RU2396362C1

RU2396362C1 - Device for thermal impulse processing of parts

Info

Publication number: RU2396362C1
Application number: RU2009102182/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Пеньков (UA); Валерий Иванович Пеньков; Михаил Степанович Балакирев (UA); Михаил Степанович Балакирев; Сергей Петрович Томашевский (UA); Сергей Петрович Томашевский
Original assignee: Валерий Иванович Пеньков; Михаил Степанович Балакирев; Сергей Петрович Томашевский
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2010-08-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to thermal impulse processing. To reduce overheating and contamination of part surfaces, proposed device comprises detachable high-temperature and scoop-proof chamber connected via mixer and adjustable proportioners with combustible gas source and gaseous oxidiser. It comprises also igniter and moving cover articulated with said chamber via damper, high-temperature and scoop-proof base that has hole with gas release branch pipe to discharge combustion products and rigidly locked in work position relative to said chamber. It includes unit of residual pressure release, waste gas discharge and processing products withdrawal that consists of barrel rigidly jointed to case base with exhaust branch pipe at top part and drain branch pipe at bottom part of insert rigidly fixed inside the case at its bottom and furnished with partition separating its inner space into top part embracing gas discharge branch pipe and lower part communicated with case inner space via bypass orifice arranged below drain branch pipe inlet. It includes also spool-valve mechanism with its seat arranged at the partition lower part, moving slide valve with its top surface mating seat shape and extending rod with centering extension that, in initial position, enters said gas discharge branch pipe, and slide valve return device.

EFFECT: higher efficiency of processing.

3 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к конструкции устройств для термоимпульсной обработки деталей машин, которые изготовлены из металлических или полимерных материалов резанием, штамповкой, прессованием или литьем (в частности, под давлением), для удаления с них заусенцев и/или облоя, для поверхностной закалки стальных деталей и для предпочтительно попутного выглаживания и/или механического наклепа поверхности деталей.The invention relates to the design of devices for thermopulse machining of machine parts that are made of metal or polymer materials by cutting, stamping, pressing or molding (in particular, under pressure), to remove burrs and / or flakes from them, for surface hardening of steel parts and for preferably incidental smoothing and / or mechanical hardening of the surface of the parts.

Уровень техникиState of the art

Термоимпульсная обработка деталей машин в высокотемпературной газовой среде внутри замкнутого объема давно известна. Так, в US 3,475,229 раскрыт способ удаления заусенцев с деталей, включающий:Thermal impulse processing of machine parts in a high-temperature gas medium inside a closed volume has long been known. So, in US 3,475,229 a method for deburring parts is disclosed, including:

размещение деталей внутри замкнутой (и обычно теплоизолированной) жаропрочной и ударостойкой камеры;placement of parts inside a closed (and usually thermally insulated) heat-resistant and shock-resistant chamber;

генерирование термического импульса в газовой среде, которая содержится внутри такой камеры и взаимодействует с деталями в течение времени, достаточного для желаемой термоимпульсной обработки,generating a thermal pulse in a gaseous medium that is contained within such a chamber and interacts with the parts for a time sufficient for the desired thermal pulse treatment,

стравливание избыточного давления и выпуск отработанных газов в атмосферу,venting overpressure and exhaust gas discharge into the atmosphere,

удаление обработанных деталей из указанной камеры иremoving machined parts from the specified camera and

повторение описанного выше технологического цикла.repetition of the above process cycle.

Там же были описаны несколько устройств для осуществления этого способа, различающиеся по принципу генерирования термического импульса. Одно из них обеспечивает генерирование такого импульса взрывом порции горючей газовой смеси внутри указанной камеры.There were also described several devices for implementing this method, differing in principle of thermal pulse generation. One of them provides the generation of such a pulse by the explosion of a portion of a combustible gas mixture inside the specified chamber.

