RU2099160C1

RU2099160C1 - Method of explosive gas forming and device for its embodiment

Info

Publication number: RU2099160C1
Application number: RU95110483A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Ольховский
Original assignee: Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики; Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering, instrumentation engineering, construction industry; may be used in manufacture of metal bodies and shells of various applications. SUBSTANCE: simultaneously with building-up the pressure of combustible gas mixture onto one side of blank, counterpressure of the same value is exerted on the blank other side, and then it is relieved by pulses during the time of detonation of gas mixture and/or time of action of shock wave or explosion products on blank. These operations are accomplished with the help of device having die with one or more openings in bottom part, explosion chamber with gas piping and valves and member of detonation initiation valve for supply of gas or fluid under pressure to die, and unit of die pulse evacuation tightly joined with die bottom part. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением с использованием энергии ударной волны и разогретых продуктов взрыва, образующихся при детонации горючей газовой смеси, и предназначено, преимущественно, для листовой штамповки высокопрочных и коррозионностойких титановых сплавов при изготовлении корпусов, емкостей, оболочек, обтекателей и тому подобных изделий в химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, авиационной и других отраслях промышленности. Изобретение может быть использовано также для листовой штамповки нержавеющей стали, алюминиевых, магниевых и других сплавов, в том числе и при изготовлении изделий бытового назначения, например ванн, раковин, моек и т.п. The invention relates to the field of metal forming using shock wave energy and heated explosion products resulting from the detonation of a combustible gas mixture, and is intended primarily for sheet stamping of high-strength and corrosion-resistant titanium alloys in the manufacture of casings, containers, shells, fairings and the like in chemical, oil refining, metallurgical, aviation and other industries. The invention can also be used for sheet stamping of stainless steel, aluminum, magnesium and other alloys, including in the manufacture of household products, such as bathtubs, sinks, sinks, etc.

В настоящее время актуальной является задача изготовления деталей различных агрегатов химической, нефтеперерабатывающей, металлургической и других отраслях промышленности из высокопрочных и коррозионностойких титановых сплавов, а также из нержавеющих сталей, никелевых и хромоникелевых сплавов. Детали из листовых заготовок данных материалов изготавливают, как правило, в горячем состоянии на листоштамповочных механических и гидравлических прессах. Однако все более широкое распространение получают беспрессовые методы импульсной листовой штамповки, основанные на использовании энергии детонации горючих газовых смесей. Currently, the urgent task is to manufacture parts of various units of the chemical, oil refining, metallurgical and other industries from high-strength and corrosion-resistant titanium alloys, as well as from stainless steels, nickel and chromium-nickel alloys. Details from sheet blanks of these materials are made, as a rule, in a hot state on sheet stamping mechanical and hydraulic presses. However, non-press methods of pulsed sheet stamping based on the use of detonation energy of combustible gas mixtures are becoming more widespread.

Известен способ газовой детонационной штамповки, при котором на заготовку воздействуют ударной волной и разогретыми продуктами взрыва, образующимися при детонации горячей газовой смеси, находящейся под заданным начальным давлением с одной из сторон заготовки [1]
Известно устройство для газовой детонационной штамповки, содержащее матрицу с по меньшей мере одним отверстием в данной части и взрывную камеру с арматурой подвода горючей газовой смеси и элементом инициирования детонации [1]
В связи с тем, что давление в детонационной (ударной) волне зависит от начальных значений давления и плотности горючей газовой смеси в соответствии с соотношением
P = P_o+ρ_oDU,
где P давление в детонационной волне;
P₀, ρ_o начальные давление и плотность горючей газовой смеси, соответственно;
D скорость детонации;
U массовая скорость;
то путем увеличения начального давления, а, следовательно, и начальной плотности смеси, достижимо высокоинтенсивное ударноволновое воздействие на заготовку.A known method of gas detonation stamping, in which the workpiece is subjected to a shock wave and heated explosion products formed during the detonation of a hot gas mixture under a predetermined initial pressure from one side of the workpiece [1]
A device for gas detonation stamping, containing a matrix with at least one hole in this part and an explosive chamber with valves for supplying a combustible gas mixture and an element for initiating detonation [1]
Due to the fact that the pressure in the detonation (shock) wave depends on the initial values of pressure and density of the combustible gas mixture in accordance with the ratio
P = P _o + ρ _o DU,
where P is the pressure in the detonation wave;
P ₀ , ρ _{o the} initial pressure and density of the combustible gas mixture, respectively;
D detonation velocity;
U mass speed;
then by increasing the initial pressure, and, consequently, the initial density of the mixture, a high-intensity shock-wave effect on the workpiece is achievable.

