DE3310046A1 - Kammer zur explosionsbearbeitung von stoffen - Google Patents

Kammer zur explosionsbearbeitung von stoffen

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Aleksandr Fedorovič Čerendin
Vladimir Vasil'evič Adišev
Jurij Grigorievič Kuznecov
Aleksandr Vasil'evič Levočkin
Oleg Ivanovič Stoyanovskij
geb. Samburskaja Ljudmila Andreevna Novosibirsk Talzi
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SP K BYURO GIDROIMPULS TEKH
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D26/02Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/06Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/06Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
    • B23K20/08Explosive welding

Description

BESCiIRBIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Anlagen zur Bearbeitung von Stoffen mittels Impuls und betrifft insbesondere Kammern zur Kxploaionsbearbeitung von Stoffen.
Die Erfindung kann im Maschinenbau zum Explosionsschweisaen von Stoffen, zur Verfestigung der Stoffe mit Stosswellen sowie zum Pressen der Pulverstoffe verwendet werden.
Es ist eine Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen bekannt, die einen horizontalen zylinderförmigen Mantel besitzt (siehe z.B. das Buch "Spanlose Formgebung von Metallen mittels Impuls", Moskau, Verlag "Mashinostroenie", 1977, A.I. Volkov, V.M.Molchanjuk, "Verwendung der Explopionskammern in der Metallverarbeitung und Perspektiven deren Anwendung", S. 34, Abb. 6).
Der Mantel der genannten Kammer besteht aus einem unbeweglichen Gehäuse und einem beweglichen Deckel.
Das Kammergehäuse ist aus einer zylinderförmigen Hülle ausgeführt, die durch die eine Stirnseite mit einem elliptischen Boden starr verbunden ist. An der anderen Stirnseite der zylinderförmigen Hülle des Gehäuses ist mittels eines Flansches der Verschlussring eines Bajonettverschlusses befestigt.
Der Kammerdeckel umfasst auch eine zylinderförmige Hülle, welche mit dem anderen elliptischen Boden starr verbunden ist, sowie einen Flansch, der Vorsprünge und Vertiefungen besitzt, welche dem Verschlussring des Bajonettverschlusses entsprechen.
Ein Arbeitstisch der genannten Kammer steht mit dem Deckel dieser Kammer in Verbindung und ist verschiebbar zusammen mit dem Deckel ausgeführt. Bei einer Impulsnutzlast innerhalb der Kammer entstehen an den Schweißstellen der zylinderförmigen Hüllen des Gehäuses und Deckels mit Böden und
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Planschen bedeutende Biegespannungen, die auf unterschiedliche Steifigkeit der genannten Elemente zurück-
entstent
zuführen sind. Ausserdera ν in der zylinderformigen Hülle des Gehäuses dreiachsiger Spannungszustand : Zugspannungen Q"- von der Wirkung der StoBbelastung auf die zylinderförmige Hülle in Radialrichtung, Zugspannungen Cρ ^n Axialrichtung von der Belastung, welche durch die Böden des Gehäuses aufgenommen und auf die zylinderförmigen Hüllen des Körpers und Deckels übertragen wird, die mit den Böden starr verbunden sind, und Druckspannungen Ο"» in den Mantelwänden von der Stosswelle, die sich über die gesamte Wanddicke verbreitet.
Somit ist der Spannungszustand der zylinderförmigen Hüllen des Gehäuses und Deckels gross, er wird durch die Grosse der Rechnungsspannüng ermittelt, welche anhand bekannter 3ruchhypothesen unter der Ber:ücki?ichtigung der Spannungen (F-, , G^p, (To berechnet wird.
Unter der Berücksichtigung auch der Biegespannungen an den Verbindungsstellen der zylinderförmigen Hüllen mit den Flanschen und Böden ist es notwendig, den Sicherheitsgrad der zylinderförmigen Hüllen des Gehäuses und Deckels zu erhöhen. Ausserdem sind die Methoden der Berücksichtigung der Siegespannungen nicht genügend ausgearbeitet, insbesondere bei einer Impulsnutzlast in der Kammer, deshalb wird der. Sicherheitsgrad und folglich auch die Wanddicke absichtlich erhöht, um eine lange 3etriebsfähigkeit der Kammer zu gewährleisten.
Es ist auch eine Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen bekannt, welche ein Gehäuse,das einen Mittelteil besitzt, der in Form von mit einem Spielraum konzentrisch aufgestellten Zylinder ausgeführt ist, sowie Böden enthält, in einem von denen ein Arbeitstisch aufgestellt ist (siehe z.B. US-Patentschrift Nr. 4079612, Klasse 72-56).