Варьирование химического состава и массы порций взрывчатой смеси позволяет эффективно регулировать теплосодержание, кинетическую энергию и химический состав высокотемпературных продуктов сгорания с учетом материала и типоразмера обрабатываемых деталей. Так, избыток окислителя во взрывчатой газовой смеси обеспечивает выжигание заусенцев, стехиометрическое соотношение горючего и окислителя обеспечивает внутри камеры нейтральную среду, исключающую окисление поверхностного слоя любых обработанных деталей, а при недостатке окислителя продукты сгорания сохраняют восстановительный потенциал, достаточный для удаления оксидной пленки с поверхности обработанных металлических деталей.Varying the chemical composition and mass of servings of the explosive mixture allows you to effectively control the heat content, kinetic energy and chemical composition of high-temperature combustion products, taking into account the material and size of the processed parts. Thus, an excess of oxidizing agent in an explosive gas mixture provides burr burning, a stoichiometric ratio of fuel and oxidizing agent provides a neutral environment inside the chamber, eliminating oxidation of the surface layer of any treated parts, and if there is a lack of oxidizing agent, the combustion products retain a reduction potential sufficient to remove an oxide film from the surface of the treated details.

Понятно, что вследствие кратковременности взрыва нагрев деталей происходит в практически адиабатическом режиме, при котором температура и давление внутри жаропрочной и ударостойкой камеры скачкообразно возрастают.It is clear that due to the short duration of the explosion, the heating of parts occurs in an almost adiabatic mode, in which the temperature and pressure inside the heat-resistant and shock-resistant chamber increase stepwise.

Поэтому на начальном этапе развития технологии термоимпульсной обработки основное внимание уделяли надежности запирания активной зоны на время обработки. Так, в US 3,666,252 раскрыто устройство для термического удаления заусенцев с изделий, имеющее подвижную опору для обрабатываемых деталей. Эта опора подключена к приводу вертикального возвратно-поступательного перемещения и надежно запирает указанную камеру.Therefore, at the initial stage of the development of the technology of thermopulse processing, the main attention was paid to the reliability of locking the core during processing. Thus, US 3,666,252 discloses a device for thermal deburring of products having a movable support for workpieces. This support is connected to a vertical reciprocating drive and reliably locks said chamber.

К сожалению, в таком устройстве обрабатываемые детали остаются в контакте с высокотемпературными продуктами сгорания взрывчатой газовой смеси в течение временного интервала, который равен сумме затрат времени на взрыв, постепенное опускание опоры и стравливание давления. Действительно, отпирание камеры может быть только постепенным, ибо мгновенный выброс газообразных продуктов сгорания, имеющих температуру существенно более 1000°С и начальное давление более 70 МПа, крайне опасен.Unfortunately, in such a device, the workpieces remain in contact with the high-temperature products of combustion of the explosive gas mixture for a time interval that is equal to the sum of the time spent on the explosion, gradual lowering of the support and pressure relief. Indeed, unlocking the chamber can only be gradual, because the instantaneous release of gaseous products of combustion having a temperature substantially more than 1000 ° C and an initial pressure of more than 70 MPa is extremely dangerous.

Поэтому снижение температуры и давления газообразных продуктов взрыва вследствие дросселирования при увеличении их объема происходит слишком медленно (как правило, гораздо дольше 10 мс). Соответственно не удается предотвратить перегрев обработанных деталей и их загрязнение тонкодисперсными твердыми частицами, которые являются побочными продуктами термоимпульсной обработки деталей и износа стенки камеры (и окисление деталей при избытке окислителя во взрывчатой смеси).Therefore, the decrease in temperature and pressure of gaseous explosion products due to throttling with an increase in their volume occurs too slowly (as a rule, much longer than 10 ms). Accordingly, it is not possible to prevent overheating of the treated parts and their contamination with finely dispersed solid particles, which are by-products of thermal pulse treatment of parts and wear of the chamber wall (and oxidation of parts with an excess of oxidizing agent in the explosive mixture).

Такие нежелательные последствия перегрева и ударного действия детонационной волны, как изменения состава, структуры и физико-механических свойств в поверхностных слоях обработанных деталей, тем более заметны, чем меньше их масса, чем ниже теплопроводность и предел прочности при сжатии материала, из которого изготовлены детали, и чем легче этот материал поддается термомеханической деструкции.Such undesirable effects of overheating and shock of a detonation wave, such as changes in the composition, structure, and physico-mechanical properties in the surface layers of the processed parts, are all the more noticeable, the lower their mass, the lower the thermal conductivity and compressive strength of the material from which the parts are made, and the lighter this material lends itself to thermomechanical destruction.