Однако при достаточно высоком начальном давлении горючей газовой смеси во взрывной камере над заготовкой полость матрицы под заготовкой вакуумирована или заполнена воздухом под атмосферным давлением. При этом заготовка в исходном состоянии находится под односторонней статической нагрузкой значительной величины. Под действием этого статического давления происходит частичная холодная деформация (прогиб) заготовки в полость матрицы. Деформация в холодном состоянии приводит к существенному упрочнению, нагартовке материала и значительной потери им пластичности. При последующем воздействии на такую упрочненную заготовку ударной волной и разогретыми продуктами взрыва происходит ее врыв без достижения требуемой вытяжки. Удовлетворительный результат достигается лишь для заготовок сравнительно большой толщины, способных противостоять начальному статическому давлению горючей газовой смеси. Глубокопрофильная рельефная штамповка заготовок малой и умеренной относительных толщин из упрочняющихся материалов (титановые сплавы, нержавеющие стали и др. ) с помощью данного технического решения практически невозможна. Это сильно сужает диапазон доступных обработке высокопрочных листовых материалов и существенно ограничивает технологические возможности способа. However, at a sufficiently high initial pressure of the combustible gas mixture in the explosive chamber above the workpiece, the matrix cavity under the workpiece is evacuated or filled with air under atmospheric pressure. In this case, the workpiece in its initial state is under a one-sided static load of a significant magnitude. Under the influence of this static pressure, a partial cold deformation (deflection) of the workpiece into the matrix cavity occurs. Cold deformation leads to significant hardening, hardening of the material and a significant loss of ductility. With the subsequent impact on such a hardened billet with a shock wave and heated explosion products, it breaks in without reaching the required hood. A satisfactory result is achieved only for workpieces of a relatively large thickness that can withstand the initial static pressure of the combustible gas mixture. Deep-profile embossing of blanks of small and moderate relative thicknesses from hardening materials (titanium alloys, stainless steels, etc.) using this technical solution is practically impossible. This greatly narrows the range available for processing high-strength sheet materials and significantly limits the technological capabilities of the method.

Заявляемое изобретение, таким образом, направлено на решение задачи по повышению технологичности процесса штамповки. Технический же результат при решении этой задачи выражается в предотвращении холодной деформации заготовки в исходном состоянии и исключении предварительной нагартовки обрабатываемого материала. The claimed invention, therefore, is aimed at solving the problem of improving the manufacturability of the stamping process. The technical result in solving this problem is expressed in the prevention of cold deformation of the workpiece in its original state and the exclusion of preliminary heating of the processed material.

Это достигается за счет того, что в способе газовой детонационной штамповки, состоящем в воздействии на заготовку ударной волной и разогретыми продуктами взрыва, образующимися при детонации горючей газовой смеси, находящейся при заданном начальном давлении с одной из сторон заготовки, согласно изобретению, одновременно с созданием начального давления горючей газовой смеси создают равное ему по величине противодавление с противоположной стороны заготовки с помощью жидкости или сжатого газа и импульсно снимают это противодавление в течение времени детонации смеси и/или времени воздействия на заготовку ударной волной и продуктами взрыва. This is achieved due to the fact that in the method of gas detonation stamping, which consists in exposing the workpiece to a shock wave and heated explosion products resulting from the detonation of a combustible gas mixture at a given initial pressure from one of the sides of the workpiece, according to the invention, simultaneously with creating an initial the pressure of the combustible gas mixture create equal in magnitude back pressure from the opposite side of the workpiece using liquid or compressed gas and pulse remove this back pressure in those the time of detonation of the mixture and / or the time of exposure to the workpiece by the shock wave and explosion products.

