Proiect Licenţă Original

download Proiect Licenţă Original

of 37

description

Proiect Licenţă Original

Transcript of Proiect Licenţă Original

PROIECT LICEN1.1INTRODUCERE Deformarea plastic este o metod de prelucrare prin care, n scopul obinerii unor piese finite sau semifabricate, se realizeaz deformarea permanent a materialelor n stare solid (la cald sau la rece) far fisurare micro sau macroscopica.

Avantaje-proprieti mecanice mbuntite datorit unei structuri omogene i mai dense ;-consum minim de materiale;-precizie mare de prelucrare (mai ales la deformare plastic la rece);-posibilitatea obinerii unor forme complexe cu un numr minim de operaii i manoper redus;-posibilitate de automatizare (linii de automatizare + celule flexibile de fabricaie );Dezavantaje-investiii iniiale mari n ceea ce privesc utilajele folosite;-necesitatea unor fore mari pentru deformare; Dup temperatura la care are loc deformarea distingem :- deformare plastic la cald;- deformare plastic la rece;

Deformarea se consider plastic daceforturile unitare datorate forelor de prelucrare tehnologic sunt peste limita de curgere convenional (efortul unitar cruia i corespunde o deformare remanent de 0,2% ).Printre procedeele speciale, aa-zis "neconvenionale" de deformareplastic la rece, tehnica undei de oc (sau a impulsurilor de mare vitez,purttoare de mari energii ) a deschis noi perspective, att prin diversele eivariante tehnologice ct i prin gama din ce n ce mai larg a utilizrilorposibile.Ideile de baz ale acestor procedee nu sunt noi prin ele nsele. ndomeniul deformrii prin explozie, de exemplu, primele patente obinute nAnglia i S.U.A. dateaz din 1897 i 1901, fr ca aceasta s fi dus atunci laprea multe aplicaii practice. nceputurile deformrii prin explozie pot filocalizate n perioada celui de-al doilea rzboi mondial. Ulterior,dezvoltarea rapid a construciei de avioane, a tehnicii destinate rachetelori zborurilor spaiale au impus folosirea acestor procedee, ca urmare aapariiei unor materiale metalice i nemetalice, de mare rezisten mecanici termic, din care trebuiau obinute piese de dimensiuni mari i cugeometrie coplex. Pe lng acestea, era necesar realizarea unor serii micisau chiar unicate, ceea ce fcea complet neproductiv folosirea utilajelortradiionale.Pe lng deformarea prin explozie, o bun implementare n industriei-au gsit i urmtoarele procedeee: deformarea cu impulsuri magnetice(magneto-dinamic), deformarea cu electrohidroimpulsuri ( explozieelectrohidraulic )i deformarea pneumo-mecanic. Ca o alternativ ladeformarea prin explozie se utilizeaz i energia detonrii amestecurilor degaze combustibile.Att procedeele enumerate mai sus, ct i altele care sunt n faza deexperimentare n laborator, nu le nlocuiesc pe cele tradiionale, ci lecompleteaz. Fiecare dintre aceste procedee i gsete o bun motivaietehnologic i economic pentru anumite operaii de presare i pentruanumite tipuri de piese, extinznd mult domeniul utilizrii prelucrrilor prindeformare la rece.- Deformarea prin explozie. S-a impus i s-a rspndit dup cel de-aldoilea rzboi mondial, n special n ultimii 35 de ani. innd cont de naturaexplozivului i de durata undei de oc dezvoltate, se disting trei metode dedeformare : cu explozivi violeni ( brizani ), cu explozivi leni ( propulsori )i, ca variant tehnic, prin detonarea unui amestec de gaze combustibile.Principalele caracteristici generale ale acestei metode suntprezentate sumar n tabelul 1.1.

TABELUL 1.1.Procedeul de deformare

Deformare prin explozie

Violent Lent

Far contact Cu contact

Aplicaii uzuale Ambutisare adnc Placare Rsfrngere Lrgire Calibrare Tiere Sinterizare Ambutisare adncTiere Placare Sinterizare Ambutisare Calibrare Rsfrngere Placare Sinterizare

Dimensiuni limita(m)5Frlimite 2

Viteza undei de oc (m/s) 1200-7500 1200-7500 300-2400

Durata undeiss ms

Energia uzual eliberat (KJ) 6000/1 Kg Substan exploziv 6000/1 Kg Substan explozivMic

Avantaj principal Realizarea pieselor mari Realizarea pieselor mari Realizarea pieselor complexe

