Застосування енергії вибуху при штампуванні дозволяє отримувати вироби складної форми з труднодефор-міруемих металів і сплавів, великогабаритні вироби, необхідні для розвивається техніки, і дозволяє різко знизити виробничі витрати.
Існує кілька основних схем передачі енергії від заряду до заготівлі при штампуванні вибухом:
1) продукти вибуху впливають безпосередньо на заготовку;
2) тиск від заряду на заготовку передається через середовище;
3) заготовку штампують рідиною, тиск в якій створює поршень, що порушується силою вибуху;
4) деформацію заготовки виконує поршень - пуансон, метан вибухом.
Вибір схеми, конструкції установки і енергоносія залежить від розмірів і складності штампованих виробів, матеріалу, програми випуску, виробничих умов і ряду інших чинників. При штампуванні бризантними ст за першою схемою укладають заряд безпосередньо на заготовку. Цей спосіб передачі енергії відноситься до категорії контактних операцій.
Передача енергії іншими зазначеними способами в процесі штампування відноситься до категорії дистанційних операцій. Типове пристрій для контактної штампування листової заготовки містить підставу, на якому розміщується матриця з профілем, відповідним готового виробу. На матрицю укладають листову заготовку з рівномірно розподіленим на ній шаром ст
Між ст і заготівлею зазвичай наноситься тонкий захисний шар (глина, гума, пластмаса та ін.). Щоб уникнути утворення повітряних мішків і пов'язаної з ними недоштамповкі, виробничі приміщення закривають кришкою, герметизують і вакуумируют через спеціальний канал.
При штампуванні в умовах контактної передачі енергії розвиваються максимальні в порівнянні з іншими способами передачі тиску, однак виникають при цьому високі температури, сильне бризантне вплив ст і нерівномірність розподілу тисків органічівают застосування цього способу.
При вибуховий штампування бризантними ст найбільшого поширення набули дистанційні методи передачі енергії з використанням в якості середовища найчастіше повітря і води. Найпростішим способом штампування є вибух, який здійснюється в повітрі на деякій відстані від заготовки.
Повітря добре пом'якшує бризантне дію ст, але погано гальмує розліт продуктів детонації, зменшуючи тим самим час прикладання тиску. Використання води в якості середовища, що передає тиск, дає можливість в кілька разів збільшити к. П.д. вибуху в порівнянні з вибухом на повітрі, погасити розліт продуктів детонації і значно знизити звуковий ефект.
Наприклад, при штампуванні вибухом одного і того ж матеріалу з однаковим ступенем деформації та з використанням в якості середовища води буде потрібно в 25-30 разів менше ст, ніж при вибуху на повітрі.
схематично зображено конструкція для штампування об'ємних деталей. При підводного штампуванні об'ємних деталей матрицю збирають поза бака, при цьому заготовка притискається до матриці спеціальним кільцем; в порожнині матриці створюють вакуум, а потім матрицю в зібраному вигляді опускають на дно бака, який заповнюють водою.
Заряд в. в. може бути зосередженим, але, щоб тиск був більш рівномірний, застосовують, як зазначено на малюнку, кільцевої заряд, розташовуючи його паралельно площині листа так, щоб його центр знаходився над центром заготовки. Для вибуховий штампування під водою використовують також природні водойми.
Для деяких тугоплавких і крихких матеріалів (вольфрам, молібден і ін.) Економічно вигідна вибухова штампування з нагріванням заготовки. Нагрівання може здійснюватися в розплавах солей і металів, в контакті заготовки з нагрітими твердими або сипучими тілами, а також електричним, радіаційним, індукційним і іншими способами.
Існує багато різноманітних схем штампування вибухом. Штампування порівняно тонких листів виконують не в матрицю, а шляхом обтиску за жорстким пуансону. На малюнку також показано додаткова камера над заготівлею, яка підвищує к. П. Д. Установки і зменшує викид рідини з резервуара. Такі камери влаштовують і при штампуванні в матрицю. Для товстих листів застосовують беспріжімний спосіб штампування з застосуванням конусоподібної матриці.