Для реализации способа устройство для газовой детонационной штамповки, содержащее матрицу с по меньшей мере одним отверстием в данной части и взрывную камеру с газовой арматурой и элементом инициирования детонации, согласно изобретению, снабжено вентилем подачи в полость матрицы под давлением газа или жидкости и герметично сочлененным с матрицей в области донной части узлом ее импульсного вакуумирования. При этом узел импульсного вакуумирования матрицы снабжен датчиком задействования элемента инициирования детонации, установленного во взрывной камере. Кроме того, узел импульсного вакуумирования матрицы выполнен в виде камеры, разделенной перегородкой на два отсека: отсек всасывания, сообщенный с полостью матрицы, и взрывной отсек, двух поршней, установленных с возможностью перемещения в упомянутых отсеках и соединенных между собой штоком, размещенным в отверстии, выполненном в перегородке по меньшей мере одного стопорного элемента для фиксации размещенного в отсеке всасывания поршня в исходном положении, газового вентиля подачи горючей газовой смеси во взрывной отсек, газового вентиля стравливания из него продуктов взрыва и элемента инициирования детонации. To implement the method, a device for gas detonation stamping, comprising a matrix with at least one hole in this part and an explosive chamber with gas fittings and a detonation initiation element, according to the invention, is equipped with a valve for feeding into the cavity of the matrix under gas or liquid pressure and hermetically coupled to the matrix in the region of the bottom part by the node of its pulsed evacuation. In this case, the pulsed evacuation unit of the matrix is equipped with a sensor for activating the detonation initiation element installed in the explosive chamber. In addition, the pulsed evacuation unit of the matrix is made in the form of a chamber divided by a partition into two compartments: a suction compartment in communication with the matrix cavity, and an explosive compartment, two pistons mounted for movement in said compartments and interconnected by a rod placed in the hole, made in the partition of at least one locking element for fixing the gas valve for supplying the combustible gas mixture to the explosion compartment, gas vent, located in the suction section of the piston A bleed therefrom explosion products and detonation initiation element.

Именно снабжение устройства вентилем подачи в матрицу под давлением газа или жидкости и узлом ее последующего импульсного вакуумирования обеспечивает создание на заготовку противодавления в исходном состоянии и быстрое снятие этого противодавления в течение времени протекания детонации смеси и/или времени воздействия на заготовку ударной волной и продуктами взрыва. It is the supply of the device with a supply valve to the matrix under gas or liquid pressure and a unit for its subsequent pulsed evacuation that creates backpressure in the initial state and quickly removes this backpressure during the course of the detonation of the mixture and / or the time the shock wave and explosion products act on the workpiece.

Сущность решения иллюстрируют приведенные чертежи. The essence of the solution is illustrated by the drawings.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления способа; на фиг. 2 фиг. 4 схематически показаны этапы штамповки: на фиг. 2 установка заготовки в матрицу, заполнение взрывной камеры и камеры узла импульсного вакуумирования горючей газовой смесью, заполнения полости матрицы сжатым газом или жидкостью под давлением; на фиг. 3 подрыв горючей газовой смеси в камере узла импульсного вакуумирования и во взрывной камере, частичное снятие противодавления, воздействие на заготовку ударной волной; на фиг. 4 - дальнейшее снятие противодавления, воздействия на заготовку разогретыми продуктами взрыва и окончательная ее деформация в полость матрицы. In FIG. 1 shows a device for implementing the method; in FIG. 2 of FIG. 4 schematically shows the steps of stamping: in FIG. 2 installation of the workpiece in the matrix, filling the explosive chamber and the chamber of the pulsed evacuation unit with a combustible gas mixture, filling the matrix cavity with compressed gas or liquid under pressure; in FIG. 3 detonation of the combustible gas mixture in the chamber of the pulsed evacuation unit and in the explosive chamber, partial removal of back pressure, impact on the workpiece by a shock wave; in FIG. 4 - further removal of backpressure, impact on the workpiece with heated explosion products and its final deformation into the matrix cavity.

Устройство (фиг. 1) для осуществления штамповки по заявляемому способу состоит из матрицы 1, в которую помещается заготовка 2, взрывной камеры 3 и известного из [3] и описанного ниже узла 4 импульсного вакуумирования матрицы. The device (Fig. 1) for stamping according to the claimed method consists of a matrix 1, in which a blank 2 is placed, an explosive chamber 3 and a pulse matrix evacuation unit 4 known from [3] and described below.

