ВСТУП
У вирішенні завдань технічного переозброєння народного господарства на основі широкого впровадження в виробництво новітніх досягнень науки і техніки, що має призвести до збільшення обсягу випуску продукції, підвищення її якості та експлуатаційної надійності, зниженню собівартості [1]. Важливе місце належить впровадженню малоопераціонних і безвідходних технологічних процесів, застосування багатофункціональних машин і обладнання, переналагоджуваних при зміні технологічних процесів, дозволяють створювати гнучкі автоматизовані виробництва [2].
У сучасних конструкціях літальних апаратів і двигунів широке застосування знайшли листові і трубчасті деталі зі сталей і сплавів. Їх основними характеристиками є високі міцнісні, жароміцні і антикорозійні властивості. Складна форма і високі вимоги до точності виготовлених виробів, а також знижена пластичність, ставлять перед фахівцями в області штампування ряд проблем по створення принципово нових технологічних процесів і обладнання.
У вітчизняній та зарубіжної промисловості все ширше застосовують методи листового штампування, засновані на використанні енергії вибуху бризантних речовин, пороху і вибухових газових сумішей, електричних розрядів в рідині, імпульсного електромагнітного поля та інших імпульсних енергоносіїв, які відносяться до числу нових і основних методів вдосконалення технологічних процесів заготівельно-штампувальних цехів у виробництві літальних апаратів та їх двигунів.
У становлення і розвиток таких методів великий внесок внесли вітчизняні вчені Я. Б. Зельдович, Р.В.Піхтовніков, Ю.Н.Алексеев, О.Д.Антоненков, М.А.Анучін, К.Н.Богоявленскій, В.К.Борісевіч, М.Н.Горбунов, В.І.Завьялова, В.Г.Кононенко, В.М.Кудінов, М.А.Лаврентьев, В.Т.Мещерін, Ю.А.Навагін, І.А.Норіцін, Е.А.Попов, С.М.Поляк, І.П.Ренне, О.В.Роман, В.Г.Степанов, А.Д.Томленов і зарубіжні Дж.Райнхарт, Дж.Пірсон, Р.Коул, П.В.Бріджмен, В.Джонсон, Г.Хадсон, Р.Кечч.
Високошвидкісна обробка металів з використанням імпульсних навантажень набуває все більшого поширення в області листового штампування й штампування тонкостінних деталей з труб завдяки ряду основних переваг високошвидкісного деформування: відсутність пружіненія при обробці більшості труднодеформіруємих матеріалів; збільшення межі міцності деяких металів майже на 50% і збільшення межі текучості ряду сталей при стисненні майже на 300%; підвищене зміцнення в порівнянні з холодною прокаткою при однаковому ступені деформації; підвищена точність виготовлення деталей, які економічно не вигідно або фізично неможливо формувати іншими методами.
Відмінною рисою високошвидкісних способів штампування є також те, що при їх застосуванні відпадає потреба в пресовому обладнанні, яке необхідно при здійсненні будь-яких способів штампування. В якості технологічного оснащення тут необхідна лише матриця або пуансон, а роль відповідної частини штампа, в Зокрема, грає передавальна середу, в якій проводиться вибух і через яку енергія вибуху у вигляді ударної хвилі впливає на заготівлю, деформуючи її за формою інструменту (пуансона або матриці). Такий технологічний процес універсальний і для нього не потрібна тривала підготовка виробництва, тому високошвидкісні високоенергетичні способи застосовуються для штампування деталей, виготовлення яких іншими методами при дослідному і малосерійному виробництві недоцільно.
У виробництві сучасних газотурбінних двигунів до 15% від загальної трудомісткості виготовлення двигуна займає виготовлення деталей з трубчастих заготовок. Крім того, одним з найважливіших параметрів надійності двигуна є надійність роботи трубопровідних систем, і, перш за все, забезпечення надійного з'єднання трубопроводів.