Для формування дрібних деталей із застосуванням бризантних ст масою близько 50 г широко застосовують установки безбассейного (підлогового) типу. Рідка передавальна середу заливається в спеціальний резервуар, який встановлюється над заготівлею і матрицею. Усередині резервуара підвішують заряд ст Покриття для установки для бризантних ст виконують відкритого або напівзакритого типу.
Для багатьох операцій штампування (розтяжка, вигинання трубних заготовок і ін.) Застосовують закриті системи. Для виготовлення матриць, використовуваних для вибухової обробки металів, застосовують найрізноманітніші матеріали - від високоміцної інструментальної сталі до бетону і полімерів порівняно низькою міцності.
Вимога до міцності матеріалу матриці визначається властивостями деформованого металу, розмірами і конфігурацією остаточного вироби, необхідними допусками на виріб, вагою ст і відстанню до заряду. У матриці для видалення повітря робляться отвори. Повітря з порожнини матриці віддаляється або перед штампуванням, або в процесі операції.
Кількість ст для штампування вибухом порівняно невелика. При однакових умовах під дією 50 г сильного ст виходять такі ж результати штампування, як і під дією преса зусиллям 550 кн (55 Г).
Величина витяжки при штампуванні прямо пропорційна кількості вибухової речовини. Наприклад, при штампуванні листової сталі товщиною 1,5 мм і межею міцності 300-380 Мн / м2 (30-38 кг / мм2) збільшення ст на 10 г відповідає витяжці 15 мм.
Істотний вплив робить відстань від заряду до деформованої заготовки. Вибух у воді заряду вагою 454 г зі швидкістю детонації 1600 м / сек створює тиск на відстані одного метра 50 Мн / м2 (500 кг / см2), зі зменшенням відстані до 0,3 м тиск зростає більш ніж в 3,5 рази і становить 180 Мн / м2 (1800 кг / см2). Вплив відстані позначається ще в більшій мірі при збільшенні ваги заряду.
Наприклад, десятикратне збільшення цього ж вибухової речовини створює тиск на відстані одного метра близько 7 Гн / м2 (700 кг / см2), а на відстані 0,3 м тиск зростає в п'ять разів і дорівнює 36 Гн / м2 (3600 кг / см2) .
Великий вплив на процес штампування вибухом надає висота водяного стовпа від заряду ст до поверхні (дзеркала) води. Оптимальну величину водяного стовпа визначають дослідним шляхом, враховуючи, що при малій висоті частина енергії вибуху буде витрачатися непродуктивно, а при великій висоті не спостерігається помітного ефекту збільшення штампуемость.
Результати штампування вибухом в значній мірі обумовлюються міцністю штампувало матеріалу: при одному і тому ж кількості ст глибина витяжки зменшується зі збільшенням міцності. Якщо, наприклад, міцність матеріалу збільшується більш ніж в два рази, то кількість ст необхідно збільшити майже в 1,5 рази; при збільшенні міцності більш ніж в три рази, кількість ст потрібно збільшити в 2,5 рази.
Штампування вибухом є більш сприятливий технологічний процес, ніж звичайна штамповка пуансоном. Тиск, що виникає при вибуху ст, поширюється в воді рівномірно і впливає на всю штампуемость сферу, т. Е. Будь-яка частина сфери у всіх фазах процесу витяжки притискається до стінки матриці. При глибокої витяжки за допомогою пуансона умови менш сприятливі.
При штампуванні вибухом складки на вироби утворюються при меншій товщині листа, ніж при звичайній глибокій витяжці. В даний час енергію вибуху використовують для з'єднань труб з корпусом теплообмінних апаратів і парових котлів. Зазначеним методом вдається надійно з'єднати такі метали, які звичайними способами (гарячої зварюванням, механічно і ін.) Міцно не зливаються. Слід також відзначити і те, що при звичайному методі на кріплення труб витрачається майже в 100 разів більше часу, ніж при їх з'єднанні методом вибуху.