In der genannten Kammer ist zwischen dem Aussen- und dem Innenzylinder des Gehäuses sowie zwischen den Böden eine Schicht schüttbaren Materials - eine Sandschicht untergebracht. Die Böden stehen mit den Stirnflanschen der Zylinder des Körpers in Verbindung.
Bei einer derartigen baulichen Gestaltung der Kammer wird ein Teil der Stossbela3tung, die durch den Innenzylinder und den Innenboden aufgenommen wird, durch die Schicht des schüttbaren Materials auf den Aussenzylinder und den Aussenboden übertragen, wodurch die Betriebsfähigkeit der Kammer verbessert wird.
Sowohl im Innenzylinder als auch im Aussenzylinder jedoch entsteht wie auch in der obengeschil-
ein
derten Kammer^dreiachsiger Spannungszustand, an den Stellen starrer Verbindung der Zylinder mit den Böden aber gibt es auch bedeutende Biegespannungen. Das macht die Erhöhung des 3icherheitsgrades und folglich auch die Verstärkung der Wanddicke des Gehäuses erforderlich.
Bs ist ausserdem technologisch gesehen schwer, in der genannten Kammer das obengeschilderte Kammergehäuse herzustellen und eine gleichmässige Schicht des schüttbaren Materials zwischen den Zylindern " 25 und Böden zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe der Entwicklung einer Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen zugrunde, in der der zylinderförrnige Teil de3 Gehäuses so ausgeführt ist, dass die Festigkeit des Gehäuses erhöht und dessen Pertigungstechnologie verbessert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen, welche ein Gehäuse, das· einen Mittelteil besitzt, der in Form von mit einem Spielraum konzentrisch aufgestellten Zylindernausgeführt ist, sowie Böden
enthält, in einem von denen ein Arbeitstisch aufgestellt ist, erflndungsgemäss der Innenzylinder von der Zylinder des Gehäuses mit vorgegebenem Spielraum bezüglich der Stirnflanschen des Aussen-Zylinders aufgestellt und nach dem Innendurchmesser bezüglich des Aussenzylinders des Gehäuses zentriert ist.
Es ist zweckmässig, dass das Zentrieren des Innenzylinders des Gehäuses nach dem Innendurchmesser bezüglich des Aussenzylinders mittels Vorsprüngen verwirklicht wird, die an den Stirnflanschen des Aussenzylinders angebracht sind.
Derartige Gestaltung der erfindungsgemässen Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen gewährleistet die Erhöhung der Festigkeitswerte des Gehäuses der Kammer infolge einer Verringerung des Spannungszustandes in den Elementen des Körpers und einer genauen Einschätzung der entstehenden Spannungen und vereinfacht die Fertigung des
Gehäuses der Kammer.
Machstehend wird die Erfindung durch Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, näher erläutert, in der die erfindungsgemässe Kammer
zur Explosionsbearbeitung von Stoffen (Längsschnitt) abgebildet ist.
Die arfindungsgemässe Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen enthält ein Gehäuse 1, das einen Mittelteil besitzt, welcher in Form von mit einem Spielraum a konzentrisch aufgestellten Zylindern 2 und 3 (der Aussenzylinder 2, der Innenzylinder 3) ausgeführt ist, sowie einen unteren 4 und einen oberen Boden 5, die mit Stirnflanschen 6 bzw. 7 des Aussenzylinders 2 in Verbindung stehen. Im unteren Boden 4 ist ein Arbeitstisch 8 untergebracht, welcher auf einem Dämpfer-
mittel 9 - Stahlschrott (bzw. Gusseisenschrott) aufgestellt ist. Der obere Boden 5 ist abnehmbar ausgeführt und am Flansch 7 mittels eines Bajonettverschlusses 10 befestigt,
Der Innonzylinder 3 ist mit vorgegebenem Spielraum b bezüglich der Stirnflansche 6 und 7 dee Aussenzylinders 2 aufgestellt und nach dem Innendurchmesser bezüglich des Aussenzylinders 2 mittels Vorsprünge 11 zentriert, die an den Stirnflanschen 6 und 7 angebracht 3ind. In der Arbeitsstellung stützt sich der Innenzylinder 3 unter der Schwerewirkung auf den Flansch 6.
Im Aussenzylinder 2 sind die Offnungen 12 eines Lüftungssystems angebracht. Das Gehäuse 1 der Kammer ist auf Stützen 13 aufgestellt, die' auf einem Fundament 14 stehen.
Auf dem Arbeitstisch 8 wird der zu bearbeitende Stoff 151 umgeben mit einem Explosivstoff 16 untergebracht. Die erfindungsgemässe Kammer hat einen Stromkreis (in Fig. nicht gezeigt) zur Initiierung des Explosivstoffes 16.
