Машиностроение

Кузнечно-штамповочное оборудование

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

ВЗРЫВНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ МАШИНЫ

Принцип действия и классификация. К взрывным импульсным относятся машины, в которых импульс быстрого сгорания порохов, метательных и бризантных взрывчатых веществ, газовых и жидкостно-газовых взрывчатых смесей используется для разгона рабочей массы или для деформации материала твердым телом, жидкостной, газовой или сыпучей передающей средой

Принцип действия и расчет взрывных молотов, впервые предложенные В. Г. Кононенко (1958 г.), рассмотрены в гл. 32.

Взрывные машины с жидкостной передающей средой. Процесс листовой штамповки взрывом впервые предложен Д. В. Пихтовниковым (1949 г.).

Метод обработки металлов взрывом, позволяющий получать на несложном и недорогом оборудовании из любых высокопрочных материалов изделия практически неограниченных размеров, является перспективным и высокопроизводительным.

Существуют три основных способа формообразования при штамповке взрывом: свободное, когда плоской заготовке придается определенная форма в матрице в виде кольца со свободным выходом; ограниченное, когда при получении из плоской заготовки куполообразных изделий заданной формы обязательно применяют матрицу, из полости которой удалена вода и откачен воздух, а также ограничен ное радиальное, когда трубные заготовки, деформируясь ра диально, воспроизводят форму разъемной матрицы Источником энергии при взрывной штамповке являются мета тельные или бризантные взрывчатые вещества. Взрывча тому веществу обычно придается форма листа, шнура, прутка трубки и т. д.; применяя различные комбинации из них, удается получить наиболее желательную направленность воздействия взрывных ударных волн.

Существует бассейновая и безбассейновая штамповка взрывом. В первом случае используют водные бассейны, а во втором — стационарные и переносные бронекамеры и вакуум-камеры, где размещается оснастка и заряды взрывчатого вещества.

Управление технологическим процессом осуществляется подбором взрывчатого вещества, его дозировкой, установлением оптимальной формы заряда и его расстояния до заготовки, а также подбором передающей среды (вода, воздух, песок) и способа ограничения взрыва в пространстве.

Изменяя указанные факторы, получают различные давления, величина которых составляет от нескольких десятков до тысяч МПа.

Различают штамповку взрывом с применением метательных взрывчатых веществ и штамповку ударом (ударными волнами) с применением высокобризантных взрывчатых веществ.

Матрицы для штамповки взрывом изготовляют литьем из недорогого металла, эпоксидных смол, спеканием керамики. Опыт некоторых заводов показал, что наиболее стойкими оказываются матрицы, изготовленные из легкоплавких сплавов и армированных пластмасс.

Штамповкой взрывом можно получать изделия, диаметр которых может быть от нескольких миллиметров до нескольких метров. Толщина стенок изделий достигает 25 мм.

Давление при штамповке взрывом составляет 14—1400 МПа. Длительность приложения давления измеряется миллисекундами. Скорость перемещения частиц металла достигает 30—300 м/с. Однако относительная скорость частиц металла между соседними участками заготовки составляет несколько миллиметров в секунду, т. е. значительно ниже критической скорости частиц металла.

Внедрение штамповки взрывом в производство осложняется тем, что установки для этого вида деформирования, исходя из соображений техники безопасности, располагают вне цехов, на специально отведенных площадках. В настоящее время изготовляют так называемые инерционные машины.

Существуют аналогичные машины для штамповки трубных заготовок. Станины заменены инерционными массами 1, воспринимающими реактивное усилие при взрыве. Сверху монтируют запальные устройства 2 с бойками, срабатывающими с помощью сжатого воздуха. Заряд пороха, измельченного до величины зерен 0,1 мм, помещают под бойком (позиция 3). Рабочее пространство заполнено водой, являющейся передающей средой 4.

Для предотвращения вытекания воды предусмотрены уплотнения 5. Инерционные массы прижимают к заготовке 6 специальными пневматическими цилиндрами (на рисунке не показаны). В машине для листовых заготовок матрица 7 установлена под заготовкой. В машине для трубных заготовок разборную матрицу устанавливают в специальном штамподержателе, смонтированном в поддерживающей станине. При взрыве инерционная масса подается вверх. Продукты сгорания выпускают через образующуюся щель. Чтобы защитить обслуживающий персонал от действия продуктов сгорания, а также для предотвращения выплескивания воды применяют лабиринтные уплотнения. Они значительно уменьшают шум при осуществлении процесса.

Максимальное давление ударной волны приблизительно равно начальному давлению при выходе детонационной волны на поверхность заряда, диаметр которого равен или более предельного (с увеличением которого скорость детонации не возрастает)

Давление распространяется со скоростью ударной волны, которая на 15—20% больше скорости звука, т. е. для воды со скоростью (1,15-й,2) 1500 1725—1800 м/с.

Изменение давления в каждой точке жидкой среды после подхода к ней фронта ударной волны

От заряда заготовке передается приблизительно 0,5—0,6 полной энергии (только активной части заряда, обращенной к заготовке). Остальная энергия распространяется в окружающую среду. Массу заряда, необходимого для штамповки, можно опре

делить по формулам, рекомендуемым в работе.

Для деформирования металла в горячем состоянии в машинах с сыпучей передающей средой используются речные и кварцевые пески.