1.3 Преимущества взрывного упрочнения

• малое остаточное изменение размеров упрочняемого изделия (до 2—5% в зависимости от технологии)

• большая глубина, на которой осуществляется изменение свойств материала (до 50—100 мм, в зависимости от высоты заряда или толщины ударяющей пластины).

• невысокая стоимость взрывчатых веществ

• простота транспортировки взрывчатых веществ

• упрочнение при помощи взрывчатых веществ можно производить практически при любой конструкции и любом расположении упрочняемых деталей (на большой высоте)

2 Технология упрочнения взрывом

2.1 Методы получения взрывных нагрузок

В первых исследованиях взрывного упрочнения были использованы две схемы упрочнения: ударными волнами, вызванными соударением метаемой пластинки с поверхностью упрочняемого металла и ударными волнами от контактных зарядов различных ВВ. В последнем случае упрочнение может достигаться как плоскими ударными волнами, так и скользящей детонацией (косые волны).

Метание пластин.

Для получения эффекта сильного упрочнения, в основном для исследовательских целей, обычно используется упрочнение ударной волной, порождаемой соударением пластин. В лабораториях для этой цели используются, как правило, плоские соударения.

При нормальном соударении (рисунок 1) давление однозначно определяется скоростью соударения и сжимаемостью соударяющихся материалов.

Для упрочнения весьма важен вопрос о толщине слоя, в котором возникают высокие давления. Поскольку движение за фронтом ударной волны дозвуковое, ударную волну догоняет разгрузка со свободной поверхности, и зона существования высоких давлений имеет конечную толщину.

Рисунок 1– Схема упрочнения металлов ударными волнами от соударения с метаемой пластиной. Нормальное соударение. 1– упрочняемый образец; 2– заряд ВВ;4 –детонатор; 5 – метаемая пластина.

При косом соударении, изменяя угол соударения и скорость точки контакта можно при одном и том же заряде и метаемой пластине изменять в широких пределах давления в точке контакта. В этом случае, давления существенно зависит от того, является ли фазовая скорость точки контакта дозвуковой или сверхзвуковой.

Рисунок 2 – Схема упрочнения металлов ударными волнами от соударения с метаемой пластиной. Косое соударение. . 1– упрочняемый образец; 3– заряд ВВ; 2 – метаемая пластина.

Контактный взрыв.

При контактных зарядах давление во фронте ударных волн определяется скоростью детонации, а увеличение веса заряда приводит лишь к увеличению длительности взрывной нагрузки.

При плоском нагружении, когда ударный фронт выходит на поверхность образца, он распадается на две самостоятельные волны, одна из которых зависит от свойств материала, называется упругим предвестником и движется со скоростью продольных упругих волн, а вторая волна зависит от параметров взрывной системы и называется пластической волной. Пластические волны распространяются со скоростью, которая зависит как от свойств материала, так и от начального давления.

Рисунок 3 – Схема упрочнения металлов ударными волнами от контактных зарядов (плоская волна). 1– упрочняемый образец; 2– заряд ВВ; 3 – генератор плоской волны; 4 –детонатор.

Самой используемой схемой для упрочнения металлов является нагрузка скользящей детонационной волной контактных зарядов. В этом случае в основных чертах повторяется ударно-волновая ситуация, описанная для плоского случая, с той разницей, что упругий предвестник, как и пластическая волна, расположены под разными углами к свободной поверхности и двигаются с точкой нагружения

Рисунок 4 – Схема упрочнения металлов ударными волнами от контактных зарядов (косая волна). 1– упрочняемый образец; 2– заряд ВВ;

4 –детонатор.