Der Flansch 7 setzt sich aus zwei Teilen 17 und 18 zusammen, die mittels einer Gewindeverbindung 19 gekoppelt sind. Das ermöglicht die Auswechslung des Innenzylinders 3.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen ist wie folgt.
Bei Explosionsbearbeitung von Stoffen in der Kammer wirkt die Stossbelastung in Radialrichtung auf die Wände des zylinderförmigen Teils des Gehäuses 1 und in Axialrichtung auf die Böden 4 und 5 des Gehäuses 1.
In der Kammer wird die Radialstossbelastung vom Innenzylinder 3 aufgenommen, in dem Zugspannungen in Kreisrichtung und Druckspannungen in Radiairich-
tung über die Dicke der Wandung des Zylinders 3 entstehen, die dem Druck in der Stosswelle gleich sind.
Spannungen im Innenzylinder 3 von der Stossbela3tung in Axialrichtung und Biegespannungen von einem Randeffekt bleiben aus, da es keine Verbindung der Stirnseiten des Zylinders 3 mit den Flanschen 6, 7 des Zylinders 2 und mit den Böden 4, 5 gibt. ■
Da die Spannungen über die Dicke der Wandung des Zylinders 3 in Radialrichtung um eine G-rössenordnung geringer sind als die Spannungen über die Dicke der Wandung in Kreisrichtung, kann man den Spannungszustand im Innenzylinder 3 für einen Zustand halten, der einem einachsigen nahekommt.
Der Spielraum b zwischen dem Zylinder 3 und den Flanschen 6 und 7 verhindert aufgrund einer geringen Grosse des Spielraums und seiner Konfiguration den Durchgang der Stosswelle zum Aussenzylinder 2 und gleichseitig gewährleistet einen ge-
—Quer—
nügenden Durchgangs^chnitt für den Austritt, der Explosionsprodukte in den Spielraum a zwischen den Zylindern 2 und 3 und deren Eintritt in die Offnungen 12 des Lüftungssystems. Die Anbringung der Offnungen 12 im Aussenzylinder 2 ist zweckmässig, da der Aussenzylinder keine Stosswellen unmittelbar aufnimmt.
Das Zentrieren des Zylinders 3 nach dem Innendurchmesser durch die Vorsprünge 11 gewährleistet bei Sxplosion eine freie Verformung des Zylinders 3 in Radialrichtung. Die Grosse des Spielraums a zwischen den Zylindern 2 und 3 beseitigt einen Kontakt zwischen ihnen bei Nutzlasten.
Eine achsrechte Stossbelastung, die auf die Böden 4 und 5 des Gehäuses 1 einwirkt, wird vom Aussenzylinder 2 aufgenommen, welcher die Böden 4
und 5 starr verbindet. Im Zylinder 2 entstehen lediglich Zugspannungen längs der A.chse des Gehäuses 1. Die Spannungen in Kreisrichtung bleiben im Zylinder 2 aus, da er keine Radialstossbelastung aufnimmt, deshalb fehlen Biegespannungen, und im Aussenzylinder wird auch einachsiger Spannungszustand realisiert. Somit werden die Zylinder 2 und 3 des zylinderförmigen Teils des Gehäuses 1 getrennt beansprucht: de] Innenzylinder 3 nimmt eine Stossbelastung in Radialrichtung auf und der Aussenzylinder 2 eine Stossbelastung, welche in Axialrichtung auf die Böden 4 und 5 einwirkt.
In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der erfindungsgemässen Kammer abgebildet, und zwar mit einer senkrechten Anordnungsachse. Ss kann auch eine Kammer mit ähnlicher baulicher Gestaltung aber mit einer horizontalen Achse hergestellt werden. Die Arbeitsweise solcher Kammer ist der Arbeitsweise der obengeschilderten Kammer ähnlich.
Die erfindungsgemässe Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen ermöglicht eine Erhöhung der Festigkeitswerte des besonders belasteten zylinderförmigen Teils des Körpers und folglich auch der Betriebssicherheit der Kammer, da der Spannungszustand in den Elementen des Gehäuses herabgesetzt wird. Der Spannungszustand in den Elementen des Gehäuses wird genauer abschätzbar, wodurch die Anwendung optimaler Dicke der Zylinderwandungen in der Konstruktion der erfindungsgemässen Kammer ermöglicht wird.
Eine auswechselbare Gestaltung des Innenzylinders der Kammer erweitert technologische Möglichkeiten der Kammer und vereinfacht die Fertigungstechnologie des Gehäuses.
Die Anbringung der Offnungen des Lüftungssystems im Aussenzylinder, der direkt keine Stoss-
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- ίο -
wellen aufnimmt, ermöglicht eine Herabsetzung des schädlichen Einflusses der Offnungen auf die Festigkeit des Gehäuses.