На следующем этапе развития технологии термоимпульсной обработки деталей было предусмотрено регулирование времени контакта обрабатываемых деталей с высокотемпературной газовой средой. Так, в SU 1129042 раскрыт способ, включающий:At the next stage of the development of the technology of thermopulse machining of parts, it was envisaged to regulate the contact time of the machined parts with a high-temperature gas medium. So, in SU 1129042 a method is disclosed comprising:

а) размещение по меньшей мере одной детали, подлежащей термоимпульсной обработке, внутри замкнутой жаропрочной и ударостойкой камеры;a) placing at least one part to be heat treated inside a closed heat-resistant and shockproof chamber;

б) подачу внутрь этой камеры порции взрывчатой газовой смеси,b) supplying into this chamber a portion of the explosive gas mixture,

в) инициирование взрыва этой смеси и удержание детали (или деталей) в контакте с высокотемпературными продуктами сгорания при максимальном избыточном давлении внутри указанной камеры на время от 0,001 до 0,01 с,c) initiating the explosion of this mixture and keeping the part (or parts) in contact with high-temperature combustion products at maximum overpressure inside the chamber for a time from 0.001 to 0.01 s,

г) последующее стравливание избыточного давления путем выпуска отработанных газов в атмосферу за время от 0,0001 до 0,1 с,g) the subsequent bleeding of excess pressure by the release of exhaust gases into the atmosphere for a time from 0.0001 to 0.1 s,

д) удаление обработанных деталей из указанной камеры.d) removal of the processed parts from the specified chamber.

Устройство для реализации этого способа, которое наиболее близко к предлагаемому далее устройству по технической сущности, известно из SU 1592363. Оно имеет:A device for implementing this method, which is closest to the proposed further device by technical nature, is known from SU 1592363. It has:

(1) колоколообразную съемную жаропрочную и ударостойкую камеру, которая подключена к источникам горючего газа и газообразного окислителя и оснащена средством зажигания,(1) a bell-shaped removable heat and shock resistant chamber that is connected to sources of combustible gas and a gaseous oxidizer and equipped with an ignition means,

(2) жаропрочное и ударостойкое основание, которое имеет центральное отверстие для выпуска продуктов сгорания и газоотводящий патрубок на продолжении указанного отверстия и в рабочем положении жестко зафиксировано относительно указанной камеры,(2) a heat-resistant and shock-resistant base, which has a Central hole for the release of combustion products and a gas outlet on the continuation of the specified holes and in the working position is rigidly fixed relative to the specified chamber,

(3) узел стравливания избыточного давления, выпуска отработанных газов в атмосферу и удаления тонкодисперсных твердых продуктов обработки, содержащий:(3) a unit for venting excess pressure, discharging exhaust gases into the atmosphere and removing fine particulate processed products, comprising:

(3.1) жестко присоединенный к основанию кожух в виде стакана, снабженный открытым в атмосферу выхлопным патрубком в верхней части и сливным патрубком в придонной части,(3.1) a casing rigidly attached to the base in the form of a glass, equipped with an exhaust pipe open to the atmosphere in the upper part and a drain pipe in the bottom part,

(3.2) расположенный внутри указанного кожуха гидравлический демпфер, корпус которого жестко связан с основанием, подключен к источнику жидкости, свободно охватывает указанный газоотводящий патрубок и имеет на нижнем торце седло, соосное этому патрубку, и(3.2) a hydraulic damper located inside said casing, the housing of which is rigidly connected to the base, is connected to a fluid source, freely encompasses said gas outlet pipe and has a saddle at the bottom end coaxial to this pipe; and

(3.3) золотниковый механизм, имеющий:(3.3) a spool mechanism having:

полый корпус, закрепленный в нижней части указанного кожуха на продолжении геометрической оси указанного газоотводящего патрубка и указанного седла и снабженный по меньшей мере одним перепускным отверстием для выпуска газов в придонную часть кожуха, иa hollow body mounted in the lower part of the specified casing on the continuation of the geometric axis of the specified exhaust pipe and the specified saddle and provided with at least one bypass hole for the release of gases into the bottom of the casing, and

подвижный внутри полого корпуса золотник, который имеет соответствующую по форме указанному седлу верхнюю торцевую поверхность, снабжен снизу подходящим стопором и подключен к непоказанному особо подходящему средству возврата в верхнее положение.a spool movable inside the hollow body, which has an upper end surface corresponding to the shape of the indicated saddle, is equipped with a suitable stopper from below and is connected to a particularly unsuitable means of returning to the upper position.

Гидравлический демпфер сообщается с полостью жаропрочной и ударостойкой камеры через узкий канал в указанном газоотводящем патрубке. Поэтому обрабатываемые детали (пусть даже до 1 мс) находятся под исходным давлением высокотемпературных газообразных продуктов взрыва и лишь затем начинают охлаждаться вследствие их дросселирования.The hydraulic damper communicates with the cavity of the heat-resistant and shock-resistant chamber through a narrow channel in the specified exhaust pipe. Therefore, the workpieces (even up to 1 ms) are under the initial pressure of the high-temperature gaseous products of the explosion and only then begin to cool due to their throttling.

К сожалению, применение описанного устройства показало, что перегрев нередко настолько велик, что в приповерхностных слоях изменяются химический состав и физико-механические свойства даже стальных деталей. Кроме того, на поверхности деталей оседают и припрессовываются тонкодисперсные твердые продукты их обработки и износа стенки жаропрочной и ударостойкой камеры. Эти нежелательные явления наиболее заметны при термоимпульсной обработке деталей из легких сплавов и термостойких полимерных материалов.Unfortunately, the use of the described device showed that overheating is often so great that in the surface layers the chemical composition and physico-mechanical properties of even steel parts change. In addition, finely dispersed solid products of their processing and wear of the walls of the heat-resistant and shock-resistant chamber settle and press on the surface of the parts. These undesirable effects are most noticeable during the thermal treatment of parts made of light alloys and heat-resistant polymer materials.

Краткое описание сущности изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В основу изобретения положена задача путем регулирования объема высокотемпературных продуктов сгорания газовой взрывчатой смеси создать такое устройство для термоимпульсной обработки, которое существенно снижала бы перегрев и загрязнение поверхности обрабатываемых деталей машин.The basis of the invention is the task of regulating the volume of high-temperature combustion products of a gas explosive mixture to create such a device for thermal pulse processing, which would significantly reduce overheating and surface contamination of the machined parts of machines.

Поставленная задача решена тем, что устройство для термоимпульсной обработки деталей согласно изобретению имеет:The problem is solved in that the device for thermal treatment of parts according to the invention has:

(1) съемную жаропрочную и ударостойкую камеру, которая через смеситель и регулируемые дозаторы подключена к источникам горючего газа и газообразного окислителя и оснащена средством зажигания и подвижной крышкой, которая кинематически связана с указанной камерой через подходящий амортизатор,(1) a removable heat-resistant and shock-resistant chamber, which is connected to sources of combustible gas and a gaseous oxidizer through a mixer and adjustable dispensers and is equipped with ignition means and a movable cover that is kinematically connected to the chamber through a suitable shock absorber,

(2) жаропрочное и ударостойкое основание, которое имеет отверстие для выпуска продуктов сгорания и газоотводящий патрубок на продолжении указанного отверстия и в рабочем положении жестко зафиксировано относительно указанной камеры,(2) a heat-resistant and impact-resistant base, which has an opening for the release of combustion products and a gas outlet on the continuation of the specified holes and in the working position is rigidly fixed relative to the specified chamber,

(3) узел стравливания остаточного давления, выпуска отработанных газов в атмосферу и удаления тонкодисперсных твердых продуктов обработки, который имеет:(3) a unit for venting the residual pressure, exhausting the exhaust gases into the atmosphere and removing fine particulate processed products, which has:

(3.1) жестко присоединенный к жаропрочному и ударостойкому основанию кожух в виде стакана, снабженный открытым в атмосферу выхлопным патрубком в верхней части и сливным патрубком в придонной части,(3.1) a casing in the form of a cup rigidly attached to a heat-resistant and impact-resistant base, provided with an exhaust pipe open to the atmosphere in the upper part and a drain pipe in the bottom part,

(3.2) концентрично закрепленную внутри указанного кожуха вставку, которая также жестко присоединена к указанному основанию и имеет полость, разделенную кольцевой перегородкой на верхнюю часть, которая свободно охватывает указанный газоотводящий патрубок, подключена к источнику жидкости и служит гидравлическим демпфером и ловушкой тонкодисперсных побочных продуктов термоимпульсной обработки, и нижнюю часть, которая сообщается с полостью указанного кожуха через по меньшей мере одно перепускное отверстие, расположенное ниже входа в указанный сливной патрубок,(3.2) an insert concentrically fixed inside the specified casing, which is also rigidly attached to the specified base and has a cavity divided by an annular partition into the upper part, which freely encompasses the specified gas outlet pipe, is connected to the liquid source and serves as a hydraulic damper and trap for finely dispersed thermal pulse processing by-products , and the lower part, which communicates with the cavity of the specified casing through at least one bypass hole located below the entrance to the the occupied drain pipe

(3.3) золотниковый механизм, который размещен в нижней части полости указанной вставки и имеет:(3.3) the spool mechanism, which is located in the lower part of the cavity of the specified insert and has:

седло в нижней части указанной кольцевой перегородки на продолжении геометрической оси указанного газоотводящего патрубка,a saddle in the lower part of the specified annular partitions on the continuation of the geometric axis of the specified exhaust pipe,

подвижный золотник, который имеет верхнюю торцевую поверхность, соответствующую по форме указанному седлу, и снабжен выдвижным штоком с центрирующей насадкой, которая в исходном положении введена в указанный газоотводящий патрубок, иa movable spool, which has an upper end surface corresponding in shape to the specified saddle, and is equipped with a retractable rod with a centering nozzle, which in the initial position is introduced into the specified exhaust pipe, and

подходящее средство возврата золотника в верхнее положение.suitable means to return the spool to the upper position.

В таком устройстве расширение объема продуктов сгорания с соответствующим снижением их давления и температуры начинается в жаропрочной и ударостойкой камере с амортизированной подвижной крышкой практически одновременно с началом термоимпульсной обработки. Это уменьшает перегрев обрабатываемых деталей и загрязнение их поверхности.In such a device, the expansion of the volume of combustion products with a corresponding decrease in their pressure and temperature begins in a heat-resistant and shock-resistant chamber with a shock-absorbed movable cover almost simultaneously with the start of thermal treatment. This reduces the overheating of the workpieces and their surface contamination.

Первое дополнительное отличие состоит в том, чтоThe first additional difference is that

указанная подвижная крышка выполнена ступенчатой по высоте и имеет относительно узкую нижнюю часть, которая введена в контакт с внутренней поверхностью жаропрочной и ударостойкой камеры, и относительно широкую верхнюю часть, аsaid movable cover is made stepwise in height and has a relatively narrow lower part, which is brought into contact with the inner surface of the heat-resistant and shock-resistant chamber, and a relatively wide upper part, and

указанный амортизатор выполнен в виде пневмоцилиндра, корпус которого герметично охватывает сверху указанную жаропрочную и ударостойкую камеру, поршнем в котором служит указанная верхняя часть подвижной крышки, а шток снизу жестко связан с этой частью подвижной крышки, а сверху подключен к регулятору свободного хода.said shock absorber is made in the form of a pneumatic cylinder, the casing of which tightly covers the specified heat-resistant and shock-resistant chamber from above, the piston in which the indicated upper part of the movable cover serves, and the rod from the bottom is rigidly connected to this part of the movable cover, and connected to the freewheel regulator from above.