Матрица 1 в данной части имеет одно или более сквозных отверстий 5 и снабжена вентилем 6 подачи под давлением газа или жидкости. Взрывная камера 3 снабжена газовым вентилем 7 подачи горючей газовой смеси, вентилем 8 стравливания продуктов взрыва и элементом 9 инициирования детонации. Матрица 1 и камера 3 соединены между собой с помощью болтов или гидроприжимов (на рисунке не показан). Заготовка 2 за счет уплотнительных прокладок 10, например, из вакуумной резины имеет герметичный контакт как с матрицей 1, так и с камерой 3. Узел 4 импульсного вакуумирования разделен внутри неподвижной перегородкой 11 на отсек всасывания 12, обращенный к матрице, и взрывную камеру 13. Внутри отсека 12 установлен поршень 14, а внутри камеры 13 - поршень 15. Поршни имеют обтюрирующие кольца 16 и соединены между собой жестким штоком 17, проходящим через перегородку 11. Уплотнительный вкладыш 18 обеспечивает герметичность разделения отсека 12 и камеры 13. Стенка отсека всасывания 12 снабжена одним или более подпоршневыми сквозными отверстиями 19 для выхода воздуха и дополнительно стопорными элементами 20 (например, электромагнитными) для жесткой фиксации поршня 14 в исходном состоянии. Внутри отсека 12 на перегородке 11 соосно со штоком 17 установлен демпфер 21. Для адаптации узла 4 импульсного вакуумирования к работе на горючей газовой смеси его взрывная камера 13 снабжена газовыми вентилем 22 подачи горючей газовой смеси, газовым вентилем 23 стравливания продуктов взрыва, элементом 24 инициирования детонации и уплотнительной прокладкой 25. Кроме того, узел 4 снабжен датчиком 26 (например, электроконтактным, пьезокерамическим и т.п. ) синхронного задействования элемента 9 инициирования детонации, установленного во взрывной камере 3. Узел вакуумирования 4 через прокладку 27 герметично, например, с помощью резьбы, присоединен к матрице 1 в ее донной части. При этом сквозные отверстия 5 матрицы 1 соединены с полностью отсека всасывания 12 узла вакуумирования. The matrix 1 in this part has one or more through holes 5 and is equipped with a gas supply valve 6 under pressure of gas or liquid. The blast chamber 3 is equipped with a gas valve 7 for supplying a combustible gas mixture, a valve 8 for venting the explosion products and an element 9 for initiating detonation. The matrix 1 and the chamber 3 are interconnected using bolts or hydraulic clamps (not shown in the figure). The workpiece 2 due to the sealing gaskets 10, for example, made of vacuum rubber, has tight contact with both the matrix 1 and the chamber 3. The pulse evacuation unit 4 is divided inside the stationary partition 11 into the suction compartment 12 facing the matrix and the blast chamber 13. A piston 14 is installed inside the compartment 12, and a piston 15 is installed inside the chamber 13. The pistons have obturating rings 16 and are interconnected by a rigid rod 17 passing through the baffle 11. The sealing insert 18 ensures a tight separation of the compartment 12 and the chamber 13. The walls the suction compartment 12 is equipped with one or more piston through holes 19 for air outlet and additionally locking elements 20 (for example, electromagnetic) for rigid fixation of the piston 14 in the initial state. A damper 21 is installed coaxially with the stem 17 inside the compartment 12 on the partition 11. To adapt the pulsed evacuation unit 4 to work on a combustible gas mixture, its explosive chamber 13 is equipped with a gas valve 22 for supplying a combustible gas mixture, a gas valve 23 for venting the explosion products, and a detonation initiation element 24 and a sealing gasket 25. In addition, the node 4 is equipped with a sensor 26 (for example, electrocontact, piezoceramic, etc.) synchronously activating the detonation initiation element 9 installed in the explosive chambers e 3. The pumping unit 4 through the gasket 27 is hermetically, for example, by means of a thread, attached to the matrix 1 in its bottom. In this case, the through holes 5 of the matrix 1 are connected to the entire suction compartment 12 of the vacuum unit.

