Матрица для штамповки взрывом

Вот тогда-то ленинградские ученые и инженеры всемирно известного Кировского завода и разработали оригинальные методы взрывной штамповки. Технология процесса стала выглядеть так. Железобетонный блок состоит из двух частей: нижняя – матрица, имеющая полость по форме детали, верхняя – крышка с вмонтированным в нее патронником. Патронник заряжается обычным охотничьим порохом, между крышкой и матрицей устанавливаются специальная смягчающая прокладка и металлический лист заготовки. Выстрел и в считаные доли секунды высокое давление пороховых газов вгоняет заготовку в матрицу.

Причем чем заготовка толще, чем проще ее оказалось штамповать. Мгновенно нарастающие давление меняются сами свойства металла. Хрупкие, плохо деформируемые материалы начинают течь, словно жидкость.

Ну а на случай, если вдруг какая заготовка закапризничает, весь блок с матрицей помещают в глубокий бассейн. Вода не только усиливает ударную волну, но как бы смягчает ее. А заодно и глушит грохот взрыва.

Поначалу, конечно, производственники с некоторой опаской отнеслись к такому нововведению: все-таки заводской цех – не полигон для стрельбы и взрывов. Однако многочисленные эксперименты, строго выверенные формулы и методики расчетов количества взрывчатого вещества, применяемого в том или ином случае, строгое соблюдение техники безопасности привело к тому, что на некоторых производствах ныне можно видеть нечто вроде цирковых фокусов.

Представьте себе цилиндрический сосуд с толстыми стенками, наполненный водой. На дне сосуда – слой песка в несколько сантиметров. На песок укладывают профилированную матрицу, на нее – заготовку. К контейнеру подходит человек и стреляет в воду из обыкновенного пистолета или даже дробовика. Легкий всплеск жидкости, и вот уже из контейнера достают готовую деталь.

А весь «фокус» в том, что пуля или дробь, врезаясь в воду, заставляет жидкость динамически сжиматься, создавая ударную волну. Она нажимает на заготовку, заставляя ее деформироваться. Причем позади пули образуются пузыри, каверны, которые схлопываясь, опять-таки порождают серию гидравлических ударов, «дожимающих» деталь. И все это опять-таки в считаные доли секунды.

Демонстрация детонации. «Всем, казалось бы, хороша взрывная штамповка, но есть и у нее своя “ахиллесова пята”, – продолжал рассказ Крюков. – Согласно “Единым правилам безопасности при взрывных работах” при ее использовании сразу же возникает необходимость в специально обученных людях, отдельных складских помещениях, особых транспортных средствах… Со взрывчаткой, с порохом не шутят!»

А нельзя ли чем-то заменить взрывчатые вещества? Думали, технологи думали и решили вместо пороха взрывать газовые смеси – например, бутан, пропан, ацетилен, природный газ в смеси с кислородом или воздухом.

Эти газы дешевы, доступны, куда привычные для производственников, часто использующих их для нагрева заготовок, при производстве сварочных работы и т. д. Да и по калорийности они намного превосходят многие виды взрывчатки. Скажем, при сгорании килограмма дымного пороха выделяется всего 720 килокалорий, килограмм тротила – 1010, а килограмм, например, водородно-кислородной смеси дает уже 3800 килокалорий.

Все, казалось бы, хорошо. Однако уже первые опыты с «газовой взрывчаткой» обескуражили специалистов. Оказалось, что при взрыве газа давление во взрывной камере нарастает не скачком, как при пороховом заряде, а слишком плавно. В итоге заготовка «недодавливалась», получался брак. Что делать?

Пришлось технологам обратиться за помощью к ученым. Специалисты Института химической физики РАН проанализировали ситуацию и пришли к выводу: надо взрыв заменить детонацией.