15. 10. Обработка и разрушение металла взрывом

Импульсные нагрузки, возникающие при взрыве, позволяют реализовать при обработке металлов физические процессы, не используемые в традиционных методах сварки, штамповки, упрочнения, плакирования, дробления и др.

Сварку и штамповку металла взрывом осуществляют при непосредственном контакте ВВ и металла или при передаче энер­гии взрыва через промежуточную среду (вода, масло, воздух).

Взрывом сваривают однородные и разнородные металлы, которые не соединяют обычными способами (сталь с медью, алю­миний со сталью и другие сочетания). С помощью взрыва можно получать как биметаллические, так и многослойные соединения различных металлов. Соударение металлов при сварке взрывом происходит при значительных скоростях и сопровождается вол­новыми процессами на поверхности контакта. Сварку массивных деталей осуществляют контактным методом, а листы металла и фольгу соединяют, как правило, дистанционным методом с ис­пользованием промежуточной среды. Для сварки металлические пластинки устанавливают на некотором расстоянии параллельно или под углом 5—15° друг к другу. Нижнюю пластинку распола­гают на массивном основании, а на верхнюю помещают заряд ВВ (рис. 15.9). Сварку взрывом применяют для многослойных и ком­позиционных материалов. Характерной особенностью сварки взрывом является соединение деталей по всей поверхности со­прикосновения.

Штамповку металла взрывом применяют для изготовления изделий практически неограниченных размеров (рис. 15.10). Заготовку обычно помещают на матрицу, укрепляют на ней, а заряд размещают или непосредственно на заготовке, или в пере­дающей среде. При взрыве заряда ВВ заготовка деформируется и приобретает форму матрицы. Взрыв создает высокие скорости деформации штампуемого металла и улучшает его механические свойства.

Для штамповки используют порох и мощные ВВ. Массу заряда и параметры его расположения определяют опытным путем.

Рис. 15.9. Схема сварки металла взры- Рис. 15.10. Схема штамповки металла взрывом:

вом:

1 — основание; 2 — неподвижная пласти- 1 — матрица; 2 — пластина; 3 — заряд

на; 3 — метаемая пластина; 4 — ВВ; 5 — ВВ; 4 — электродетонатор

ЭД

Рис. 15.11. Схема расположения зарядов гексопласта на зубьях ковша эк­скаватора:

1 — зуб ковша; 2 — ДШ; 3 — заряд гексопласта; 4 — металлическая подкладка

Одним из перспективных методов обработки металла является упрочнение его взрывом. Упрочнение происходит при распростра­нении в металле ударных волн. Механизм упрочнения связан с улучшением кристаллической структуры металлов при взрыве. В настоящее время упрочняют взрывом зубья ковшей экскаваторов (рис. 15.11), детали дробилок, сварные швы, траки гусеничных Машин, стрелочные переводы и др. Обработанные взрывом детали 1шин обладают повышенной износостойкостью. Для упрочнения металлов применяют листовые заряды гексопласта.

Для дробления металла и металлических конструкций исполь­зуют наружные и шпуровые заряды. Масса наружных зарядов ВВ для перебивания металлического предмета определяется по формуле

Q = q_mS,

где q_м = 10÷30 г/см² — расчетный удельный расход ВВ; S — площадь поперечного сечения перебиваемого предмета, см².

Для обработки металлов взрывом применяют специальные ВВ, характеристика которых приведена в табл. 15.2.

Таблица 15.2

Взрывчатые вещества для обработки металлов взрывом

Показатели	Аммонит AT	Гексопласт ГП-87К.	Аммонит А-2
Теплота взрыва, кДж/кг Объем газов, л/кг Плотность, г/см3 Работоспособность, г/сма Критическая толщина слоя, мм Скорость детонации, км/с	3700 930 0,8—0,9 270—285 10—15 1,5-3,8	5024 1,45—1,5 400—410 3—4 7,0—7,5	3770 915 1,85—0,95 300—310 35—55 2,5—4,5

При перебивании конструкций толщиной более 15 см приме­няют шпуровые заряды. Диаметр шпуров 35—42 мм, а глубина 1/2-7-2/3 толщины конструкции. Для стальных конструкций глу­бина шпуров может достигать 3/4 ее толщины. Шпуры в металле выплавляют с помощью газовых горелок или высверливают элек­тродрелью. Длина заряда в шпуре составляет 0,7 глубины шпура. Расстояние между шпурами 1—1,5 глубины шпуров, но не более 0,5 м. При взрывании полых деталей заряд размещают внутри их, а для обеспечения равномерного дробления детали всю полость заполняют влажным песком. При авариях в скважинах разрушение шарошечных долот, переходников, оставленных в скважине при аварии, производится кумулятивными торпедами осевого действия. Для обрыва обсадных труб в скважинах исполь­зуют кумулятивные круговые труборезы. Для получения отвер­стий в листовых деталях и заготовках используют кумулятив­ные заряды. Конструкции коробчатой формы и различные ем­кости дробят гидровзрывным способом. При этом емкость запол­няют водой, внутрь ее помещают заряд ВВ и взрывают.

Для образования отверстий в трубах и резки металлических листов взрывом применяют детонирующие шнуры с продольными кумулятивными выемками.

Обработку металла взрывом производят на специальных пло­щадках или в бронеямах. Взрывание производят из заглублен­ного блиндажа, удаленного от места взрыва на расстояние не менее 100 м.