Осуществляют штамповку следующими образом. Stamping is carried out as follows.

В посадочное место матрицы 1 помещают заготовку 2 (фиг. 1). Сочленяют матрицу со взрывной камерой 3 и плотно стягивают их между собой с помощью болтов или гидроприжимов (на рисунке не показаны). Поршень 14 отсека всасывания 12 узла вакуумирования 4 с помощью элементов 20 фиксируют в исходном положении вплотную к данной части матрицы 1. In the seat of the matrix 1 is placed blank 2 (Fig. 1). Joint the matrix with the explosive chamber 3 and tightly tighten them together using bolts or hydraulic clamps (not shown in the figure). The piston 14 of the suction compartment 12 of the vacuum unit 4 using the elements 20 is fixed in the initial position close to this part of the matrix 1.

Взрывную камеру 3 через газовый вентиль 7 и взрывную камеру 13 узла вакуумирования 4 через газовый вентиль 22 заполняют горючей газовой смесью, каждую под своим заданным начальным давлением (на фиг. 2). Одновременно с заполнением взрывной камеры 3 полость матрицы 1 под заготовкой 2 через вентиль 6 заполняют сжатым газом или жидкостью под давлением, равным давлению горючей газовой смеси в камере 3. За счет этого заготовка до воздействия на нее ударной волной и продуктами взрыва сохраняется в недеформированной неупрочненном состоянии. The blast chamber 3 through the gas valve 7 and the blast chamber 13 of the evacuation unit 4 through the gas valve 22 is filled with a combustible gas mixture, each under its predetermined initial pressure (in Fig. 2). Simultaneously with the filling of the explosive chamber 3, the cavity of the matrix 1 under the workpiece 2 through the valve 6 is filled with compressed gas or liquid at a pressure equal to the pressure of the combustible gas mixture in the chamber 3. Due to this, the workpiece is stored in an undeformed unstressed state until it is exposed to it by the shock wave and the explosion products .

С помощью элемента инициирования детонации 24 возбуждают детонацию горючей газовой смеси во взрывной камере 13 (фиг. 3). Задействуют стопорные элементы 20 и освобождают от захвата поршень 14. Под действием ударной волны и расширяющихся продуктов взрыва в камере 13 проходит в движение поршень 15 и замыкает датчик 26 задействования элемента 9 инициирования детонации во взрывной камере 3. Возбуждается детонация смеси в камере 3. Жестко связанный с поршнем 15 поршень 14 также проходит в движение и создает разрежение в отсеке всасывания 12. Воздух из подпоршневого пространства отсека 12 выдавливается наружу через отверстия 19. Жидкость или сжатый газ из полости матрицы 1 под заготовкой 2 через отверстие 5 устремляется в расширяющийся объем отсека всасывания 12. Противодавление на заготовку 2 уменьшается. Ударная волна и разогретые продукты взрыва в камере 3 воздействуют на заготовку 2 и прогибают ее в полость матрицы 1. Using the detonation initiating element 24, the detonation of the combustible gas mixture is excited in the explosive chamber 13 (Fig. 3). The locking elements 20 are activated and the piston 14 is released from capture. Under the action of the shock wave and expanding explosion products, the piston 15 moves in the chamber 13 and closes the sensor 26 of the activation of the detonation initiation element 9 in the explosive chamber 3. The detonation of the mixture in the chamber 3 is excited. with the piston 15, the piston 14 also moves and creates a vacuum in the suction compartment 12. Air from the sub-piston space of the compartment 12 is squeezed out through the openings 19. Liquid or compressed gas from the cavity of the matrix 1 p d workpiece 2 through the hole 5 flows into the expanding volume of the suction chamber 12. Back pressure on the workpiece 2 is reduced. The shock wave and the heated explosion products in the chamber 3 act on the workpiece 2 and bend it into the cavity of the matrix 1.