Відповідні методи виготовлення трубчастих деталей і з'єднань трубопроводів, особливо у зв'язку з застосуванням нових високоміцних труднодеформіруємих сталей і сплавів, мають суттєві недоліки, пов'язані з експериментальної обробкою параметрів формоутворення через можливе руйнування заготовки в процесі деформування, а також з наявністю великого обсягу ручних доводочних робіт.
Тому досить актуальним є створення технологічних процесів і обладнання, що виключають наявні недоліки.
ХАРАКТЕРИСТИКА ВИБУХОВИХ процесу формоутворення деталей
Всі способи штампування вибухом можна розділити на дві групи. До першої групи відносяться ті способи, при яких заряд вибухової речовини (ВР) розташовується на відстані від заготовки. При таких безконтактних операціях енергія заряду виділяється на деякій відстані від оброблюваної деталі і поширюється переважно у вигляді імпульсу тиску через проміжну середу. Максимальні питомі тиску на деталь досягають значень (10 2 Г· 10 4 ) МПа, причому більшість технологічних операцій виконуються при нижній межі тисків. Робочий час зазвичай вимірюється мілісекундами, а швидкості переміщення металу десятками метрів в секунду. Розгін і подальша деформація заготовки визначаються головним чином зовнішніми силами. Хвилі напруг і деформацій у металі в цьому випадку досить незначні або зовсім відсутні. Формоутворення пов'язано, в основному, з дією хвилі тиску.
До другої групи відносяться так звані контактні способи штампування, при яких заряд ВР розташовується безпосередньо на поверхні заготовки. Тиску, що діють в цьому випадку на поверхню заготовки, досягають 10 5 МПа, а робоче час вимірюється мікросекунди. Величина імпульсу тиску залежить від співвідношення розмірів заряду і заготовки та взаємного з розташування. При більшості контактних операцій у заготівлі виникають несталі хвилі напруг високої інтенсивності, які поширюються в металі. Формоутворення металу при таких операціях пов'язано як з безпосереднім впливом прикладених навантажень, так і з наступним впливом вторинних хвиль напруг.
В якості джерела енергії пери штампуванні вибухом використовуються: детонаторні (бризантні) вибухові речовини - тротил порошкоподібний та литий, амоній порошкоподібний та пресований, трінітролезол, тетра, пентол і рідкі ВВ; пороху - піроксилінові, нітрогліцериновими, димні.
Бризантні ВВ відрізняються великою питомою концентрацією енергії і великими швидкостями детонації до 7000 м/сек. [3], тому перетворення речовини в газоподібні продукти і обчислюється мікросекунди; тиску ж у поверхні заряду можуть доходити до 2 в€™ 10 5 МПа.
Пороха відносяться до палаючим вибухових речовин: горіння поширюється зі швидкістю 1-3 м/сек. Утворюються при згоранні пороху гази, розширюючись, чинять тиск на передавальну середу або безпосередньо на заготівлю, виробляючи корисну роботу деформування.
Найбільше застосування в даний час отримала штампування вибухом з використанням води в якості середовища, що передає тиск від заряду ВР до заготівлі (гідровзривная штампування).
Відомо кілька способів (схем) гідровзривной штампування. Традиційна схема штампування показана на малюнку 1-а [3]. Штампуються листову заготівку 1 укладають на матрицю 6 і притискають до її фланця за допомогою притискного кільця 5. на певній відстані над заготівлею та встановленим над нею зарядом опускають в басейн 3 з водою 4. частина енергії, що вивільняється під дією високого тиску деформується, приймаючи форму матриці. Для того, щоб повітря не перешкоджав переміщенню заготовки, що відбувається з великою швидкістю, що могло б відбитися на якості готової деталі, робочу порожнину матриці під заготівлею вакуумміруют з допомогою вакуумної системи 7.
Можливі дві різновиди способу штампування вибухом в басейні. У першому випадку площа дзеркала басейну практично дорівнює площі заготовки, завдяки чому вся енергія ударної хвилі використовується для формування заготовки. У другому випадку площа дзеркала басейну значно перевищує площу заготовки, і заготівля в своєму формозміни як би навантажується двічі: спочатку прямою ударн...