Consum energetic Mare Mare Mare

Costul utilajului Mic Mic Mic

Costul sculelor Mic Foarte mic Mediu

Productivitatea(piese/or) 4 4 2-12

DEFORMAREA PRIN EXPLOZIE1.2. Consideraii generale

n acest caz, energia necesar deformrii poate fi produs fie prindetonaie cu ajutorul explozivilor violeni ( brizani ), fie prin deflagraiaunor medii de ardere ( ncrcturi cu vitez de detonare lent ). n primavariant avem o deformare cu presiune ridicat iar n a doua, cu presiunejoas. Variaia presiunii n funcie de timp pentru cele dou cazuri esteprezentat n figura 2.1.Oricum, viteza de descompunere (dezintegrare) a unei ncrcturidetonante se poate regla prin combinaii de substane aparinnd celor dougrupe. Din acest motiv, n literatura american se utilizeaz termenii "low -explosives" i "high - explosives" (explozive joase sau moderate i puternicexplozive). Aceti termeni se pot considera ca echivaleni ai termenilor de"explozivi brizani" i "ncrcturi lente propulsoare (sau pulberi balistice)", ntlnii n literatura romneasc de specialitate.Parametrul principal n definirea celor dou grupe este viteza liniarcu care se propag transformarea exploziv, sau cu alte cuvinte, timpul ncare are loc degajarea energiei chimice nmagazinate n substanaexploziv.Astfel, trebuie fcut diferena ntre cele dou moduri detransformare exploziv: detonaie i deflagraie:Fenomenul de transformare chimic a substanei explozive, cuviteze de ordinul mm/s sau al ctorva zeci de m/s, poart denumirea dedeflagraie.n plus, termenul de deflagraie desemneaz procesultransformrii explozive n spaiu nchis, n timp ce un alt termen, cel decombustie, fiind ntrebuinat pentru a desemna procesul arderii pulberilor naer liber.Viteza de deflagraie este mai mic dect viteza sunetului n masaexplozivului.n cazul n care viteza de transformare atinge valori cuprinse ntre sute i mii de m/s (de regul 2000...9000 m/s), explozia poart denumirea de detonaie. Viteza procesului de transformare exploziv estemai mare dect viteza sunetului n masa explozivului.Este ns de reinut c aproape toi explozivii pot suferi atttransformri de tip detonaie, ct i deflagraii, funcie de condiiile concretede transformare i de densitatea de ncrcare. Exemplul tipic estereprezentat de nitroceluloz, care se utilizeaz att ca pulbere balistic, cti ca exploziv brizant.ncrcturile propulsoare se caracterizeaz prin aceea c lucrulmecanic de deformare este efectuat de volumul mare de gaz rezultat ladetonare. n cazul explozivilor brizani, energia de deformare este transmisprin intermediul unei unde de oc, acest caz apropiindu-se cel mai mult decaracteristicile deformrii cu puteri i viteze mari.n ceea ce privete substanele explozive, gama compoziiilorchimice ale acestora este foarte larg. ncepnd cu primul exploziv cunoscut, pulberea neagr (sau pulberea cu fum, fabricat din salpetru, sulf i crbune), creterea numrului de explozivi descoperii a fost aproape exponenial. Majoritatea substanelor explozive sunt derivai ai acidului azotic, rezultnd din tratarea celulozei i a unor compui organici ( nspecial aromatici ), cu acid azotic i acid sulfuric. Din grupa explozivilor brizani se pot aminti: explozivul plastic,caracterizat de o vitez de detonare de 7500 m/s, densitate de 1,5 kg/,energie eliberat 1300 kcal / kg i presiune de 140 kbar, dinamita, pentrita,nitropentanul, hexogenul ( cunoscut i sub denumirea de RDX, Ciclonit sauT4 ), trotilul (trinitrotoluenul TNT sau tolita ), haleita (sau EDNA), melinita(acidul picric), explozivii de tip PETN, PTX (hexogen + trotil + tetril), BDX(azotat de amoniu + hexogen + trotil + aluminiu), pentolit (pentrit + trotil),tetril, trolit, tetritol (tetril + trotil), ciclotol (hexogen + trotil), C3, Primacord, Detasheet, tritonal (trotil + aluminiu), torpex (hexogen + trotil + aluminiu), ednatol (haleit + trotil), etc.Acetia se prezint sub form de pulberi, cu densiti de 0,6...1,0g/, gelatine (de exemplu, nitroglicerina gelatinizat ) cu densiti njurul valorii de 1,6 g/ sau solizi ( blocuri presate, cartue ) cu densitide 0,7...1,8 g/. ncrcturilor explozive li se pot da forme convenabile,n funcie de forma piesei ce urmeaz a fi realizat i de necesitatea uneiorientri favorabile a undei de presiune. Astfel, forma frontului undei de ocrezultat n urma detonrii poate fi plan, sferic, cilindric sau n fascicule,funcie de forma iniial a ncrcturii explozive. Dintre explozivii cu vitez de detonare lent se pot aminti: NobelitB, cu vitez de detonare 2000 m/s i presiune de 20 kbar; Astrolit ( 1600 m/s, 5,6 kbar ); Carbonit ( 1500 m/s, 4,5 kbar ); pulberea de nitroceluloz(pulberea fr fum); nitroguanidina, etc. Substanele amintite au puine calorii i volum mare de gaz rezultat dup detonare, acesta din urm efectund, dup cum s-a mai amintit, lucrul mecanic de deformare.n concluzie, n timp ce la explozivii leni apar viteze de detonare de la cteva sute de m/s pn la circa 3000 m/s i presiuni ntre 750...2200MPa, la explozivii brizani vitezele sunt cuprinse ntre 3500...8300 m/s,presiunea atingnd 50000 MPa. Presiunea aproximativ dezvoltat de undade oc pe semifabricat este de 7000...10000 MPa, viteza de deformaie asemifabricatului fiind de peste 70...100 m/s.Exist, la ora actual, dou modaliti de prelucrare prin explozie.Prima modalitate este cea cu contact direct ntre semifabricat i exploziv,deformarea avnd loc n cteva s. Mrimea presiunilor i duratelor deaciune a impulsurilor de presiune depinde de sistemul metal - exploziv i degeometria acestuia. Principalele utilizri sunt la operaiile de placare isudare. A doua modalitate de prelucrare este deformarea prin explozie la distan, caracterizat prin lipsa contactului direct ntre semifabricat i exploziv, energia propagndu-se printr-un mediu de transfer ( mediu gazos - aer; mediu lichid - ap; mediu solid, pulverulent - nisip ), sub forma impulsurilor de presiune, deformarea fiind produs n primul rnd de aciunea acestor impulsuri. Acesta este cazul cel mai ntlnit n aplicaiile industriale, mediul de transmitere cel mai frecvent utilizat fiind apa. Procedeul se adopt pentru ambutisarea pieselor foarte mari, de diferite forme, n producia de unicate sau de serie mic ( piese din industria aerospaial, funduri de recipieni din oel carbon, oel aliat sau aliaje special utilizate n industria chimic).2.2. Deformarea prin explozie n aer