Поршень 14 достигает крайнего от матрицы 1 положения (фиг. 4). В полость матрицы 1 происходит разрежение сжатого газа до требуемой величины (за счет соответствующего объема отсека всасывания 12) или полная эвакуация из нее жидкости. Противодавление на заготовку 2 практически исчезает. Под давлением продуктов детонации смеси, находящихся во взрывной камере 3, заготовка 2 окончательно вдавливается в полость матрицы 1. The piston 14 reaches the extreme position from the matrix 1 (Fig. 4). In the cavity of the matrix 1, there is a rarefaction of the compressed gas to the required value (due to the corresponding volume of the suction compartment 12) or complete evacuation of the liquid from it. The back pressure on the workpiece 2 almost disappears. Under the pressure of the detonation products of the mixture in the explosive chamber 3, the workpiece 2 is finally pressed into the cavity of the matrix 1.

Через газовый вентиль 8 и газовый вентиль 23 стравливают продукты взрыва соответственно из камеры 3 и из камеры 13. Отсоединяют камеру 3 от матрицы 1 и извлекают отштампованное изделие. Through the gas valve 8 and the gas valve 23, the products of the explosion are vented from the chamber 3 and from the chamber 13, respectively. The chamber 3 is disconnected from the matrix 1 and the stamped product is removed.

При осуществлении штамповки в соответствии с данным способом листовая заготовка даже очень небольшой толщины (составляющей, например, десятые доли миллиметра) при сравнительно высоком (десятки атмосфер) начальном давлении горючей газовой смеси, находящейся с ней в непосредственном контакте, сохраняется до момента начала вытяжки в ненагруженном состоянии. При этом исключается квазистатическая холодная деформация материала заготовки, сохраняются неизменными его кристаллическая структура и пластические свойства. When stamping in accordance with this method, a sheet blank of even a very small thickness (component, for example, tenths of a millimeter) at a relatively high (tens of atmospheres) initial pressure of the combustible gas mixture in direct contact with it, is stored until the start of drawing in an unloaded condition. In this case, quasistatic cold deformation of the workpiece material is excluded, its crystalline structure and plastic properties remain unchanged.

Способ может быть реализован только с помощью заявляемого устройства. Устройство не требует использования редких или труднодоступных материалов и может быть изготовлено практически на любом машиностроительном или металлообрабатывающем предприятии. Возможно автоматизация способа. The method can only be implemented using the inventive device. The device does not require the use of rare or hard-to-reach materials and can be manufactured at almost any machine-building or metal-working enterprise. Perhaps the automation of the method.

В качестве горючего компонента газовой смеси могут быть использованы водород, ацетилен, метан, пропан и другие горючие газы, в качестве окислителя кислород или атмосферный воздух. As the combustible component of the gas mixture can be used hydrogen, acetylene, methane, propane and other combustible gases, oxygen or atmospheric air as an oxidizing agent.

Для создания противодавления в полости матрицы предпочтительна жидкость
вода, легкие масла, водно-масляная эмульсия и т.п. Может быть использован сжатый воздух.Liquid is preferred to create back pressure in the matrix cavity.
water, light oils, oil-water emulsion, etc. Compressed air may be used.

Расстояние от датчика задействования элемента инициирования детонации, установленного во взрывной камере над заготовкой, до замыкающего его поршня может быть различным и зависит от конкретного быстродействия узла вакуумирования (скорости движения спаренных поршней под действием продуктов взрыва). Задействование элемента инициирования детонации может осуществляться как непосредственно от этого датчика, так и через электронную линию задержки через интервал времени, необходимый для обеспечения требуемой синхронизации подрыва. Подобные линии задержки широко известны и выпускаются радиоэлектронной промышленностью. The distance from the activation sensor of the detonation initiation element mounted in the explosive chamber above the workpiece to the piston closing it can be different and depends on the specific speed of the evacuation unit (the speed of the paired pistons under the action of the explosion products). The detonation initiation element can be activated either directly from this sensor or via an electronic delay line at a time interval necessary to provide the required detonation synchronization. Such delay lines are widely known and produced by the electronics industry.

Пример. Из листа титанового сплава марки ВТ1-00 толщиной 2 мм вырезали круговую заготовку диаметром 380 мм. Example. A circular blank with a diameter of 380 mm was cut from a sheet of titanium alloy of VT1-00 grade 2 mm thick.

