3.Упрочнение металлов и сплавов взрывом

3.1.1. Общая характеристика деформационного упрочнения

Реальная прочность изделий ограничивается либо возникновением в них пластических деформаций, либо их разрушением. Для повышения прочности изделия необходимо увеличивать значения не только предела текучести σ_т и предела прочности σ_в (временного сопротивления) материала, из которого изготовлено изделие, но и таких характеристик материала, как предельное относительное удлинение - δ_удл, относительное сужение поперечного сечения- ψ, ударная вязкость - KCU. Однако осуществить это одновременно в полной мере не всегда возможно, поскольку упрочнение материала классическими методами, как правило, приводит к его охрупчиванию – к уменьшению значений δ_удл, ψ, KCU и, как следствие, к снижению трещиностойкости и пластичности, что не всегда удовлетворяет условиям эксплуатации изделий. Поэтому на практике стремятся достичь оптимального сочетания прочности и пластичности материалов.

Пластическое деформирование металлов и сплавов обычно осуществляется путем перемещения дислокаций вдоль плоскостей скольжения. Поэтому упрочнить материал можно либо путем создания бездислокационных структур, либо введением в структуру материала препятствий на пути движения дислокаций.

Бездислокационные материалы, например нитевидные кристаллы, обладают высокой прочностью, близкой к теоретической. По мере накопления дефектов кристаллической решетки прочность материалов быстро уменьшается и достигает минимума

3.1.2.Упрочнение металлов взрывом. Преимущества взрывной деформации по сравнению с обычными методами деформационного упрочнения, выявившиеся в отсутствии или при незначительной остаточной деформации, изотропности упрочнения, при высоких показателях прочности. Существенным вкладом в проблему упрочнения взрывом следует рассматривать работы, особенностью которых являются исследования структурных изменений в сталях, подверженных действию различных по энергоемкости зарядов ВВ. На основании исследований установлено, что структурные изменения, обуславливающие высокую степень упрочнения при сохранении значительной пластичности материала, могут быть получены в результате использования комбинированных зарядов с определенными параметрами.

Различие в эффекте упрочнения металлов при контактном взрыве, как было установлено исследованиями, связано с начальными параметрами на границе раздела «ВВ – металл», который определяется прежде всего типом ВВ , условиями развития и взаимодействия детонационной волны с преградой , исходным состоянием и поведением обрабатываемого материала в условиях высокого динамического давления.

Штамповка взрывом

3.1.2. Основные понятия штамповки взрывом

Штамповка листового металла с использованием энергии взрыва зарядов бризантных ВВ занимает ведущее место среди других взрывных технологий. Этим методом можно изготовлять детали самых разнообразных размеров и форм из плоских, цилиндрических и конических заготовок. В работах [2, 4, 10, 11, 12, 15] описаны основные методы штамповки взрывом и обобщен опыт ее внедрения в промышленное производство, в работе [17] рассмотрены физические основы штамповки взрывом и методы расчета основных параметров процесса, в работах [8, 14] представлен обзор современного состояния технологии штамповки взрывом. Основными преимуществами штамповки взрывом являются практически неограниченные энергетические ресурсы при полном отсутствии дорогостоящего и сложного прессового оборудования (это позволяет снять ограничения на размеры штампуемых изделий и штамповать детали из высокопрочных и труднодеформируемых металлов и сплавов), а также возможность быстрой организации технологического процесса за счет простой штамповой оснастки (для формообразования необходима только матрица, а роль пуансона выполняет передающая среда).

Для любого вида штамповки взрывом характерно наличие следующих составных элементов: энергоносителя - заряда ВВ; передающей среды, расположенной между зарядом ВВ и заготовкой; деформируемой заготовки; матрицы или вытяжного кольца.

Наибольшее распространение получила штамповка взрывом с использованием воды в качестве среды, передающей энергию взрыва.