| нь); 2 - подвижная (метаемая) деталь; 3 - опорная плита; 4 - заряд; 5 - детонатор.
Лит.: Сварка взрывом, "Сварочное производство", 1962, № 5', Р а и н х а р т Дж. С., Пирсон Дж., Взрывная обработка металлов, пер. с англ., М., 1966.
ВЗРЫВНОЕ УПРОЧНЕНИЕ МЕТАЛЛА, изменение механич. свойств металла под действием ударной волны путём его деформации (см. также ст. Упрочнение). В качестве самостоят, процесса В. у. м. известно с нач. 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/м2(100-500 тыс. кгс/см2) вызывает большие скорости деформации металла при высоком уровне напряжения, что приводит к интенсивному развитию пластич. 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. Напр., в высокомарганцовистой стали Г13Л ударные волны 20 Гн/м2(200 тыс. кгс/см2) повышают твёрдость с 200-220 до 300-350 НВ, предел прочности с 6,0 до 10,0 Мн/м2 и уменьшают ударную вязкость с 1700 до 950 кдж/м2, относит, удлинение при разрыве с 15 до 7%. Осн. особенности В. у. м.- малое остаточное изменение размеров упрочняемого изделия (до 2-5% в зависимости от технологии) и большая глубина, на к-рой 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.: РайнхартДж. С. и Пирсон Дж., Поведение металлов при импульсных нагрузках, пер. с англ., М., 1958; Дерибас А. А.,Матвеенковф. 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.A. А. Дерибас, Т. М. Соболенка.
ВЗРЫВНОЕ ШТАМПОВАНИЕ, штампование металлов, гл. обр. листовых, при к-ром 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 механич. напряжений, значительно превышающих предел упругости данного металла. Качество изделий по точности и физико-механич. свойствам не уступает, а часто и превосходит качество изделий, отштампованных на прессах. В. ш. предложено в Харьковском авиационном ин-те в 40-х гг., а в сер. 50-х гг. широко применялось при изготовлении крупногабаритных деталей ракет и самолётов. Различают неск. 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 произ-ве деталей с помощью взрывчатых веществ служат мягкие стали, алюминий, цинк, пластмассы, армобетон и др. материалы; при крупносерийном произ-ве штампы изготовляют из обычных штамповых и инструментальных сталей. Простейшая установка для В. ш. представляет собой углублённый в землю железобетонный с металлич. облицовкой бассейн с водой. Матрица с расположенным над ней зарядом полностью погружается в воду и производится взрыв.
Рис. 1. Схема штампования в воде: 1 - заготовка; 2 - матрица; 3 - ёмкость с водой; 4 - заряд взрывчатого вещества.
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 сейсмич. 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 (т. н. одноимпульсное В. ш.), серией малых зарядов (т. н. многоимпульсное В. ш.). Многоимпульсное В. ш. иногда осуществляется автоматически, с подачей зарядов из спец. 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.
Рис. 2. Подвижная бронекамера для безбассейнового штампования взрывом: 1 -крышка; 2 - корпус; 3 - автомобильные колёса; 4 - уголковые рельсы; 5 - фундамент; 6 - металлический лист; 7 - матрица; 8 - плоский заряд взрывчатого вещества; 9 - микробассейн с водой.
ВЗРЫВНОЙ КЛАПАН, устройство для предотвращения разрушения энергетич. установок в случае взрыва горючих газов, угольной пыли и др. В. к. представляет собой отверстие (окно, лаз и т. д.) во взрывоопасных элементах энергетич. 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.
ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ, 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 (напр., 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 наз. буро-взрывными работами. Дозированное количество ВВ, помещённое в полость или на поверхность разрушаемого объекта и снабжённое средством взрывания, наз. зарядом.
Область применения В. р. обширна, наибольшего объёма они достигают в г о р н о м деле: для сейсмич. разведки полезных ископаемых; при вскрытии месторождений (напр., 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 строит, площадок, рыхления мёрзлых и скальных грунтов, удаления валунов и пней, для образования выемок, котлованов, насыпных и камненабросных плотин, для сооружения дорожных и гидротехнич. 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 металлурги ч. пром-сти 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 хим. пром-сти В. р. служат для корчёвки пней - сырья канифольно-скипидарных з-дов. В се л. и лесном х - в а х 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 оросит, и осушит. работах. В нефте-игазодобывающей пром-сти В. р. ликвидируют аварии бурового инструмента; повышают дебит нефти из пласта путём взрывания торпед в скважинах; воздвигают искусств, 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.