Поместили заготовку в матрицу с полостью диаметром 306 мм и глубиной 130 мм, изготовленную из ударостойкой термообработанной стали ОХН3МА. The workpiece was placed in a matrix with a cavity with a diameter of 306 mm and a depth of 130 mm, made of shock-resistant heat-treated steel OKHN3MA.

Матрица снабжена вентилем подачи в нее жидкости под давлением и девятью сквозными отверстиями диаметром 10 мм в данной части. The matrix is equipped with a valve for supplying liquid to it under pressure and nine through holes with a diameter of 10 mm in this part.

Со стороны донной части матрица сочленена с изготовленным из стали узлом импульсного вакуумирования, имеющим цилиндрический отсек всасывания диаметром 420 мм и глубиной 200 мм и взрывную камеру объемом 7 дм³. Поршень, установленный в отсеке всасывания, зафиксирован вплотную к матрице с помощью трех равномерно расположенных по окружности электромагнитных стопорных элементов. Взрывная камера узла вакуумирования снабжена газовым вентилем ВК-86 подачи горючей газовой смеси и высоковольтной свечой зажигания А17ДВ. В стенке камеры в подпоршневой области установлен электроконтактный датчик и газовый вентиль стравливания продуктов взрыва. Расстояние от нижней плоскости поршня до датчика 5 мм.On the bottom side, the matrix is coupled to a pulsed evacuation unit made of steel, which has a cylindrical suction compartment with a diameter of 420 mm and a depth of 200 mm and an explosive chamber with a volume of 7 dm ³ . A piston installed in the suction compartment is fixed close to the matrix using three electromagnetic locking elements evenly spaced around the circumference. The blast chamber of the evacuation unit is equipped with a VK-86 gas valve for supplying a combustible gas mixture and an A17DV high-voltage spark plug. An electric contact sensor and a gas valve for venting the explosion products are installed in the chamber wall in the subpiston area. The distance from the bottom plane of the piston to the sensor is 5 mm.

Установили на матрицу цилиндрическую взрывную камеру с внутренним объемом 5 дм³ не термообработанной стали ОХНЗМА.A cylindrical explosive chamber with an internal volume of 5 dm ^{3 of} non-heat-treated OKHNZMA steel was installed on the matrix.

Взрывная камера оснащена газовым вентилем ВК-86 подачи горючей газовой смеси, высоковольтной свечой зажигания А17ДВ, установленной в полюсе, и газовым вентилем стравливания продуктов взрыва. The blast chamber is equipped with a VK-86 gas valve for supplying a combustible gas mixture, an A17DV high-voltage spark plug installed in the pole, and a gas valve for venting the explosion products.

С помощью гидроприжимов притянули камеру к матрице. Соединение - герметичное. Using hydraulic clamps pulled the camera to the matrix. The connection is tight.

Одновременно заполнили под давлением 22 атм:
взрывную камеру стехиометрической водородо-кислородной смесью,
полость матрицы водой.At the same time, 22 atm were filled under pressure:
explosive chamber with a stoichiometric hydrogen-oxygen mixture,
cavity of the matrix with water.

Взрывную камеру узла вакуумирования заполнили стехиометрической водородо -кислородной смесью под давлением 4 атм. The explosive chamber of the evacuation unit was filled with a stoichiometric hydrogen-oxygen mixture under a pressure of 4 atm.

Подали на свечу зажигания во взрывной камере узла вакуумирования импульс напряжения 6 кВ. Одновременно задействовали электромагнитные стопорные элементы и освободили от фиксации поршень отсека всасывания. A voltage pulse of 6 kV was applied to the spark plug in the explosive chamber of the evacuation unit. At the same time, electromagnetic locking elements were activated and the piston of the suction compartment was released from fixation.