La instalaiile care utilizeaz aerul ca mediu de transmitere a undeide oc (fig.2.2), valoarea impulsului primit de semifabricat este mai micdect n cazul utilizrii materialelor pulverulente sau a apei. Aceasta sedatoreaz faptului c viteza undei de oc n aer este mai mare (fig.2.3), darpresiunea acesteia scade mai repede cu distana (fig.2.4). Pentru mrireaefectului exploziei n aer, se poate utiliza un reflector de und, cu formspecific, aa cum se vede n figura 2.5. n acest fel, unda de oc format ca urmare a exploziei este reflectatn direcia semifabricatului, mrind efectul acesteia. Folosirea reflectoarelor de und este ns relativ greu de aplicat, necesitnd o constructive suplimentar pentru reflector (a crui form optima este, deasemenea, greu de asigurat ).Astfel,aceast soluie este deseori nejustificat din punct de vedere economic, mai ales c neajunsurile procedeului pot fi nlturate ( sau cel puin ameliorate ) prin utilizarea unui alt mediu de transmitere a presiunii. Aa cum se observi n cele dou figuri de mai sus, deformarea se face n spaiu deschis, aeznd deasupra semifabricatului, la distanaR, o ncrcturde exploziv de masG. Fora teoretic a explozivului se calculeazcu o relaie (dupBerthelot) de forma:n care: presiunea atmosferic, n N/; volumul specific al gazelor rezultate, la temperatura de 0C i 760 mm Hg, n /kg. n tabelul 2.1 sunt date volumele specifice ale unor substane explozive, pentru valorile indicate ale densitii . Te - temperatura de explozie ( Te = 273 + C ), n grade Kelvin K;- temperatura de explozie, n C.Aceast mrime exprim lucrul mecanic pe care l-ar putea produce 1 kg de exploziv, prin dilatarea la presiune atmosferic a gazelor produse, atunci cnd acestea sunt nclzite de la 0K la Te K.

TABELUL 2.1.

Exploziv

(g/)(/Kg)

Trotil 1,5 0,75

0,85 0,87

Hexogen 1,5 0,89

0,95 0,95

Ciclotol 50/50 (trotil+hexogen) 1,68 0,80

0,9 0,90

Acid picric 1,5 0,75

1,0 0,84

Tetril 1,55 0,84

1,0 0,84

Pentrit 1,65 0,79

0,85 0,79

Nitroglicerin 1,6 0,69

Volumul specific poate varia pentru acelai exploziv n funcie de ecuaia de descompunere a explozivului respectiv.