Это позволяет точно регулировать режимы термоимпульсной обработки с учетом размера, геометрической формы и массы обрабатываемых деталей и физико-механических свойств материалов, из которых они изготовлены.This allows you to precisely control the conditions of thermal treatment, taking into account the size, geometric shape and mass of the workpieces and the physico-mechanical properties of the materials from which they are made.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что на выходе смесителя горючего газа и газообразного окислителя установлен газораспределитель с двумя выходными каналами, один из которых открыт в указанную жаропрочную и ударостойкую камеру, а второй открыт в воздушное пространство указанной вставки в указанный кожух. Это позволяет изменять порядок подачи взрывчатой смеси для гибкого регулирования длительности и интенсивности действия детонационной волны на детали в замкнутой жаропрочной и ударостойкой камере и время срабатывания золотникового механизма.The second additional difference is that at the outlet of the combustible gas mixer and gaseous oxidizer there is a gas distributor with two output channels, one of which is open in the specified heat-resistant and shock-resistant chamber, and the second is open in the airspace of the specified insert in the specified casing. This allows you to change the order of supply of the explosive mixture for flexible control of the duration and intensity of the detonation wave on the part in a closed heat-resistant and shockproof chamber and the response time of the spool mechanism.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность изобретения поясняется подробным описанием устройства для термоимпульсной обработки деталей и его работы со ссылками на чертежи, где изображены на:The invention is illustrated by a detailed description of a device for thermopulse machining of parts and its operation with reference to the drawings, which depict:

фиг.1 - устройство для термоимпульсной обработки деталей в исходном положении перед инициированием взрыва (продольный разрез вертикальной плоскостью симметрии с условно удаленной термоизоляцией);figure 1 - a device for thermopulse machining of parts in the initial position before initiating the explosion (longitudinal section of a vertical plane of symmetry with conditionally removed thermal insulation);

фиг.2 -то же, что на фиг.1, в положении после инициирования взрыва.figure 2 is the same as in figure 1, in the position after the initiation of the explosion.

Наилучшие варианты осуществления изобретенияBEST MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Устройство для термоимпульсной обработки деталей как минимум имеет (см. фиг.1):A device for thermopulse processing of parts at least has (see figure 1):

съемную жаропрочную и ударостойкую камеру 1, которая через смеситель 2 и регулируемые преимущественно объемные дозаторы 3 и 4 подключена к непоказанным особо источникам горючего газа и газообразного окислителя и оснащена по меньшей мере одним средством зажигания, например искровой или калильной свечой 5, и подвижной крышкой 6, которая кинематически связана с камерой 1 через описанный далее подходящий амортизатор,a removable heat-resistant and shock-resistant chamber 1, which is connected through a mixer 2 and mainly adjustable volumetric dispensers 3 and 4 to sources of combustible gas and a gaseous oxidizer not shown especially and equipped with at least one ignition means, for example a spark or glow plug 5, and a movable cover 6, which is kinematically connected to the camera 1 through a suitable shock absorber described below,

жаропрочное и ударостойкое основание 7, которое имеет предпочтительно центральное отверстие для выпуска продуктов сгорания и газоотводящий патрубок 8 на продолжении этого отверстия и в рабочем положении жестко зафиксировано относительно камеры 1, иa heat-resistant and impact-resistant base 7, which preferably has a central opening for exhausting combustion products and a gas outlet 8 at the extension of this hole and in the working position is rigidly fixed relative to the chamber 1, and

узел стравливания остаточного давления, выпуска отработанных газов в атмосферу и удаления тонкодисперсных твердых побочных продуктов термоимпульсной обработки.a unit for bleeding residual pressure, exhaust gas into the atmosphere and removing finely dispersed solid by-products of thermal pulse processing.

