Сведения о взрывчатых веществах

Краткая характеристика импульсных методов обработки металлов давлением

Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов давлением (ОМД) представляют собой процессы, сопровождающиеся тепловыми эффектами, силовыми воздействиями, появлением инерционных сил, ударных волн и дополнительных динамических напряжений. При этом происходит локализация зоны пластической деформации обрабатываемого материала и изменение его физико-механических свойств.

Одной из основных характеристик импульсных методов ОМД является скорость деформирования обрабатываемого материала. Если при традиционных методах ОМД скорость деформирования составляет 0,3-1,5 м/с, а на ударных машинах - не более 5 м/с, то при импульсных методах она составляет 100 м/с и более.

Применение высокоэнергетических импульсных методов обеспечивает возможность использования большого запаса энергии энергоносителя при сравнительно небольшом его объеме, снижение стоимости оснастки, сокращение сроков ее проектирования и изготовления, резкое сокращение капитальных вложений (особенно для штамповки крупногабаритных деталей).

При штамповке взрывом создаются условия для направленного воздействия на объект необходимой силы, повышения точности размеров обрабатываемых деталей, в том числе из труднодеформируемых металлов и представляется возможность работать как в цеховых, так и в полевых условиях, а также в естественных и искусственных водоемах.

Характеристика импульсных методов ОМД приведена в табл.1.

Таблица 1. Характеристика импульсных методов ОМД

Продолжение табл.1

Штамповка взрывом

Штамповка взрывом может осуществляться в газообразных"жидких и твердых средах.

Известен способ штамповки деталей посредством взрыва в герметичной камере (рис.1). Взрывчатое вещество (ВВ) и сжатый воздух подаются в смесительную камеру, откуда образовавшаяся взрывчатая смесь поступает в камеру сгорания, дном которой служит резиновая диафрагма. Штампуемую заготовку помещают между диафрагмой и матрицей.

Рис. 1 Взрыв в герметичной камере

Более эффективен способ гидровзрывной листовой штамповки, при котором необходимое давление в рабочей жидкости обеспечивается в результате взрыва заряда взрывчатого вещества.

Для реализации данного способа контейнер 1 (рис.2) с зарядом 2 устанавливают на заготовке 4 и заполняют рабочей жидкостью 3. В качестве уплотнителя 5 может быть применен обычный резиновый шнур. Возможно применение матрицы 6 как цельной, так и комбинированной.

Обработка металлов взрывом может осуществляться либо с помощью указанных установок, либо с помощью машин, в которых энергия взрыва преобразуется в кинетическую энергию их подвижных частей.

Рис. 2 Гидровзрывная листовая штамповка

Процесс гидровзрывной штамповки состоит из следующих стадий: взрыв в воде; нагружение заготовки; скоростное ее деформирование; многократное ударное нагружение оснастки.

На рис.3 показана классификация ВВ, передающих сред, заготовок и матриц, применяемых при гидровзрывной штамповке, в основу которой положены четыре элемента, характерные для любого вида листовой штамповки.

Наиболее распространенными энергоносителями являются бризантные ВВ, которые выпускаются в виде порошка, прессованных брикетов (шашек), литых зарядов различной формы, эластичных листов, шнуров и т.д.

ВВ должны быть безопасными в обращении, водоустойчивыми, иметь стабильные взрывчатые свойства; высокие скорость взрывной реакции и удельную теплоту взрыва и невысокую стоимость.

Передающие среды должны обеспечивать легкую доступность и максимальную упрощенность подготовки к ведению процесса и возможность повторного использования. В качестве такой среды может использоваться вода.

Рис.3. Классификация схем взрывной штамповки

Поскольку плотность воды превышает плотность воздуха более чем в 700 раз, при взрыве под водой практически исключается возможность разброса осколков, что позволяет значительно повысить безопасность работы. Начальное давление ударной волны подводного взрыва в 100 раз превышает начальное давление ударной волны воздушного взрыва.

Сведения о взрывчатых веществах

Взрывчатыми являются такие вещества, которые способны при определенных условиях к очень быстрому самораспространяющемуся химическому превращению с выделением тепла и образованием газов.

Каждое взрывчатое вещество характеризуется показателями бризантности и фугасности. Вблизи от заряда наиболее существенно воздействует бризантность ВВ, а вдали - фугасность.

Давление, развиваемое при детонации и определяющее бризантность ВВ, зависит от плотности заряда и скорости детонации.

Фугасность, или работоспособность, ВВ определяется теплотой взрыва, а также объемом газообразных продуктов взрыва.

Кроме перечисленных свойств ВВ характеризуется химической и физической стойкостью (способностью сохранять свои свойства в процессе подготовки, транспортировки и хранения), а также чувствительностью к внешним воздействиям, определяемой минимальным количеством энергии, необходимой для возбуждения взрыва.

Взрывные процессы распространяются путем горения, детонации и взрыва. При этом горение протекает сравнительно медленно со скоростью, не превышающей нескольких метров в секунду, а детонация - с постоянной скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе (в газовых смесях - до 3500 м/с, а в твердых и жидких ВВ - до 9000 м/с).

Детонацию бризантных ВВ вызывают, с помощью детонаторов, представляющих собой гильзу с запрессованным в нее небольшим зарядом инициирующего легкодетонирующего ВВ.

В табл.2 представлены основные сведения о промышленных ВВ, применяемых для обработки металлов взрывом)

Таблица 2

Характеристики взрывчатых веществ, применяемых для обработки металлов взрывом.

Из перечисленных ВВ наиболее часто применяются аммониты, которые представляют собой смесь аммиачной селитры с нитросоединениями (тротил, ТЭН, гексоген, тетрил и др.). В данном случае аммиачная селитра используется в качестве окислителя, а нитросоединения - в качестве горючего.

Подрыв заряда бризантного ВВ производится с помощью электродетонатора. Заряд подвешивается в воде на определенной дистанции взрыва. Вес заряда и дистанция зависят от размеров и толщины заготовки, от необходимой энергии деформирования. Высота столба жидкости под зарядом принимается по формуле:

H≥3,5C₀θ; θ=10^-4(GR)^1/4,

где С₀ – плотность воды, R – дистанция взрыва, м, G – вес заряда

Дистанция взрыва:

R=(G^1/3)^1,33(533/P_м)^1,33,

где Р_м – максимальное давление, создаваемое ударной волной

Р_м=533(G^1/3/R)^1,33

При взрыве цилиндрического снаряда:

Р_м=722(q^1/2/R)^0,72