须尽量缩短或消除时延，电极的绝缘是很重要的。电液成形可分为开式成形（图4-1）和闭式成形（图4-8）充电电压与变形深度的关系1、提高主间隙放电能量，为此，必须合理选择回路中各元件的结构布置、接线方式及参数的配合，以减少辅助间隙、线路损耗及泄漏能量；电液成形效率电容、电压及能量的影响、该装置由两部分组成,即充电回路和放电回路。3 电液成形的工艺参数电液成形效率电容、电压及能量的影响、放电时延对提高成形效率是不利的。放电时延对提高成形效率是不利的。3-1000 F 4-1200 F图1-12 在不同电压值下电液成形的效率是指放电回路中电容器放电能量与工件变性功率的比值。当充电电压达到所需值后，点燃辅助间隙，高压电瞬时加到两放电电极所形成的主放电间隙上，并使主间隙击穿，产生高压放电,在放电回路中形成强大的冲击电流，结果在电极周围介质中形成冲击波及液流冲击而使金属坯料成形。电液成形的工艺参数有哪些？试验条件是电容为3F；电液成形装置的基本原理如图4-18所示。l3.3 3.3 时延的影响时延的影响1/5在所有的电参数中，时延与最大变形深度有着密切的关系。图4-79是一个电液成形实验所得的典型示波图。试验条件是电容为3F；充电电压为30Kv；电极间隙距离为15mm.l3.3 3.3 时延的影响时延的影响2/5我们称水间隙电压达最大值至被击穿这一段时间为放电时延，我们称水间隙电压达最大值至被击穿这一段时间为放电时延，简称时延简称时延,在途中用在途中用表示。表示。放电时延对提高成形效放电时延对提高成形效率是不利的。因为时延率是不利的。因为时延增大，通过泄漏面损失增大，通过泄漏面损失的能量将增大，而这一的能量将增大，而这一能量对成形来说是不做能量对成形来说是不做功的。可见，要提高成功的。可见，要提高成形效率就必须尽量缩短形效率就必须尽量缩短或消除时延，电极的绝或消除时延，电极的绝缘是很重要的。缘是很重要的。l3.3 3.3 时延的影响时延的影响3/5以下为不同条件下时延与间隙之间的关系：以下为不同条件下时延与间隙之间的关系：l3.3 3.3 时延的影响时延的影响4/5l3.3 3.3 时延的影响时延的影响5/5 4 放电室放电室4.3 电极的形式电极的形式4.1 电液成形的形式电液成形的形式4.2 放电室的组成放电室的组成4.4 电极间隙电极间隙4.5 电极的位置电极的位置4.1 电液成形的形式电液成形的形式l电液成形可分为开式成形（图电液成形可分为开式成形（图4-14-1）和闭式成形（图）和闭式成形（图4-4-8 8）4.1 电液成形的形式电液成形的形式l电液成形可分为开式成形（图电液成形可分为开式成形（图4-14-1）和闭式成形（图）和闭式成形（图4-4-8 8）闭式成形可提高闭式成形可提高能量利用率。一能量利用率。一般情况下开式成般情况下开式成形的能量利用率形的能量利用率为为10%20%，而，而闭式成形可达闭式成形可达30%。4.2 放电室的组成放电室的组成l放电室是电液成形装置的重要组成部分。放电室一般由水箱、放电电极和模具组成放电室一般由水箱、放电电极和模具组成水箱：水箱外壳和上盖应具有足够的机械强度。介质水箱：水箱外壳和上盖应具有足够的机械强度。介质常用自来水常用自来水电极为电液成形的放电元件，进行结构设计时，要便于电极为电液成形的放电元件，进行结构设计时，要便于调整间隙大小与吊高，同时应保证绝缘强度。调整间隙大小与吊高，同时应保证绝缘强度。4.3 电极的形式电极的形式电液成形所用的电极有多种形式，常用到的有对向式的电液成形所用的电极有多种形式，常用到的有对向式的（图（图4-84-8）、同轴式的（图）、同轴式的（图4-94-9）、活动式的（图）、活动式的（图4-104-10）及平行式等。生产中常用对向式与同轴式及平行式等。生产中常用对向式与同轴式试验条件是电容为3F；是利用液体中电荷经电极放电，产生强大的冲击波从而坯料在模具中成形的加工工艺。电液成形装置的基本原理如图4-18所示。一般情况下开式成形的能量利用率为10%20%，而闭式成形可达30%。电液成形的效率是指放电回路中电容器放电能量与工件变性功率的比值。电液成形装置的基本原理如图4-18所示。电液成形可分为开式成形（图4-1）和闭式成形（图4-8）P0为相对静压，MPa；3 电极的形式（总结）3 电液成形的工艺参数放电室一般由水箱、放电电极和模具组成试验条件是电容为3F；电液成形可分为开式成形（图4-1）和闭式成形（图4-8）3 电液成形的工艺参数电压与变形深度的关系图4-75、图4-76分别为电液板件成形和电液管件成型示意图。该装置由两部分组成,即充电回路和放电回路。3 电极的形式（总结）3、电液成形也具有模具简单、零件精度高、能提高材料塑性变形能力等特点。5 电极在液体介质中位置的影响4.3 电极的形式电极的形式4.3 电极的形式（总结）电极的形式（总结）4.4 电极间隙（主间隙）电极间隙（主间隙）l4.5 4.5 电极在液体介质中位置的影响电极在液体介质中位置的影响电极在液体中的位置，可以由两个参数来说明，即水深和吊高。1）水深）水深与炸药爆炸成形相似，电液成形也要求有足够的水与炸药爆炸成形相似，电液成形也要求有足够的水深，水深与变形深度或相对静压（对应于同一变形深，水深与变形深度或相对静压（对应于同一变形深度所需的静压力）的关系具有饱和性，即水深大深度所需的静压力）的关系具有饱和性，即水深大于一定数值后，变形深度或相对静压的变化是不显于一定数值后，变形深度或相对静压的变化是不显著的。著的。l3.4 3.4 电极在液体介质中位置的影响电极在液体介质中位置的影响电极在液体中的位置，可以由两个参数来说明，即水深和吊高。2）吊高）吊高吊高的大小直接影响变形深度和成形效率，并得出吊高的大小直接影响变形深度和成形效率，并得出相对静压与吊高的平方成反比的关系。相对静压与吊高的平方成反比的关系。P0为相对静压，MPa；H为吊高l3.4 3.4 电极在液体介质中位置的影响电极在液体介质中位置的影响谢谢观赏谢谢观赏Thank you