Этот узел имеет:This node has:

во-первых, жестко присоединенный к жаропрочному и ударостойкому основанию 7 кожух 9 в виде стакана, который снабжен открытым в атмосферу выхлопным патрубком 10 в верхней части и сливным патрубком 11 в придонной части,firstly, a casing 9, rigidly attached to the heat-resistant and impact-resistant base 7, in the form of a cup, which is equipped with an exhaust pipe 10 open to the atmosphere in the upper part and a drain pipe 11 in the bottom part,

во-вторых, концентрично закрепленную внутри кожуха 9 вставку 12, которая также жестко присоединена к жаропрочному и ударостойкому основанию 7 и имеет полость, разделенную кольцевой перегородкой 13 на верхнюю часть, которая свободно охватывает газоотводящий патрубок 8, подключена к источнику жидкости (обычно технической воды «PW») через клапан-дозатор 14 и служит гидравлическим демпфером и ловушкой тонкодисперсных побочных продуктов термоимпульсной обработки, и нижнюю часть, которая сообщается с полостью кожуха 9 через по меньшей мере одно перепускное отверстие 15, расположенное ниже входа в сливной патрубок 11, иsecondly, insert 12 concentrically fixed inside the casing 9, which is also rigidly attached to the heat-resistant and shock-resistant base 7 and has a cavity divided by an annular partition 13 into the upper part, which freely encompasses the gas outlet pipe 8, is connected to a liquid source (usually technical water " PW ") through the metering valve 14 and serves as a hydraulic damper and trap for finely dispersed by-products of thermal pulse treatment, and the lower part, which communicates with the cavity of the casing 9 through at least one repusknoe opening 15 disposed below the entrance to the spout 11, and

в-третьих, золотниковый механизм, размещенный в нижней части полости вставки 12.thirdly, the spool mechanism located in the lower part of the cavity of the insert 12.

Золотниковый механизм имеет:The spool mechanism has:

седло 16 в нижней части перегородки 13 на продолжении геометрической оси газоотводящего патрубка 8,a saddle 16 in the lower part of the partition 13 on the continuation of the geometric axis of the exhaust pipe 8,

подвижный золотник 17, который имеет соответствующую по форме указанному седлу верхнюю торцевую поверхность и снабжен выдвижным штоком 18 с центрирующей (например, конической или сфероидальной) насадкой 19, которая в исходном положении введена снизу в газоотводящий патрубок 8, иa movable spool 17, which has an upper end face corresponding to the shape of the indicated saddle and is equipped with a retractable stem 18 with a centering (for example, conical or spheroidal) nozzle 19, which in the initial position is introduced from below into the gas outlet 8, and

подходящее средство возврата золотника 17 в верхнее положение (например, пневмоцилиндр, который на чертежах условно показан направленной вверх стрелкой «Р»).a suitable means of returning the spool 17 to the upper position (for example, a pneumatic cylinder, which is conventionally shown in the drawings with the upward arrow “P”).

Выдвижной шток 18 кинематически связан с подходящим (например, винтовым) регулятором 20 его положения в канале газоотводящего патрубка 8.The retractable rod 18 is kinematically connected with a suitable (for example, screw) controller 20 of its position in the channel of the exhaust pipe 8.

Как правило, подвижная крышка 6 выполнена ступенчатой по высоте и имеет относительно узкую нижнюю часть, которая введена в скользящий контакт с внутренней поверхностью жаропрочной и ударостойкой камеры 1, и относительно широкую верхнюю часть, а упомянутый амортизатор выполнен в виде пневмоцилиндра. Корпус 21 этого пневмоцилиндра герметично охватывает сверху жаропрочную и ударостойкую камеру 1, поршнем в нем служит верхняя часть подвижной крышки 6, а шток 22 жестко связан с подвижной крышкой 6 и с подходящим (например, винтовым) регулятором 23 свободного хода штока 22 и крышки 6 в корпусе 21.As a rule, the movable cover 6 is stepwise in height and has a relatively narrow lower part, which is brought into sliding contact with the inner surface of the heat-resistant and shock-resistant chamber 1, and a relatively wide upper part, and the shock absorber is made in the form of a pneumatic cylinder. The housing 21 of this pneumatic cylinder seals the heat-resistant and shock-resistant chamber 1 from above, the upper part of the movable cover 6 serves as a piston in it, and the stem 22 is rigidly connected to the movable cover 6 and with a suitable (for example, screw) free-wheel regulator 23 of the stem 22 and cover 6 housing 21.