n ceea ce privete temperatura de explozie, ea reprezint temperature maxim la care sunt nclzite produsele rezultate n urma transformrii explozive, pe baza clduriidegajate n timpul exploziei.Asupra acestei temperaturi de explozie, suntnecesare cteva precizri suplimentare. Astfel, dup cum setie, energia unei reacii este o funcie de ecuaia chimic ce reprezint reacia respectiv. n cazul unei reacii explozive, condiiile diferite n care aceasta se amorseaz i se desfoar pot conduce la variaii considerabile ale ecuaiei chimice. n consecin, temperatura produselor de explozie, care este n strns legtur cu energia de reacie, nu va fi aceeai pentru diversele ecuaii ale exploziei. Rezult deci c nu se poate vorbi riguros de temperatura de explozie aunui exploziv dat dect dac ecuaia descompunerii sale explozive este totdeauna aceeai i bine definit. n aceste condiii, temperatura de explozie este ocaracteristic a unei descompuneri explozive date i nu a unui exploziv. Practic, atunci cnd se vorbete de temperatura de explozie a unui anumit exploziv se nelege temperaturacare se refer la ecuaia de transformarecea mai uzual.n tabelul 2.2 sunt date temperaturile de exploziepentru civa explozivi uzuali.

TABELUL 2.2. Exploziv Temperatura de explozie [C]

Acid picric 3540

Tetril 3530

Fulminat de mercur 3530

Hexogen 3930

Dinitroglicol 3980

Trotil 3260

Pentrit 3930

Nitroglicerin 3730

Nitroglicol 4130

Brizana sau posibilitatea de distrugere aexplozivului, dup Berger i Viard (1962), se calculeaz cu o relaie de forma:

n care: f - fora explozivului, n Nm/Kg;- viteza de detonaie a explozivului, n m/s.n tabelul 2.3 sunt date cteva valori ale brizanei unor explozivi, calculate cu relaia (2.2).

TABELUL 2.3. Exploziv Brizana

Acid picric 61

Trotil 57,1

Tetril 79,3

Pentitr 83

Hexogen 99,8

Dac se aproximeaz densitatea de ncrcare cu densitatea explozivului, brizana mai poate fi exprimat i prin relaia:

B=

n care : - densitatea de ncrcare (asimilat densitii explozivului), n kg/; - viteza de detonaie a explozivului, n m/s.

n tabelul 2.4 sunt indicate brizanelor unor explozivi, calculate duprelaia (2.3).

TABELUL 2.4.

Exploziv Brizana

Trotil86

Hexogen188

Pentrit193

Tetryl116

Acid picric107

Nitroglicerin77

Fulminat de mercur128

Un alt parametru caracteristic, presiunea deexplozie, poate fi calculate cu relaia:p=

n care: n - numrul de moli de produse gazoase, rezultate din descompunerea unui mol sau a unitii de greutate de exploziv;R - constanta gazelor;M - masa ncrcturii explozive;V - volumul n care se destind produsele de explozie.Raportul M / V poart denumirea de densitate de ncrcare i se noteaz cu . Cum produsul nRTe poate fi asimilat cu fora explozivului, relaia (2.4) poate fi scris sub forma:

P= (2.5)

Relaia de mai sus se aplic la densiti de ncrcare mici, cnd produsele de explozie pot fi considerate gaze ideale.Este evident c n construcia matriei se va ine seama de necesitatea evacurii aerului din spaiul dintre matri i semifabricat, pentru a se evita astfel o contrapresiune i comprimarea adiabatic, respective nclzirea aerului existent n acest volum nchis. n acest scop, se practic n matri orificii de evacuare a aerului, cu o anumit dispunere spaial, recurgndu-se n multe cazuri i la vidarea spaiului respectiv. n timpul exploziei pot fi antrenate spre semifabricat particule solide, ceea ce poate duce la zgrierea sau chiar ruperea materialului prelucrat. Acest fenomen apare ca urmare a zonelor specifice de aciune ale produselor de explozie i ale undei de oc.Astfel, n apropierea epicentrului exploziei, frontul de mprtiere a produselor de explozie se suprapune peste frontul undei de oc, deoarece ele se deplaseaz aproximativ cu aceeai vitez (zona 1, fig.2.6).Densitatea produselor de explozie din aceast zon este ns cu mult mai mare (de circa 20 ori) dect greutatea specific a aerului n frontal undei de oc. Din acest motiv, n imediata apropiere a ncrcturii, aciunea dinamic a produselor de explozie ntrece cu mult aciunea undei de oc.

Aceast situaie se menine pn cnd unda de oc, datorit vitezei sale mai mari, se desprinde de produsele de explozie. Conform datelor experimentale, desprinderea undei de oc se produce la o distan egal cu (7 14) , unde reprezint raza ncrcturii din epicentrulexploziei. La distane cuprinse ntre (14 20) , produsele de explozie i unda de oc au o aciune aproximativ egal (zona 2, fig.2.6). La distane maimari de 20, efectul de deformare este determinat numai de aciunea undei de oc (zona 3, fig.2.6). n aceste condiii, protecia suprafeei tablei se poate face prin acoperire cu hrtie, carton, cauciuc, folie de plastic, etc. La detonarea n aer se obin presiuni de detonaie de 20000 MPa, ajungnd la semifabricat la aproximativ 7000 MPa, cu viteze de peste 70 m/s. Aceast energie de valori deosebite este capabil s produc deformarea n condiii excelente a unor semifabricate foarte greu deformabile, cu dimensiuni foarte mari ( grosimi peste 25 mm, diametre pn la 10 m).

