Лит.: Сварка взрывом, «Сварочное производство», 1962, № 5; Райнхарт Дж. С., Пирсон Дж. Взрывная обработка металлов, пер. с англ., М., 1966.
Схема взрывной сварки: 1 — неподвижная деталь (мишень); 2 — подвижная (метаемая) деталь; 3 — опорная плита; 4 — заряд; 5 — детонатор.
Взрывное упрочнение металла
Взрывно'е упрочне'ние мета'лла, изменение механических свойств металла под действием ударной волны путём его деформации (см. также ст. Упрочнение ). В качестве самостоятельного процесса В. у. м. известно с начала 50-х гг. 20 в. Ударная волна в металле возникает в результате взрыва контактного заряда взрывчатого вещества. В. у. м. происходит также как побочный эффект при штамповании и сварке взрывом. Ударная волна в 10—50 Гн/м 2 (100—500 тыс. кгс/см 2 ) вызывает большие скорости деформации металла при высоком уровне напряжения, что приводит к интенсивному развитию пластических сдвигов в микрообъёмах (см. Дислокации , Дефекты металлов ). При этом плотность дефектов и, следовательно, упрочнение оказываются значительно большими, чем при деформации в обычных условиях (т. е. при невысокой скорости деформации). Качество упрочнения зависит от давления на фронте ударной волны и свойств металла. При В. у. м. твёрдость и прочность увеличиваются, пластичность и ударная вязкость уменьшаются. Например, в высокомарганцовистой стали Г13Л ударные волны 20 Гн/м 2 (200 тыс. кгс/см 2 ) повышают твёрдость с 200—220 до 300—350 НВ, предел прочности с 6,0 до 10,0 Мн/м 2 . и уменьшают ударную вязкость с 1700 до 950 кдж/м 2 , относительное удлинение при разрыве с 15 до 7%. Основные особенности В. у. м. — малое остаточное изменение размеров упрочняемого изделия (до 2—5% в зависимости от технологии) и большая глубина, на которой осуществляется изменение свойств материала (до 50—100 мм , в зависимости от высоты заряда или толщины ударяющей пластины). В. у. м. используется для увеличения износостойкости сердечников ж.-д. крестовин, зубьев ковшей экскаваторов, щёк и молотков дробилок, вкладышей подшипников и т.д. Срок службы деталей, упрочнённых взрывом, увеличивается в 1,5—2 раза. Взрывная деформация может быть предварительной операцией для последующего изменения структуры металла отжигом.
Лит.: Райнхарт Дж. С. и Пирсон Дж., Поведение металлов при импульсных нагрузках, пер. с англ., М., 1958; Дерибас А. А., Матвеенков Ф. И., Соболенко Т. М., Упрочнение взрывом высокомарганцовистой стали Г13Л, «Физика горения и взрыва», 1966, № 3; Response of metals to high velocity deformation, v. 9, N. Y., 1960.
А. А. Дерибас, Т. М. Соболенко.
Взрывно'е штампова'ние, штампование металлов, главным образом листовых, при котором давление создаётся энергией взрыва бризантного взрывчатого вещества, пороха или газовой смеси через передающую (промежуточную) среду. Принципиальное отличие В. ш. от обычного — в мгновенном (мсек и мксек ) приложении к деформируемому металлу больших механических напряжений, значительно превышающих предел упругости данного металла. Качество изделий по точности и физико-механическим свойствам не уступает, а часто и превосходит качество изделий, отштампованных на прессах. В. ш. предложено в Харьковском авиационном институте в 40-х гг., а в середине 50-х гг. широко применялось при изготовлении крупногабаритных деталей ракет и самолётов. Различают несколько видов установок для В. ш.: через жидкую передающую среду, чаще всего воду (рис. 1 ); через газовую среду; в атмосфере разреженного газа или в вакуумной камере. Материалом для штампов (матриц) при мелкосерийном производстве деталей с помощью взрывчатых веществ служат мягкие стали, алюминий, цинк, пластмассы, армобетон и др. материалы; при крупносерийном производстве штампы изготовляют из обычных штамповых и инструментальных сталей. Простейшая установка для В. ш. представляет собой углублённый в землю железобетонный с металлической облицовкой бассейн с водой. Матрица с расположенным над ней зарядом полностью погружается в воду и производится взрыв.
В. ш. в бассейнах сопряжено с рядом недостатков, препятствующих его широкому распространению (необходимо каждый раз или опускать в воду многотонную матрицу, или откачивать воду из бассейна, а потом наполнять его вновь; выплеск воды силой взрыва и сейсмические колебания грунта затрудняют В. ш. в бассейнах внутри зданий и вынуждают чаще всего производить его на открытых полигонах). Этих недостатков лишено безбассейновое В. ш., выполняемое в подвижных (рис. 2 ) или стационарных камерах; вода находится только между зарядом и заготовкой, а остальное пространство бронекамеры заполнено воздухом, значительно ослабляющим ударную волну. В микробассейн с водой, образованный прижимным кольцом, укладывается плоский заряд бризантного взрывчатого вещества. В торцевых стенках бронекамеры сделаны вырезы, и в момент взрыва они закрываются неподвижными стенками, укреплёнными на фундаменте с помощью контрфорсов. Вырезы в торцевых стенках дают возможность одной бронекамерой обслужить два и более рабочих места, экономя площадь цеха. Безбассейновое В. ш. — перспективный процесс, позволяющий снизить трудоёмкость изготовления деталей по сравнению со штампованием на прессах до 10 раз, в 20 раз уменьшить капитальные затраты и резко сократить сроки организации производства. В. ш. каждой детали может производиться крупными зарядами за один взрыв (так называемое одноимпульсное В. ш.), серией малых зарядов (так называемое многоимпульсное В. ш.). Многоимпульсное В. ш. иногда осуществляется автоматически, с подачей зарядов из специального подающего бункера.