Произошел взрыв горючей газовой смеси во взрывной камере узла вакуумирования. Под действием ударной волны и продуктов детонации поршень во взрывной камере пришел в движение и замкнул электроконтактный датчик задействования свечи зажигания во взрывной камере над заготовкой. При этом на свечу был подан импульс напряжения 6 кВ. Поршень в отсеке всасывания, жестко соединенный с поршнем в отсеке взрывной камеры, также пришел в движение, создавая разрежение в пространстве под матрицей. Вода из полости матрицы через отверстия в данной части устремилась в отсек всасывания, уменьшая противодавление на заготовку. An explosion of a combustible gas mixture in the explosive chamber of the evacuation unit. Under the influence of the shock wave and detonation products, the piston in the explosive chamber came into motion and closed the electrical contact sensor for activating the spark plug in the explosive chamber above the workpiece. At the same time, a voltage pulse of 6 kV was applied to the candle. The piston in the suction compartment, rigidly connected to the piston in the compartment of the explosive chamber, also began to move, creating a vacuum in the space under the matrix. Water from the cavity of the matrix through the holes in this part rushed into the suction compartment, reducing the back pressure on the workpiece.

Во взрывной камере над заготовкой произошел взрыв горючей газовой смеси. Ударная волна и продукты детонации, воздействуя на заготовку, начинают ее вдавливания в полость матрицы. In an explosive chamber above the workpiece, an explosion of a combustible gas mixture occurred. The shock wave and detonation products, acting on the workpiece, begin to push it into the cavity of the matrix.

Поршень в отсеке всасывания, продолжая движение, достигает крайнего от матрицы положения. Вся вода уходит из полости матрицы в образовавшийся под ней свободный объем. Заготовка под давлением разогретых продуктов взрыва окончательно садится в полость матрицы. The piston in the suction compartment, continuing to move, reaches the extreme position from the matrix. All water leaves the matrix cavity into the free volume formed under it. The workpiece under pressure of the heated explosion products finally sits in the cavity of the matrix.

Стравили из взрывной камеры над заготовкой и из взрывной камеры узла вакуумирования продукта взрыва. Bleed from the blasting chamber over the workpiece and from the blasting chamber of the evacuation unit of the explosion product.

Отсоединили от матрицы взрывную камеру и изделия отштампованное изделие. The blasting chamber and products were disconnected from the matrix, the stamped product.

По сравнению с известными аналогами заявляемый объект позволяет проводить холодную листовую штамповку материалов более широкой номенклатуры: как относительно пластичных сплавов, например, на основе меди, алюминия и др. так и высокопрочных материалов, обладающих значительным эффектом упрочнения
титановых сплавов, высококачественных нержавеющих и коррозионностойких сталей и делает способ газовой детонационной штамповки более отвечающим условиям высоких технологий.Compared with the known analogues of the claimed object allows cold stamping of materials of a wider range: both relatively ductile alloys, for example, based on copper, aluminum, etc. and high-strength materials with a significant hardening effect
titanium alloys, high-quality stainless and corrosion-resistant steels and makes the method of gas detonation stamping more appropriate to the conditions of high technology.

Claims

1. The method of gas detonation stamping, in which the workpiece is subjected to a shock wave and heated explosion products generated during the detonation of a combustible gas mixture under a predetermined initial pressure from one side of the workpiece, characterized in that at the same time as creating an initial pressure of the combustible gas mixture equal in magnitude back pressure from the opposite side of the workpiece using liquid or compressed gas, which is pulsed off during the detonation time of the combustible gas mixture and / or exposure time to the workpiece by the shock wave and explosion products.

2. A device for gas detonation stamping, comprising a matrix with at least one hole in the bottom and an explosive chamber with valves for supplying a combustible gas mixture and a detonation initiation element, characterized in that it is provided with a valve for supplying the matrix cavity by gas or liquid pressure and hermetically articulated with the matrix in the region of the bottom of the node pulsed evacuation of the cavity of the matrix.

3. The device according to claim 2, characterized in that the pulse evacuation unit of the matrix cavity is equipped with a sensor for activating the detonation initiation element installed in the explosive chamber.

4. The device according to paragraphs. 2 and 3, characterized in that the pulsed evacuation unit of the matrix cavity is made in the form of a chamber divided by a partition into two compartments: a suction compartment communicated with the matrix cavity and an explosive compartment, two pistons mounted for movement in said compartments and interconnected the rod placed in the hole made in the partition of at least one locking element for fixing the gas valve for supplying the combustible gas mixture in the explosive position in the suction compartment of the piston th compartment, the gas valve bleed therefrom explosion products and detonation initiation element.