2.3. Deformarea prin explozie n ap

Mediul lichid de transmitere aenergiei undei de oc prezint cel maimare interes practic. Fiind mai dens iomogen, el asigur o mai buntransmitere a energiei la semifabricat i, ca o prim consecin, aceeai deformaie se va obine cu o cantitate de exploziv mai mic dect la deformarea n aer. Calitatea pieselor obinute este mai bun, deoarece presiunea undei de oc se repartizeaz mult mai uniform pe suprafaa semifabricatului aflat n contact cu lichidul. n consecin, grosimea pereilor piesei obinute nu se modific substanial.Deasemenea, lichidul mpiedic rspndirea particulelor solide proiectate n timpul exploziei i, prin aceasta, protejeaz suprafaa piesei mpotriva unor eventuale deteriorri.Cel mai ieftin i mai rspndit lichid la detonarea explozivilor violeni este apa. Instalaiile de ambutisare prin explozie n ap se pot construi suprateran (fig.2.7) sau subteran, n bazine de beton(fig.2.8).

Dup cum se observ, pereii bazinelor subterane sunt protejai prin ecrane cu bule de aer, care amortizeaz undele de oc.Pe fundul bazinelor, n apropierea pereilor, sunt aezate tuburi perforate alimentate cu aer comprimat, alimentare care ncepe cu puin naintea exploziei. Bulele constituie o perdea elastic care protejeaz pereii. Fr aceste precauii, pereii se pot distruge foarte rapid. Bazinele metal-beton astfel protejate pot avea o durat de viade minim 30 luni. Cadena de lucru este aproximativ o pies pe or, ns cu dispozitive suplimentare se poate ajunge i pn la formarea a 4...5 piese pe or.

Pentru presiuni mari i pentru serii medii de producie, matriele se fac din oel sau font. n cazul unor piese foarte mari se utilizeaz cu rezultate foarte bune matriele din beton armat, cu suprafa cptuit cu rini epoxidice. Deasemenea, matriele se pot executa din lemn, rini epoxidice, beton cptuit cu material plastic sau chiar din ghea. Aceast ultim variant se bazeaz pe faptul c viteza de deformaie este mai mare dect viteza de sfrmare a matriei. n ultimul timp au cptat o larg rspndire matriele din metale uor fuzibile. Pentru a elimina neajunsurile bazinelor ngropate n sol ( legate de imposibilitatea automatizrii procesului i de distrugerea att a bazinului ct i a oricror instalaii aflate lng matri), au aprut instalaiile denumite "gropiblindate" (fig.2.9).

Groapa blindat, cu diametrul de 6...8 m, are o adncime de 3...5 m.Explozibilul se detoneaz n bazine (incinte) de o singur utilizare. Aceastincint se distruge n timpul detonrii, apa fiind aruncat prin camer,scurgndu-se apoi n canalizare. Camera ( groapa blindat ) se asigur cu oventilaie puternic. La acest tip de instalaii, accesul la pies se face mult mai uor, iar unda de oc care se transmite prin aer este mai puin intens dect cea care se transmite prin ap, astfel nct eventualele instalaii din apropiereamatriei (mecanism hidraulic de ridicare pentru transportul instalaiilor destrngere, dispozitive de blocare pentru nchiderea plcii de reinere,manipulatoare pentru aezarea semifabricatului i scoaterea piesei finite,etc.) nu vor fi distruse.

Instalaiile supraterane, n form de rezervormetalic (fig.2.7), se utilizeaz mai rar la operaii de ambutisare. Aceste instalaii sunt specificeexecutrii operaiilor de fasonare, pentru care este necesar un volum redus de ap. Pe un principiu puin diferit se bazeaz aazisa metod de deformare prin explozie cuaruncarea agentului de transmitere. La acesta, att energia undei de oc ct i energia produselorde explozie care se dilat este cedat mediului de transmitere, acesta din urm fiind accelerat pn la o anumit vitez. Schema de principiu a acestei metode esteprezentat n figura 2.10. Coloana agentului de transmitere care lovete semifabricatul este de fapt un amestec eterogen deap, aer i produse de explozie, putndu-se delimita trei zone: nucleul coloanei, format din mas omogen de ap; zona primar, coninnd appulverizat fin n aer; zona final, compus dintr-un amestec de produse deexplozie cu ap.n funcie de raportul dintre masa apei i masa ncrcturii, precumi n funcie de mrimea spaiului de aer ( zona de micare ), compoziia coloanei n micare i greutatea specific a fiecrei zone pot fi diferite. Este de remarcat faptul c proporia dintre aer i produsele de explozie reprezint practic ( 0,5 + 0,05 )% din ntregul agent de transmitere. Cercetrile experimentale fcute la ambutisarea calotelor sferice, pornind de la un semifabricat plan din alam, cu diametrul mm i grosimea 1 mm, cu inel de reinere, au artat c pentru aceeai ncrctur exploziv, randamentul de utilizare a energiei chimice a explozivului este de 42% n cazul aruncrii agentului de transmitere i de 6% n cazul utilizrii bazinului de unic folosin.