Впервые в мирных целях ВВ были применены в 1448-72, когда взрывом пороховых зарядов было расчищено от камней и порогов русло р. Неман. В. р. с применением пороха для добывания руд, по свидетельству президента Берг-коллегии И. Шлаттера (современник М. В. Ломоносова), впервые были проведены в России (1617) и получили распространение в Европе: в Силезии (1627), Чехии (1629), Гарце (1632), Саксонии (1645), Англии (1670), Франции (1679). Более широкому развитию В. р. способствовали: изобретение рус. учёным П. Л. Шиллингом (1812) электрич. способа взрывания, создание передвижных бурильных машин (1861) и буровых станков, изобретение динамита (1860), открытие тротила (1863) и взрывчатых свойств смеси аммиачной селитры с углеродистыми веществами, выпуск капсюлей-детонаторов (1867). Замена в динамитах всё большей части нитроглицерина аммиачной селитрой, снижая стоимость ВВ и уменьшая опасность обращения с ними, оказала влияние на увеличение объёмов В. р. и улучшение технологии их выполнения. С сер. 19 в. получают широкое распространение В. р. для ликвидации ледяных заторов (р. Нева, 1841), углубления фарватеров (р. Буг, Днепровский лиман, 1858, и р. Нева, 1860), корчёвки пней (под Петербургом, 1873), разрушения подводных рифов (Нью-Йоркская гавань, 1885), расчистки лесных участков под пахотные площади (Иркутская губ., 1913). Возрастание масштабов горного производства в нач. 20 в., особенно с развитием открытого способа разработки, потребовало увеличения глубины заложения и величины зарядов ВВ; для этого донную часть глубоких (5-6 м) шпуров взрывами небольших зарядов расширяли до придания ей формы котла вместимостью неск. десятков кг (т. н. котловые заряды, применённые в 1913 при добывании же л. руд в Криворожье). С 1926 на карьерах СССР применяется метод камерных зарядов (массой до неск. тыс. т ВВ), размещаемых в подземной горной выработке (камере), к-рую проходят из шурфов, штолен и т. д. Благодаря увеличению количества ВВ на единицу объёма взрываемой горной породы (при котловых и камерных зарядах) стало возможным не только дробление пород, но и выброс их с образованием готовых выемок - траншей, каналов, котлованов. Приоритет в развитии метода взрывания камерных зарядов на выброс принадлежит СССР. Масштаб таких взрывов непрестанно возрастал: 257 т ВВ для образования ж.-д. выемки на Бархатном перевале в 1933; 1808 т ВВ для стр-ва разрезной траншеи объёмом 800 тыс. м3при вскрытии Коркинского месторождения угля в 1936; 3100 т ВВ с образованием канала длиной 1150 л для отвода р. Колонга за пределы шахтного поля Покровского рудника (март 1958); 5300 т ВВ для первой очереди камненабросной селезащитной плотины объёмом 1670 тыс. м3вблизи г. Алма-Ата (октябрь 1966) и др.
Камерные заряды получили широкое распространение и при подземной разработке мощных залежей крепких руд системами с минной отбойкой в Криворожье (заряды от 100 до 5000 кг размещаются по возможности равномерно в плоскости отбойки); помимо этого, камерные заряды применяют при разработке целиков и при ликвидации подземных пустот обрушением потолочины. Разнообразному применению метода камерных зарядов и его совершенствованию способствовали методы расчёта величины таких зарядов, разработанные М. М. Фроловым и М. М. Вересковым на основе опыта минной войны при защите Севастополя (Крымская кампания 1853- 1856) и позднее развитые в работах Г. И. Покровского (50-е гг. 20 в.). Для экспериментальной проверки влияния положения центра тяжести перемещаемого массива на эффективность взрывов на выброс АН СССР в 1957 выполнены опытные взрывы зарядов от 0,1 до 1000 т ВВ. Эти эксперименты были положены в основу расчёта зарядов выброса с учётом силы тяжести и определения предельной глубины их заложения.
