Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности

Электрогидравлическое упрочнение и наклеп

Посредством искрового разряда или теплового взрыва может быть осуществлено и поверхностное упрочнение металла изделий или их наклеп [6, 7, 71, 76]. В том случае, если не требуется высокого качества обработки поверхности изделия, его используют как второй электрод. Однако, когда следы отдельных электро - гидравлических ударов перекрывают друг друга, то обеспечивают­ся сплошность наклепа и сохранение гладкой поверхности изделия. Применение больших мощностей позволяет получать значитель­ную глубину наклепанного слоя.

Упрочнению или наклепу могут быть подвергнуты как плоские, так и сферические поверхности. Особенно перспективен электро - гидравлический наклеп поверхности внутренних полостей различ­ных изделий, который иными способами осуществить крайне сложно. Для устранения односторонних усилий, действующих на изделие, могут быть применены два противоположно распо­ложенных и последовательно соединенных рабочих промежутка, пробиваемых практически одновременно. Каждый искровой про­межуток располагают внутри сферической кумулятивной выемки, стенка которой находится от зоны разряда на расстоянии, большем радиуса зоны разрушения. Подобному наклепу могут подвер­гаться, в частности, оси, валы, цапфы, внутренние и внешние поверхности, обоймы и шарики подшипников, полости цилиндров двигателей, направляющие станин и т. д.

Если поверхность изделия уже обработана с высокой точ­ностью и повреждение его поверхности «ожогами» от наклепа совершенно недопустимо, упрочнение (наклеп) поверхности осуществляют методом теплового взрыва, размещая проволочный, ленточный или другой ВТЭ непосредственно вблизи упрочняемой поверхности, отделяя ее от ВТЭ тонким слоем какого-либо диэлектрика [71].

Для упрочнения плоских поверхностей обрабатываемых мате­риалов ВТЭ выполняют в виде плоской спирали (рис. 4.34), охва­тывающей всю площадь, подлежащую упрочнению. При упроч­нении круглых (цилиндрических) поверхностей ВТЭ выполняют в виде цилиндрической спирали. Если упрочняемая поверхность имеет большую длину и не охватывается воздействием однрго ВТЭ, ее покрывают несколькими ВТЭ, срабатывающими после­довательно (например, по принципу «бегущей волны»).

Как уже указывалось, действие ВТЭ может быть не только односторонним, но и объемным. Так, при тепловом взрыве ВТЭ, вы­полненного в виде трубки, конуса или другого объем­ного элемента, представ­ляется возможным доста­точно просто осущест­влять объемное упрочне­ние стандартных длинных изделий (например, про­ката, проволоки) с получе­нием в результате такой обработки сверхпрочных изделий. Так, упрочнение проволоки по этому методу осущест­вляется (рис. 4.35) путем последовательного обжатия непре­рывно перемещаемой проволоки через постоянно возобнов­ляемый после каждого теплового взрыва объемный ВТЭ. При этом скорость перемещения проволоки и длина взрываемых ВТЭ подбираются таким образом, чтобы следы воздействия отдельных электрогидравлических ударов на проволоку перекры­вали друг друга [6].

Для поверхностного упрочнения металлов и других материа­лов используют также тепловой взрыв ВТЭ, выполненный в виде двух конусов, соединенных своими основаниями или разделенных небольшой цилиндрической вставкой. Этот вариант может при­меняться для получения алмазов, сверхпрочных материалов, новых видов веществ.

Если электрогидравлической обработке действием искрового разряда или теплового взрыва подвергать изделия, нагретые

До высокой температуры (в том числе и до темпе­ратуры структурного пере­хода металлов из одного состояния в другое), то такой термомеханической обработкой могут быть до­стигнуты или усилены цен­ные технологические свой­ства обрабатываемых из­делий. При этом, изменяя температуру и режимы обработки, можно полу­чать как рост, так и из­мельчение кристаллов, вы­падение примесей в меж-
кристаллические пространства, дробление дислокаций и другие.

Иногда электрогидравлическую обработку осуществляют, например, в обычной ванне, заполненной водой, маслом, или какой - либо другой жидкостью, куда быстро вносятся предварительно нагретые до заданной температуры изделия, которые в процессе остывания подвергаются электрогидравлической обработке дейст­вием быстро чередующихся разрядов.

Представляет интерес возможность электрогидравлической обработки методом теплового взрыва сильно нагретых изделий, помещаемых в расплавы каких-либо солей. В этом случае ВТЭ выполняется из достаточно тугоплавких металлов или, например, в керамической изоляции. При этом возможна. не только местная, локальная, деформация изделия, но и любое, в том числе и объем­ное, сжатие как всего изделия в целом, так и отдельных частей его с мощным воздействием на структуру металла изделия. Перспек­тивной является и электрогидравлическая обработка расплавов различных металлов путем размещения в них изолированных (например, керамикой) ВТЭ. При этом можно осуществить ряд операций обработки (выделение газов, удаление примесей, всплы­вающих или тонко диспергирующихся при электрогидравлических ударах, и даже операций легирования при распылении в жидком металле специально подобранного металла ВТЭ). Этот путь может быть использован и для получения металлокерамических смесей - сплавов, или смесей-сплавов из несмешивающихся между собой металлов. В последнем случае получение жидкой смеси различных металлов, взятых в определенных пропорциях, или смеси метал­лов и неметаллов возможно не только тепловым взрывом раз­мещенных в них ВТЭ, но и применением как погруженных в рас­плав, так и расположенных вне ванны с расплавом электро­гидравлических вибраторов обычного типа [31].

Таким образом, удаление газов, шлаков и примесей, переме­шивание, тонкое диспергирование ^примесей, получение эмуль­сий расплавов металлов друг в друге, а равно и деэмульгирование их — вот далеко не полный перечень возможностей электрогид­равлической обработки расплавов.

Усиливает эффективность операций наклепа и поверхностного упрочнения также и применение метода обработки струей утяже­ленной жидкости [21, 85], возникающей в результате работы одной из конструкций электрогидравлического насоса сверхвысокого давления. При этом на пути стабильной или пульсирующей им­пульсной струи жидкости можно размещать изделие любой формы, упрочняя его поверхность как снаружи, так и внутри.