HomeОбработка стали › Штамповка изделий с использованием энергии взрыва

Штамповка изделий с использованием энергии взрыва

Штамповка изделий с использованием энергии взрываПрименение энергии взрыва при штамповке позволяет получать изделия сложной формы из труднодефор-мируемых металлов и сплавов, крупногабаритные изделия, необходимые для развивающейся техники, и позволяет резко снизить производственные затраты.

 

Существует несколько основных схем передачи энергии от заряда к заготовке при штамповке взрывом:

1) продукты взрыва воздействуют непосредственно на заготовку;

2) давление от заряда на заготовку передается через среду;

3) заготовку штампуют жидкостью, давление в которой создает поршень, возбуждаемый силой взрыва;

4) деформацию заготовки выполняет поршень — пуансон, метаемый взрывом.

 

Выбор схемы, конструкции установки и энергоносителя зависит от размеров и сложности штампуемых изделий, материала, программы выпуска, производственных условий и ряда других факторов. При штамповке бризантными в.в. по первой схеме укладывают заряд непосредственно на заготовку. Этот способ передачи энергии относится к категории контактных операций.

 

Передача энергии другими указанными способами в процессе штамповки относится к категории дистанционных операций. Типичное устройство для контактной штамповки листовой заготовки содержит основание, на котором размещается матрица с профилем, соответствующим готовому изделию. На матрицу укладывают листовую заготовку с равномерно распределенным на ней слоем в.в.

 

Между в.в. и заготовкой обычно наносится тонкий защитный слой (глина, резина, пластмасса и др.). Чтобы избежать образования воздушных мешков и связанной с ними недоштамповки, рабочее пространство закрывают крышкой, герметизируют и вакуумируют через специальный канал.

 

При штамповке в условиях контактной передачи энергии развиваются максимальные по сравнению с другими способами передачи давления, однако возникающие при этом высокие температуры, сильное бризантное воздействие в.в. и неравномерность распределения давлений органичивают применение этого способа.

 

При взрывной штамповке бризантными в.в. наибольшее распространение получили дистанционные методы передачи энергии с использованием в качестве среды чаще всего воздуха и воды. Простейшим способом штамповки является взрыв, осуществляемый в воздухе на некотором расстоянии от заготовки.

 

Воздух хорошо смягчает бризантное действие в.в., но плохо тормозит разлет продуктов детонации, уменьшая тем самым время приложения давления. Использование воды в качестве среды, передающей давление, дает возможность в несколько раз увеличить к. п.д. взрыва по сравнению со взрывом на воздухе, погасить разлет продуктов детонации и значительно снизить звуковой эффект.

 

Например, при штамповке взрывом одного и того же материала с одинаковой степенью деформации и с использованием в качестве передающей среды воды потребуется в 25-30 раз меньше в.в., чем при взрыве на воздухе.

 

схематически изображены конструкция для штамповки объемных деталей. При подводной штамповке объемных деталей матрицу собирают вне бака, при этом заготовка прижимается к матрице специальным кольцом; в полости матрицы создают вакуум, а затем матрицу в собранном виде опускают на дно бака, который заполняют водой.

 

Заряд в. в. может быть сосредоточенным, но, чтобы давление было более равномерное, применяют, как указано на рисунке, кольцевой заряд, располагая его параллельно плоскости листа так, чтобы его центр находился над центром заготовки. Для взрывной штамповки под водой используют также естественные водоемы.

 

Для некоторых тугоплавких и хрупких материалов (вольфрам, молибден и др.) экономически выгодна взрывная штамповка с нагревом заготовки. Нагрев может осуществляться в расплавах солей и металлов, в контакте заготовки с нагретыми твердыми или сыпучими телами, а также электрическим, радиационным, индукционным и другими способами.

 

Существует много разнообразных схем штамповки взрывом. Штамповку сравнительно тонких листов производят не в матрицу, а путем обжатия по жесткому пуансону. На рисунке также показана дополнительная камера над заготовкой, которая повышает к. п. д. установки и уменьшает выброс жидкости из резервуара. Такие камеры устраивают и при штамповке в матрицу. Для толстых листов применяют бесприжимный способ штамповки с применением конусообразной матрицы.