2.5. Probleme tehnologice la deformarea prin explozie n ap

Ealonarea n timp a fenomenelor implicate n deformarea prinexplozie n ap se poate rezuma conform schemei din figura 2.11. Se consider c unda de oc care lovete semifabricatul este factorul determinant care duce la deformare, n timp ce unda de presiune provocat de bula de gaz are un rol secundar. Timpul de deformare este de ordinal milisecundelor, unda de oc propagndu-se n lichid cu viteze de 1000...8000 m/s.

n figura 2.12este reprezentat variaia formei frontului undei de oc, precum i variaiile presiunii i ale vitezei undei, n cazul unei ncrcturi detonante de form sferic. Transformarea substanei detonante din stare solid n stare gazoas se face la o vitez de detonare de aproximativ 8000 m/s, n cteva microsecunde. Deoarece apa acioneaz ca mas inert, la suprafaa decontact dintre gaz i ap ia natere un front de presiune. nainte ca bula de gaz s nceap s se dilate, prin ap se propag n toate direciile o und de oc de form sferic. Evident, n dreptul frontului de detonare, presiunea undei de oc este egal cu presiunea bulei de gaz obinut prin explozie.La propagarea n continuare a undei de oc, presiunea scade rapid,aa cum se observ i n diagrama din figura 2.12. n apropierea zonei de detonare, gradientul de atenuare a undei de oc este mult mai mare dect celdin zonele mai deprtate, unde presiunea se stinge mult mai lent.

Ca urmare a exploziei, n lichid se formeaz o bul de gaz care crete pn la o dimensiune maxim, apoi se sparge producnd un alt efect, dar de natur oscilatorie. Fiecare oscilaie produce un nou impuls de presiune, dar cu o amplitudine mult mai mic dect a impulsului iniial. Raionamentul fcut de Cole referitor la acest fenomen este urmtorul: expansiunea bulei are loc ntr-un timp relativ lung, presiunea gazelor din interiorul bulei scade progresiv, dar micarea continu ca urmare a ineriei apei n micare. Presiunea gazelor scade sub valoarea care corespunde echilibrului hidrostatic, ceea ce duce la o ntrerupere a expansiunii i bula ncepe atunci s se contracte. Aceast micare invers continu pn cnd compresibilitatea limitat a gazelor devine o frn i, la rndul ei, inverseaz din nou micarea. Ca urmare, bulaeste supus unor expansiuni i contracii repetate, rezultnd astfel un sistem oscilant. Raza bulei scade cu fiecare oscilaie.Numrul de oscilaii poate atinge 10 i chiar mai mult, fiind limitatde pierderile de energie prin radiaie sau turbulen sau ca urmare a perturbaiilor creeate de gravitaie i de suprafeele limit (n special de suprafaa liber i de fundul bazinului). Oscilaiile continu pn ce bula, urcnd, despic suprafaa apei cu o violen ce depinde de masa ncrcturiii de adncimea de imersare a acesteia.

Astfel, presiunea dezvoltat pe semifabricat are o variaie n funcie de timp conform diagramei din figura 2.13.

Presiunea dintr-un punct oarecare din interiorul lichidului, situate la o anumit distan de locul exploziei, se poate determina ca o funcie de timp cu o relaie de forma: p=

unde: amplitudinea maxim a presiunii; t - timpul n care unda de oc ajunge n punctual considerat; constant caracteristic care depinde de mrimea ncrcturii, tipul explozibilului, etc. i reprezint de fapt timpul n care amplitudinea presiunii ajunge la 1/e din amplitudinea ei maxim.

n figura 2.14 a fost reprezentat dependena dintre amplitudineapresiunii i distana de la centru exploziei.

Dac se noteaz cu R distana de la punctul considerat la centrul unei ncrcturi explozive de form sferic, presiunea maxim a undei de oc se poate determina cu o relaie de forma:

unde: G - masa ncrcturii, n kg;R - distana de la ncrctur la punctul considerat, n cm;K, - constante care depind de tipul explozivului utilizat.Pentru exemplificare, n tabelul 2.5.sunt indicate valorile lui K i pentru trei tipuri de substane explozive.

TABELUL 2.5. Tipul substanei explozive K

TNT21,61,13

TETRYL21,41,15

PENTOLIT22,51,13

n cazul folosirii unei ncrcturi cilindrice sau tubulare, relaia decalcul a presiunii maxime este:

undeG este masa ncrcturii pe metru liniar de lungime, n kg/m.