Лит.: Пихтовников Р. В., Завьялова В. И., Штамповка листового металла взрывом, М., 1964; Степанов В. Г., Шавров И. А., Импульсная металлообработка в судовом машиностроении, Л., 1968.
Р. В. Пихтовников.
Схема штампования в воде: 1 — заготовка; 2 — матрица; 3 — ёмкость с водой; 4 — заряд взрывчатого вещества.
Подвижная бронекамера для безбассейнового штампования взрывом: 1 — крышка; 2 — корпус; 3 — автомобильные колеса; 4 — уголковые рельсы; 5 — фундамент; 6 — металлический лист; 7 — матрица; 8 — плоский заряд взрывчатого вещества; 9 — микробассейн с водой.
Взрывно'й кла'пан, устройство для предотвращения разрушения энергетических установок в случае взрыва горючих газов, угольной пыли и др. В. к. представляет собой отверстие (окно, лаз и т.д.) во взрывоопасных элементах энергетических установок, закрытое дверцами или материалом (асбестовое полотно и др.), легко разрушающимися во время взрыва. В. к., соединённый с отводом для газов, предохраняет обслуживающий персонал от ожогов. В. к. оборудуются топочные камеры, газоходы паровых котлов и печей, система пылеприготовления и др.
Взрывны'е рабо'ты, работы в народном хозяйстве, выполняемые воздействием взрыва на естественные (горные породы, древесина, лёд) или искусственные (бетон, каменная и кирпичная кладка, металлы и др.) материалы с целью контролируемого их разрушения и перемещения или изменения структуры и формы. В. р. осуществляются с помощью взрывчатых веществ (ВВ) и средств взрывания, создающих начальный импульс для возбуждения взрыва ВВ (капсюли-детонаторы с огнепроводным шнуром, электродетонаторы), а также передающих начальный импульс на требуемое расстояние (например, детонирующий шнур ). Для размещения ВВ внутри разрушаемого объекта (заряжания) предварительно создаётся полость (шпур , скважина , камера), как правило, бурением , поэтому совокупность процессов для выполнения взрывов часто называют буро-взрывными работами. Дозированное количество ВВ, помещённое в полость или на поверхность разрушаемого объекта и снабженное средством взрывания, называется зарядом .
Область применения В. р. обширна, наибольшего объёма они достигают в горном деле: для сейсмической разведки полезных ископаемых; при вскрытии месторождений (например, направленные взрывы на выброс и сброс); при добыче твёрдых полезных ископаемых взрывная отбойка отделяет породу от горного массива, попутно дробя и перемещая её. В строительстве В. р. производят для планировки строительных площадок, рыхления мёрзлых и скальных грунтов, удаления валунов и пней, для образования выемок, котлованов, насыпных и камненабросных плотин, для сооружения дорожных и гидротехнических тоннелей, разрушения временных перемычек и др. В. р. используются при реконструкции для обрушения подлежащих сносу зданий и сооружений, разрушения фундаментов оборудования внутри действующих цехов. В водном хозяйстве В. р. выполняются для углубления дна водоёмов и фарватеров рек, спрямления и очистки русла рек, уничтожения порогов и перекатов, ликвидации заторов льда в период осеннего ледостава, пропуска льда под мостами, охраны от льда сооружений и ликвидации ледяных заторов в период весеннего ледохода и т.п. В полярных условиях В. р. используются для разрушения ледяных полей и торосов, освобождения вмёрзшего в лёд судна и др. В металлургической промышленности В. р. проводят для упрочнения металла, штамповки сложных деталей из листа, резки и сварки металла (см. Взрывное упрочнение металла , Взрывное штампование , Взрывная сварка ), установки заклёпок в труднодоступных местах, очистки литья от окалины и ржавчины, разрушения «козлов» — глыб застывшего металла, дробления шлаков и разделки крупного металлолома. В химической промышленности В. р. служат для корчёвки пней — сырья канифольно-скипидарных заводов. В сельском и лесном хозяйствах применяют валку деревьев взрывом для образования защитных полос, предотвращающих распространение лесных пожаров; В. р. используют: для подготовки пахотных площадей расчисткой их от камней, пней и кустарников; глубокой вспашки; рытья ям под посадку плодовых деревьев; осушения заболоченных мест взрыванием водонепроницаемого слоя; образования канав при оросительных и осушительных работах. В нефте- и газодобывающей промышленности В. р. ликвидируют аварии бурового инструмента; повышают дебит нефти из пласта путём взрывания торпед в скважинах; воздвигают искусственные дамбы и острова в местах подводной добычи; создают подземные хранилища нефти методом уплотнения глинистых грунтов взрывом. Взрывы применяются для ликвидации пожаров нефтяных и газовых скважин.