Совершенствование буровых станков позволило увеличить диаметр и глубину скважин на карьерах, появилась целесообразность отказа от сосредоточенных камерных зарядов и перехода к скважинным зарядам. В СССР этот метод впервые применён в 1927 при разработке крепких гранитов на стр-ве Днепровской ГЭС и получил быстрое распространение на карьерах; с 1935 метод скважинных зарядов применяется при подземной разработке мощных рудных месторождений. Первоначально на карьерах применяли вертикальные скважины, располагаемые в один ряд, в этом случае равномерность дробления породы взрывом была недостаточной, и негабаритные куски, превышающие размеры ковша экскаватора, требовали вторичного взрывания. Совершенствование вторичного взрывания осуществлено резким уменьшением величины заряда и заполнением свободного пространства шпура водой (т. н. гидровзрывной способ), покрытием наружного заряда пластикатовым пакетом с водой или применением наружных зарядов с торцевой кумулятивной выемкой. Во всех случаях достигается значит, уменьшение радиуса опасного разлёта осколков. Вода в качестве среды, передающей энергию взрыва деформируемому объекту, и кумулятивные заряды нашли применение также при В. р. по металлу. Начиная с 1923 в СССР В. р. применяли для дробления крупных металлич. деталей, в частности для резки листового металла; в дальнейшем эффективность резки была повышена применением ВВ в патронах с продольной кумулятивной выемкой.
Внедрение отбойки горных пород скважинными зарядами послужило первым шагом к интенсификации взрывного дробления за счёт уменьшения количества негабаритных кусков во взорванной горной массе. Развитие горной техники выдвинуло задачу получения равномерной кусковатости, позволяющей перейти на поточную технологию добьгчных работ. В СССР теоретич. вопросы взрывного дробления впервые разрабатывались М. В. Мачинским (1933), Н. В. Мельниковым (1940) и О. Е. Власовым (1962); влияние свойств ВВ на различные формы работы взрыва исследовали М. А. Садовский и А. Ф. Беляев (1952), установившие зависимость дробления от полного импульса взрыва. Интенсификация взрывного дробления достигается: освоением повышающего длительность импульса короткозамедленного взрывания; переходом к многорядному короткозамедленному взрыванию с масштабом взрыва, достигающим неск. млн. т; совершенствованием схем короткозамедленного взрывания (использование кинетич. энергии движения кусков взорванной породы на дополнит, дробление при их соударении); рассредоточением скважинных зарядов осевыми возд. промежутками, снижающими пиковое давление взрыва и увеличивающими длительность взрывного импульса; применением способа взрывания на частично неубранную от предыдущего взрыва горную массу, а также на высоту 2-3 уступов; расчленением заряда скважины на части, взрываемые с внутрискважинным замедлением; наклонными зарядами, параллельными боковой поверхности уступа; попарным расположением сближенных скважинных зарядов, снижающих потери энергии на фронте взрывной волны; совершенствованием параметров расположения скважинных зарядов на уступе.
Из геометрич. параметров при В. р. выявлено наибольшее значение соотношения между удалением заряда от свободной поверхности (т. н. линией наименьшего сопротивления) и расстоянием между одновременно взрываемыми зарядами; увеличение этого отношения, повышая градиент напряжений по фронту взрыва, способствует интенсификации дробления, уменьшение - отрыву породы взрывом по линии расположения одновременно взрываемых зарядов; сочетание последнего приёма с уменьшением макс, давления взрыва возд. промежутками привело к разработке сначала в Швеции (1953), а затем в США, Канаде и СССР метода контурного взрывания, обеспечивающего достижение ровной поверхности отрыва породы по заданному профилю. Этот метод успешно применён при проведении подземных выработок (гидротехнич. тоннели) и на открытых работах (гидротехнич. каналы, дорожные выемки и др.). Особое место при подземной разработке угольных месторождений заняли вопросы т. н. беспламенного взрывания, обеспечивающего безопасное ведение В. р. в шахтах, опасных по газу и пыли.
Уменьшение опасности в обращении с ВВ было достигнуто разработкой в 1934 простейших ВВ в виде смесей аммиачной селитры (АС) с горючими добавками (динамоны в СССР) или с парафином (нитрамон в США). В 1941 твёрдую горючую добавку стали частично заменять жидкой (керосинит в СССР). В дальнейшем переход на гранулированные АС и жидкую горючую добавку повышенной вязкости (дизельное топливо - ДТ) привёл к созданию нового класса наименее опасных, хорошо сыпучих, пригодных для механизированного заряжания гранулированных простейших ВВ (игданит в СССР, АС-ДТ в зарубежных странах). За 10 лет объём потребления таких В В резко возрос и. в частности, в США к 1965 достиг 60% от всего количества |