De remarcat c n literatura de specialitate, pentru o eficien mai mare, sunt indicate nomograme pentru determinarea presiunii n funcie de distana pn la ncrctur i de masa acesteia, pentru anumite tipuri de exploziv. Mrimea i forma ncrcturii explozive este de mare importan pentru asigurarea unei anumite presiuni necesar pentru deformarea plastic a semifabricatului. Problema asigurrii presiunii de deformare n acest caz sedeosebete de deformarea clasic, din cauza comportrii diferite a metalelorla solicitarea prin oc. Problema stabilirii mrimii optime a ncrcturii esterelativ greu de soluionat, avnd n vedere atenuarea presiunii n mediul detransmitere, pe msur ce semifabricatul intr n cavitatea matriei.Deasemenea, un alt criteriu de difereniere ntre deformarea convenional i procedeul de deformare cu und de oc este modul de aplicare al forei de deformare, cu totul diferit (fig.2.15). Schema simplificat a distribuiei de presiune la solicitarea prin und de oc esteprezentat n figura 2.16.

Dup cum se observ, n timp ce la ambutisarea convenionalaplicarea forei se face pe zone de suprafa continuu cresctoare, unda de oc i ofer impulsul ntregii suprafee a semifabricatului, astfel nct toate zonele piesei se deplaseaz concomitent, chiar dac distribuia de presiune pe suprafaa semifabricatului este diferit de la un punct la altul. Aceasta are drept urmare o calitate a suprafeei mai bun i devieri mai mici de grosime ale pieselor deformate prin explozie.Revenind la mrimea ncrcturii de material exploziv, n cazulutilizrii trotilului detonat n ap, se recomand ca mrimea ncrcturii s se calculeze cu relaiile:pentru ncrcturide form sferic:

pentru ncrcturide form liniar:

n care: G - masa ncrcturii sferice, n kg;Q - masa ncrcturii liniare, n kg/m;w - lucrul mecanic necesar pentru deformare, raportat la unitatea desuprafa a semifabricatului, n Nm / ( eventual n kgcm / );g - grosimea semifabricatului, n cm;- coeficient ce ine seama de proprietile acustice ale mediului imaterialului de prelucrat (tab.2.6);

TABELUL 2.6.

MaterialulpieseiK1

NM

Aliaje dealuminiu0,8240,49479,9

Aliaje de titan0,8130,792128

Oel0,7811,378222

Lucrul mecanic dedeformaie, raportat la unitatea de suprafa, se poate determina cu relaia:

unde: w1 - lucrul mecanic specific de deformare (raportat la unitatea de volum a materialului ), n Nm / sau kgcm / ; A - aria poriunii deformate a semifabricatului, n ; V - volumul materialului semifabricatului deformat, n . Valoarea aproximativ a lucrului mecanic corespunztor unitii de volum sau lucrul mecanic specific necesar deformrii plastice a semifabricatului se determin cu relaia:

unde: - limita de curgere a materialului, n daN/;- alungirea relativ la rupere a materialului semifabricatului.n literatura de specialitate se mai indic o relaie de calcul a lucruluimecanic de deformare w, pentru ambutisarea pieselor sferice, de forma:

n care: s - adncimea piesei ambutisate, n mm;-raza piesei deformate, n mm;g - grosimea materialului, n mm;, B - coeficieni funcie de proprietile mecanice ale materialuluide prelucrat, indicai n literatura de specialitate.Forma ncrcturii se stabilete n funcie de piesa ce urmeaz a fideformat. Atunci cnd forma piesei o cere, se pot utiliza mai multencrcturi detonate simultan sau succesiv (fig.2.17). Deformarea n dou etape este utilizat, nainte de toate, n cazul n care se dorete o grosime a pereilor cu totul simetric. Pentru cazul prezentat n figura 2.17, se lucreaz cu o ncrctur inelar a i una sferic b, care sunt aprinse succesiv n timp. ncrctura inelar produce semifabricatului d o predeformare e, iar cea sferic definitiveaz deformarea i calibrarea piesei finite f pe matria c . Dup observaiile fcute asupra rezultatelor obinute la deformare, se recomand pentru table ncrcturi plate iar la piesele care au deja unnceput de deformare, forma sferic. La piesele cilindrice se recomand forma cilindric (liniar).

La ambutisarea cu ncrcturi concentrate de form sferic, distanaR de la ncrctur la semifabricat se adopt n funcie de grosimea relativg/Da semifabricatului, dependena dintre cele dou fiind, evident, inversproporional.n tabelul 2.7 se indic cteva valori recomandate n cazulutilizrii trotilului.

TABELUL 2.7.