Claims (2)

  1. Spetsialnoe Konstruktorskoe Bjuro Gidroimpulsnoi Tekhniki Sibirskogo Otdelenia Akademiii Nauk SSSR
    KAMMER ZUR EXPLOSIONSBEARBEITUNG VON STOFFEN
    PATENTANSPRÜCHE r
    \ V. Kanuner zur Explosionsbearbeitung von Stoffen,
    welche
    - ein Gehäuse (1), das einen Mittelteil besitzt, der in ?orm von
    - mit einem Spielraum (a) konzentrisch aufgestellten Zylindern(2 und 3) ausgeführt ist, sowie
    - 3öden (4 und 5) enthält, in einem (4) von denen
    - ein Arbeitstisch (8) aufgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    - einer (3) von den Zylindern des Gehäuses (1) mit vorgegebenem Spielraum (b) bezüglich der Stirnflanschen (6 und 7) des Aussenzylinders (2) aufgestellt und nach dem Innendurchmesser bezüglich des.Aussenzylinders (2) des Gehäuses (1) zentriert ist.
  2. 2. Kammer nach Anspruch 1, dadurch ge· kennzeich.η et, dass
    - das Zentrieren des Innenzylinders (3) des Gehäuses (1) nach dem Innendurchmesser bezüglich des
    — 2 —
    Aussenzylinders (2) mittels
    - Ansätzen(11) verwirklicht wird, die an den Stirnflanschen (6 und 7) des Aussenzylinders (2) angebracht sind.
DE19833310046 1983-03-19 1983-03-19 Kammer zur Explosionsbearbeitung von Stoffen Expired DE3310046C2 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3207938A1 (de) * 1982-03-05 1983-09-15 Zahnräderfabrik Renk AG, 8900 Augsburg Unter last schaltbare mechanische getriebeanordnung
EP0210327A1 (de) * 1985-08-02 1987-02-04 Hampel, Heinrich, Dr. Explosionskammer
DE3600089C1 (de) * 1986-01-16 1987-07-02 Special Noe Kb Gidroimpul Snoj Einrichtung zur Explosionsbearbeitung von Materialien

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NICHTS-ERMITTELT *

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