4.2 Механизм упрочнения волокнами

Сравнительно просто можно получать комбинированную матрицу, т.е. располагать волокна между различными материалами. Вследствие незначительных диффузных процессов между матрицей и армирующим материалом прочностные свойства последнего используются практически полностью, так как при нагружении импульсом высокого давления волокна не успевают нагреться. Это предотвращает их рекристаллизацию, и исключает образование интерметаллической прослойки между волокном и матрицей (обладая существенно различными упругими характеристиками матрицы и волокна, полностью используются упрочняющий эффект волокна). Возможно получение крупногабаритных изделий различной конфигурации и без применения сложной оснастки и оборудования. Целостность проволоки в процессе сварки не нарушается.

При производстве ВКМ взрывом между свариваемыми слоями металла размещают арматуру требуемого профиля. Число собираемых арматурных слоев металла может изменяться от 2 до 14 более. Основу (матрицу) располагают на каком-либо основании (земляной грунт, дерево, металл, можно подвешивать в воздухе); волокна укладывают на нем с заданным зазором между соединяемыми поверхностями или без зазора. Сверху на поверхность последнего матричного листа помещают заряд ВВ и устанавливают детонатор (рисунке 11). В случае сварки с зазором можно применять специальной конструкции пакет, обеспечивающий размещение армирующего волокна на определенном расстоянии от матрицы.

Рисунок 11 – Принципиальная схема сварки композиционного материала:

1 – основание; 2 – основная пластина матрицы; 3 – арматура; 4 – метаемая

пластина матрицы; 5 – заряд в.в.; 6 – детонатор

В большинстве случаев при сварке взрывом ВКМ используется “непривариваемая” массивная ударная пластина, которая служит источником энергии и позволяет получать удар с сильным импульсом на подготовленную заготовку композиционного материала.

5 Упрочнение деталей горно-обогатительного оборудования

Упрочнение зубьев ковшей экскаваторов. При разработке технологии упрочнения особенно важно выбрать схему взрывного нагружения, позволяющую максимально повысить износостойкость обрабатываемых деталей и выбраковать детали со скрытыми дефектами литья, не нарушая качественные.

В настоящее время применяется схема с односторонним нагружением режущей части зубьев, а также с двухсторонним нагружением. Инициирование накладного заряда ВВ в обеих схемах осуществляется из носка зуба. После упрочнения износостойкость зубьев увеличилась на 23 и 28% соответственно. При инициировании заряда из носка зуба в схеме с двухсторонним нагружением при столкновении ударных волн, идущих с противоположных сторон зуба, на оси симметрии реализуются условия, подобные условиям, возникающим при отражении ударных волн от абсолютно жестокой границы, т.е. границы, полностью исключающей какую-либо деформацию. Позади фронта ударной волны движение частиц приводит к мгновенному сжатию материала и создает сжимающее напряжение. В области, лежащей за отраженной ударной волной, материал получает растягивающее напряжение.

Важным фактором, который необходимо учитывать при выборе схемы взрывного нагружения, является также характер износа зуба в процессе его эксплуатации. Правильный выбор места установки заряда позволит избежать перерасхода ВВ.

Упрочнение взрывом броней конусных дробилок. При упрочнении броней конусных дробилок, взрывному нагружению подвергают лишь наиболее изнашиваемую поверхность – кольцо в широкой части конуса шириной 350 мм.

Для взрывного упрочнения применяют две схемы нагружения – сегментную и кольцевую. В сегментной схеме упрочняемая поверхность нагружается в несколько приемов путем поочередного подрыва на ней одиночных трапециевидных зарядов листового ВВ. Основной недостаток этой схемы – возможность возникновения эллипсности брони. Поэтому на практике чаще применяют кольцевую схему упрочнения. По этой схеме заряд листового ВВ располагается на упрочняемой поверхности в виде незамкнутого узкого кольца. Разрыв на кольце осуществляют для того, чтобы избежать трещины в месте встречи ударных волн, движущихся на встречу одна другой. Ширина одного кольца выбирается практическим путем. Подрыв на поверхности брони кольцевого заряда не должен вести к возникновению трещин в теле брони.

Продолжительность эксплуатации упрочненных броней конусных дробилок увеличивается в 1,2-1,8 раза в зависимости от крепкости, абразивности и кусковатости перерабатываемых руд.

Упрочнение взрывом крестовин стрелочных переводов. Износ крестовин стрелочных переводов происходит в основном из-за истирающих нагрузок. Повышение твердости металла крестовины путем взрывного нагружения позволяет значительно повысить сопротивление крестовины абразивному износу. По данным исследований срок службы крестовин после взрывной обработки увеличился в 2-3 раза.