Grosimearelativ g/D0,20,30,40,50,6

Distana R2D1,3D1,1D0,9D0,8D

D-diametrul semifabricatului

Pentru a mpiedica apariiajeturilor de ap la suprafaa apei, se pot monta plase la civa centimetri sub aceast suprafa. Acestea sparg bula de gaz care apare n timpul exploziei, uurnd ieirea gazului n atmosfer fr ca acesta s mai antreneze i particule de ap. Cnd nu se utilizeaz asemenea plase, pentru ca la suprafaa apei snu apar urmri majore ale exploziei, ncrctura se va amplasa la o adncime suficient de mare:

unde: h - distana de la suprafaa apei la centrul ncrcturii, n m; G - masancrcturii, n kg. n general ns, aceast valoare h depinde i de putereaexplozivului.La varianta cu aruncarea agentului de transmitere, impulsul depresiunep n frontul undei de oc care se formeaz prin impactul coloaneide agent cu semifabricatul se detemin din legea conservrii masei i impulsului:

unde: , - densitile agentului de transmitere n stare iniial i ncoloan;- viteza de propagare a undei de oc iniiale n agentul detransmitere;v - viteza particulelor de lichid n momentul impactului;

undec este o constant cu valoarea c =286,45 MPa n cazul apei. Rezolvarea relaiilor (2.15) i (2.16) mpreun cu ecuaia strii agentului de transmitere duce la determinarea raportului dintre presiunea undei de oc creat la impact i viteza de impact. Dificultatea rezolvrii exacte a acestei probleme const n faptul c ecuaia de stare a agentului (acut neomogen, tricomponent i cu o compoziie instabil a elementelor) este necunoscut. O rezolvare aproximativ poate fi obinut prin utilizarea, n toate cazurile, a ecuaiei de stare a componentei de baz a agentului de transmitere, apa:

unden este o constant care pentru ap are valoarea n = 7,31. Rezolvarea sistemului format de ecuaiile (2.15), (2.16) i (2.17) duce la urmtoarea relaie de legtur dintre viteza de impact v a agentului de transmitere i presiunea format n acest caz:

Viteza medie de deplasare a apei poate fi determinat din relaiaenergiei cinetice totale a acesteia i energia chimic a ncrcturii explozive. Consideraiile de mai sus au fost fcute pentru momentul iniial al impactului, cnd nc materialul nu a intrat n locaul matriei, deci pentru o plac rigid, nedeformabil. n realitate ns, semifabricatul tinde s ia forma matriei, ceea ce duce la o lungire a coloanei de agent de transmitere. Aceasta implic de fapt o scdere progresiv a vitezei, ca i cum particulelede ap ar fi frnate i nu oprite instantaneu. n acest caz, presiunea la impact va fi mai mic dect presiunea din dependena (2.18). n concluzie, dependena (2.18) va reflecta posibilitile poteniale care exist la anumii parametri dai ai ncrcturii detonante i agentului de transmitere.Revenind la cazul general al deformrii prin explozie, n ceea ce privete eficiena utilizrii energiei de deformare rezultate prin detonare estede remarcat faptul c din energia nmagazinat chimic n substanele detonante, numai 50% se transmite ca energie a undei de oc. Dar deoarece aceasta se rspndete sferic n toate direciile, atta vreme ct nu se reuete o dirijare a undei de oc, asupra semifabricatului de deformat va aciona numai o fraciune a energiei acesteia. Dar i din aceast parte a energiei care ajunge la semifabricat, numai un anumit procent va fi transformat n energie de micare. Pentru un caz analizat, aceast parte a fost stabilit la 34%, n timp ce pierderile prin reflexie i n ap au fost stabilite la 9% i respectiv 57%.Conform acestor valori, randamentul apare ca nefavorabil. Pe de altparte, energia este eliberat prin detonare n imediata apropiere a suprafeeisemifabricatului, astfel nct drumul de scurgere al energiei este mult mai scurt dect la metodele convenionale, la care puterea energiei electrice trebuie s se scurg prin utilaj spre pies. n afar de aceasta, substana detonant este ntr-att de ieftin (1 kg de HEXOGEN cost circa 7,50DM), nct randamentul nu are aproape nici o importan la deformarea cu explozivi.

Construcia matrielor serealizeaz n conformitate cu forma piesei i cu durabilitateanecesar, durabilitate dictat denumrul de piese ce trebuierealizat. La ambutisare estenecesar fixarea materialului cuinel de reinere (cu ajutoruluruburilor sau penelor), pentrua preveni apariia cutelor.Construcia matriei este artatn figura 2.18, n care pot fi pusen eviden matria (1), inelul dereinere (2), locaurile pentruuruburile de prindere (3), canalul de evacuare (4),semifabricatul (5) i garnitura de etanare (6).La construcia matrielor de ambutisare - fasonare se poate adoptasoluia unei matrie cu fund modular, interschimbabil, pentru piese diferiteca form dar din aceeai grup dimensional. O astfel de construcie esteprezentat n figura 2.19.

Pentru a micorafrecrile dintre semifabricati placa de reinere,respectiv dintresemifabricat i matri,suprafeele n contact aleacestora se ung cu ounsoare consistent,rezistent la viteze ipresiuni mari.