 

Для формовки мелких деталей с применением бризантных в.в. массой порядка 50 г широко применяют установки безбассейного (напольного) типа. Жидкая передаточная среда заливается в специальный резервуар, устанавливаемый над заготовкой и матрицей. Внутри резервуара подвешивают заряд в.в. Напольные установки для бризантных в.в. выполняют открытого или полузакрытого типа.

 

Для многих операций штамповки (растяжка, выгибание трубных заготовок и др.) применяют закрытые системы. Для изготовления матриц, используемых для взрывной обработки металлов, применяют самые разнообразные материалы — от высокопрочной инструментальной стали до бетона и полимеров сравнительно низкой прочности.

 

Требование к прочности материала матрицы определяется свойствами деформируемого металла, размерами и конфигурацией окончательного изделия, требуемыми допусками на изделие, весом в.в. и расстоянием до заряда. В матрице для удаления воздуха делаются отверстия. Воздух из полости матрицы удаляется либо перед штамповкой, либо в процессе операции.

Количество в.в. для штамповки взрывом сравнительно невелико. При одинаковых условиях под действием 50 г сильного в.в. получаются такие же результаты штамповки, как и под действием пресса усилием 550 кн (55 Г).

 

Величина вытяжки при штамповке прямо пропорциональна количеству взрывчатого вещества. Например, при штамповке листовой стали толщиной 1,5 мм и пределом прочности 300-380 Мн/м2 (30-38 кГ/мм2) увеличение в.в. на 10 г соответствует вытяжке 15 мм.

 

Существенное влияние оказывает расстояние от заряда до деформируемой заготовки. Взрыв в воде заряда весом 454 г со скоростью детонации 1600 м/сек создает давление на расстоянии одного метра 50 Мн/м2 (500 кГ/см2), с уменьшением расстояния до 0,3 м давление возрастает более чем в 3,5 раза и составляет 180 Мн/м2 (1800 кГ/см2). Влияние расстояния сказывается еще в большей степени при увеличении веса заряда.

 

 

Например, десятикратное увеличение этого же взрывчатого вещества создает давление на расстоянии одного метра около 7 Гн/м2 (700 кГ/см2),а на расстоянии 0,3 м давление возрастает в пять раз и равняется 36 Гн/м2 (3600 кГ/см2).

 

Большое влияние на процесс штамповки взрывом оказывает высота водяного столба от заряда в.в. до поверхности (зеркала) воды. Оптимальную величину водяного столба определяют опытным путем, учитывая, что при малой высоте часть энергии взрыва будет расходоваться непроизводительно, а при большой высоте не наблюдается заметного эффекта увеличения штампуемости.

 

Результаты штамповки взрывом в значительной мере обусловливаются прочностью штампуемого материала: при одном и том же количестве в.в. глубина вытяжки уменьшается с увеличением прочности. Если, например, прочность материала увеличивается более чем в два раза, то количество в.в. необходимо увеличить почти в 1,5 раза; при увеличении прочности более чем в три раза, количество в.в. требуется увеличить в 2,5 раза.

 

Штамповка взрывом представляет собой более благоприятный технологический процесс, чем обычная штамповка пуансоном . Давление, возникающее при взрыве в.в., распространяется в воде равномерно и оказывает воздействие на всю штампуемую сферу, т. е. любая часть сферы во всех фазах процесса вытяжки прижимается к стенке матрицы. При глубокой вытяжке с помощью пуансона условия менее благоприятны.

 

При штамповке взрывом складки на изделия образуются при меньшей толщине листа, чем при обычной глубокой вытяжке. В настоящее время энергию взрыва используют для соединений труб с корпусом теплообменных аппаратов и паровых котлов. Указанным методом удается надежно соединить такие металлы, которые обычными способами (горячей сваркой, механически и др.) прочно не соединяются. Следует также отметить и то, что при обычном методе на крепление труб затрачивается почти в 100 раз больше времени, чем при их соединении методом взрыва.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.