爆炸加工




baozha jiagong
爆炸加工
explosive working

   以炸药（或火药和可燃气体）为能源把金属毛坯加工成型或焊接在一起的加工工艺。爆炸加工过程是炸药化学能转化为机械能的过程。 常用的炸药为TNT、硝铵炸药、导爆索和塑料（或橡胶）炸药等。由于炸药爆炸是快速过程，所以与常规加工方法(例如液压、冲压)相比,爆炸加工具有压力大、变形速度大、加工时间短,因而功率亦大等特点，所以是一种高能率加工方法。例如，把直径一米的毛坯加工成为封头,用水压机生产时,作用于毛坯的平均压力为几十个大气压 （1大气压＝101325帕），成型时间为十几秒；而在爆炸成型时，作用于毛坯的平均压力为几千个大气压，成型时间约为 1/100秒。由于毛坯成型所需能量在两种情形下基本相等，所以爆炸成型的平均有效功率就比常规方法大10倍。  
   爆炸加工应用范围较广，主要有爆炸成型、爆炸焊接、爆炸硬化、高速模锻等几个方面。
   爆炸成型  钣金零件的拉深、 胀形、 卷边、翻口、冲孔、压梗、弯曲和校形等，都可用爆炸成型来完成。这是爆炸加工应用最成熟的一个方面。图1 [爆炸成型装置示意图]为几种爆炸成型装置的示意图，分别表示用爆炸成型方法制造拉深件（如封头）、胀形件（如喷气发动机的喷管）和平板件（如波纹板）。
   炸药一般放置水中，不和毛坯直接接触。爆炸压力通过水传递。有时为了防止毛坯起皱，也用砂作传压介质以增加毛坯表面的摩擦阻力。一般不用空气作传压介质，因它的传压能力太小。在有模爆炸成型时，由于毛坯变形速度较快,通常应将模腔内空气抽空,否则空气受压缩产生的高压会使零件破坏。如果模具设计合理，工艺参数(包括药形、药量、药位、水深、压边力等)选择恰当，只要引爆炸药，就能在瞬间(1米封头约需1毫秒)形成一个与模壁贴合良好的零件。
   爆炸成型原理  以圆板自由拉深加工工艺为例。圆板中心点位移与时间关系的试验结果如图2 [圆板中心点位移－时间曲线]所示。从图中可以看出，爆炸成型时间很短，有两次加速过程，这就是爆炸成型中所谓“二次加载”的典型现象。机理如下：炸药起爆后，激波在水中传播，达到板壳内壁时发生反射。板壳在激波作用下迅速变形，向外运动，这是第一次加载。反射波最初表现出刚性反射的压缩性质，而后表现为稀疏性质。同时入射波又剧烈地衰减，因此，在板壳附近水中某处开始呈现拉伸状态。水不能承受拉力，因而产生空泡，阻止压力的下降，这称为空化现象。此后，空化区不断在水中扩张，因空化而被拉断的水利用已获得的动能向外作等速运动，赶上前方由于受变形阻力影响而减速的板壳，并不断给板壳补充动量使其继续运动。在某一时刻，空化区终止发展。与此同时，空化区内侧的水体在高压的爆炸气体推动下向外加速膨胀，追上一部分正在运动的空化水。最后在某时刻，内外两个速度不同的大水体进行碰撞，外水体和板壳的速度突然增加，这就是第二次加载。从此以后，板壳在变形阻力作用下，逐渐减速直至完成变形。就整个变形过程而言，碰撞后的变形量和变形时间都大于碰撞前。
   爆炸成型模型律  爆炸成型的工艺参数常常用模型试验的方法确定。理论和实验都表明爆炸成型满足几何相似律。只要在模型和原型中采用品种相同的炸药、传压介质和几何形状相似的板料，板料在爆炸以后的形状也相似。成型量同毛料的特征长度、特征厚度 和炸药量之间存在确定的函数关系：
               [15-01]。薄壁零件的成型满足更为简单的能量相似律：
               [15-02]。模型试验必须遵守上述几何相似律或能量相似律。
   爆炸成型的光洁度、精度和模具  在爆炸成型时，零件以很高的速度贴模，零件与模具之间产生较大的碰撞压力。因此，只要模具内表面光洁度高，零件贴模面光洁度也就较高。同时，大的碰撞力使模具内表面产生大的弹性变形,毛坯经碰撞和辗压后展开面积有所增加,

[1] [2]  下一页



文章出处XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/article/baike/wli/2008/XXXXXXXXXXXXXXXXXXml