Электрохимико-механические установки,электрогидравлические установки (ЭГУ)

Электрогидравлический эффект — это возникновение высокого давления при высоковольтном электрическом разряде между электродами, погруженными в непроводящую жидкость.
При этом импульсиал ударная волна создает давление до 300 МН/м² (3 ^. 10³атм).
По существу электрический разряд в жидкости — это новый способ преобразования электрической энергии в механическую без промежуточных звеньев и с высоким КПД.
Принцип действия. При высоковольтном разряде в жидкости энергия, запасенная в накопителе очень быстро преобразуется в тепловую, световую и механическую.
Практически несжимаемая жидкость приводит к возникновению электрогидравлического удара, что еще больше усиливает действие электрического взрыва.
Выделяются 3 стадии.

Начальный диаметр канала при высоковольтном пробое воды составляет десятые доли мм.
Если разряд возбуждается через проволочку, то она определяет начальный диаметр канала разряда и его форму геометрически правильную, а не искривленную.
С увеличением диаметра взрывающейся проволочки максимум мощности электрического разряда растет до некоторого оптимального значения, а затем снижается.
Выбор размера проволочек обусловлен соблюдением оптимальных параметров разряда как по электрическим, так и по гидродинамическим показателям.
Оптимальный диаметр проволочки из меди при разряде в воде определяется по эмпирической формуле:

Носителями энергии при искровом высоковольтном разряде в жидкости являются ударная волна и парогазовая сфера.
Режимы работы электрогидравлической установки подбирают так, чтобы большая часть запасенной в конденсаторах-накопителях энергии выделялась в разрядном промежутке за первый полупериод изменения тока.
ЭГУ (рис. 1.4-6) работает следующим образом.

Конденсатор-накопитель (С) заряжается от сети через трансформатор (Т) и выпрямитель (Д). Значения импульсов тока ограничиваются зарядным сопротивлением (R).
При пробое формирующего промежутка (ФП) конденсатор разряжается на рабочий искровой промежуток (РП) технологического устройства.
Энергетические возможности электрического разряда в непроводящей жидкости (воде) ограничиваются напряжением заряда и емкостью конденсаторных батарей установок.
ЭГУ могут выполнять следующие технологические операции: разрушение, дробление, формообразование.
Очистка литья от формовочной земли производится в воде и полностью исключает пылеобразование.
При этой операции очищаемые отливки помещают в бак. Электроды устанавливают относительно изделия, подают серию импульсов, которые и обеспечивают очистку от формовочной земли.
Применение многоэлектродных трехфазных установок позволяет производить обработку сразу нескольких отливок, устанавливаемых относительно электродов в произвольном положении.
Формообразование — это процесс получения фасонных изделий из тонколистового материала с использованием направленных ударных волн высокой интенсивности, возникающих в жидкости при импульсном электрическом разряде.
Основные факторы формообразования: сверхвысокие ударные гидравлические давления, мощные кавитационные процессы, ультразвуковое излучение.
Для получения различных по форме изделий создаются различные формы волн—с острым фронтом, сферические и др.
Это достигается различным расположением электродов и различными формами проволочек, закорачивающих межэлектродный промежуток.
Варианты ЭГУ для штамповки показаны на рис. 1.4-7.

а) Вариант с размещением рабочих электродов с одной стороны заготовки
в открытой камере.
Деформация заготовки происходит под действием ударной волны, образующейся при расширении газовой сферы, и сопутствующего гидропотока.
Листовую заготовку (4) укладывают на матрицу (5) и прижимают к ней с помощью прижимных устройств. Над заготовкой в открытой камере (2) находится жидкая передающая среда (1).
На определенном расстоянии от заготовки размещены положительный и отрицательный электроды (3), которые подключены к генератору импульсов тока ЭГУ.
При высоковольтном разряде между электродами возникает токопрово-дящий канал, мгновенное расширение которого приводит к возникновению в жидкости ударной волны.
б) Вариант с размещением рабочих электродов с одной стороны заготовки в закрытой камера и повышенной эффективностью использования энергии разряда.
в) Вариант с размещением рабочих электродов внутри заготовки в закрытой камере и высокой эффективностью использования энергии разряда. Различную форму удкрной волны можно получить изменением расстояния между электродами.
Если расстояние между электродами достаточно мало, то фронт волны — сферический, несколько сантиметров—цилиндрический.
Плоский фронт можно получить, применив тонкую проволочную сетку, которая мгновенно испаряется при прохождении импульса тока.
Форму ударной волны можно привести в соответствие с формой рабочей полости матрицы. Для этого проволоку, закорачивающую концы электродов, изгибают таким образом, чтобы разряд был направлен по возникшему плазменному каналу.
Кроме рассмотренных установок с непосредственным воздействием рабочей среды на заготовку, есть устройства, в которых деформация заготовки производится с помощью промежуточного звена (рис. 1.4-8).

Принцип действия состоит в следующем.
Корпус (1) ЭГУ заполнен жидкостью (2), в которой при разряде между электродами (3) возникает давление.
Под действием давления поршень с пуансоном движется вниз и придает заготовке, находящейся в матрице, необходимую форму.
Тонкое измелъчение. При этом технологическом приеме материал доводится до дисперсного состояния или разрушается волной, которая возникает при электрогидравлическом ударе в жидкости.
Разрушающая способность волны зависит от параметров разрядного контура, а энергия импульса—от напряжения и емкости конденсатора.
Дня дробления различных минеральных сред применяются простые и надежные электрогидравлические вибраторы (ЭГ-вибраторы), представляющие собой систему «цилиндр—поршень» (рис. 1.4-9).
Принцип действия состоит в следующем.
Корпус ЭГ-вибратора (1) заполнен жидкостью (водой), в которой находится обрабатываемый материал.
На электроды (3) от источника питания подается высоковольтный импульс, вызывающий искровой разряд между ними. При этом в жидкости возникает импульс давления, под действием которого поршень перемещается вдоль своей оси. Вследствие этого в полости цилиндра возникает разряжение, что приводит под действием атмосферного давления к возврату поршия в исходное положение.
Таким образом обеспечивается возвратно-поступательное движение поршня, а следовательно, и механический импульс, передаваемый на обрабатываемый материал.
Частота перемещения поршня задается частотой электрических разрядов в том случае, если общее время движения поршня вверх-вниз меньше периода следования разрядов.