Целесообразно, чтобы на выходе смесителя 2 горючего газа и газообразного окислителя был установлен газораспределитель 24 с двумя выходными каналами 25 и 26, которые открыты соответственно в жаропрочную и ударостойкую камеру 1 и в воздушное пространство вставки 12. Этот газораспределитель 24 снабжен непоказанным особо управляемым трехходовым краном для подачи взрывчатой смеси только в один из каналов 25 или 26 в полном объеме, или синхронно в оба канала 25 и 26 в требуемой пропорции.It is advisable that at the outlet of the mixer 2 of combustible gas and a gaseous oxidizer a gas distributor 24 is installed with two output channels 25 and 26, which are open respectively in the heat-resistant and shock-resistant chamber 1 and in the airspace of the insert 12. This gas distributor 24 is equipped with a specially controlled three-way valve for supply of explosive mixture only in one of the channels 25 or 26 in full, or synchronously in both channels 25 and 26 in the required proportion.

Свеча 5 зажигания может быть введена в полость жаропрочной и ударостойкой камеры 1. Однако предпочтительно ее подключение на выход смесителя 2, как это показано на чертежах.The spark plug 5 can be introduced into the cavity of the heat-resistant and shock-resistant chamber 1. However, it is preferable to connect it to the output of the mixer 2, as shown in the drawings.

Специалисту понятно, что выше указаны лишь основные сведения, необходимые для осуществления изобретения, и что устройство может иметь общедоступные средства автоматизации, например: задатчики и датчики расхода компонентов взрывчатой смеси, датчики температуры, манометры, блок программного управления на основе подходящего микропроцессора и т.д. Естественно, что такие дополнения не выходят за рамки объема прав, который ограничен только формулой изобретения.The specialist understands that the above is only the basic information necessary for the implementation of the invention, and that the device may have generally available means of automation, for example: detectors and flow sensors of the components of the explosive mixture, temperature sensors, manometers, a program control unit based on a suitable microprocessor, etc. . Naturally, such additions do not go beyond the scope of rights, which is limited only by the claims.

Термоимпульсную обработку деталей, каждый рабочий цикл которой включает подготовительную стадию, стадию обработки и стадию разгрузки, проводят следующим образом.Thermal impulse processing of parts, each working cycle of which includes a preparatory stage, a processing stage and an unloading stage, is carried out as follows.

В начале подготовительной стадии на жаропрочное и ударостойкое основание 7 (непосредственно или на дополнительных опорах) устанавливают по меньшей мере одну непоказанную особо исходную деталь, герметично присоединяют к этому основанию 7 съемную жаропрочную и ударостойкую камеру 1 с опущенной до упора подвижной крышкой 6 и регулятором 23 задают допустимую величину свободного хода штока 22 и крышки 6 в корпусе 21 пневмоцилиндра.At the beginning of the preparatory stage, at least one not shown especially initial part is installed on the heat-resistant and shock-resistant base 7 (directly or on additional supports), the removable heat-resistant and shock-resistant chamber 1 is tightly connected to this base 7 with the movable cover 6 lowered to the stop and the regulator 23 is set permissible free stroke of the rod 22 and cover 6 in the housing 21 of the pneumatic cylinder.

Для предотвращения перегрева воздуха в корпусе 21 пневмоцилиндра и облегчения амортизации на относительно широкую часть крышки 6 через непоказанное особо отверстие может быть налита порция охлаждающей жидкости (преимущественно технической воды).To prevent air overheating in the housing 21 of the pneumatic cylinder and to facilitate depreciation on a relatively wide part of the cover 6, a portion of the coolant (mainly technical water) can be poured through a particularly not shown hole.

Далее настраивают золотниковый механизм на определенное время срабатывания. Для этого выдвижной шток 18 с центрирующей насадкой 19 выставляют регулятором 20 на определенное (как правило, предварительными экспериментами) расстояние от верхнего торца золотника 17. В общем случае желаемое время срабатывания будет тем больше, чем дальше центрирующая насадка 19 будет вдвинута в газоотводящий патрубок 8.Next, adjust the spool mechanism for a specific response time. For this, the retractable rod 18 with the centering nozzle 19 is set by the regulator 20 at a certain (usually by preliminary experiments) distance from the upper end of the spool 17. In general, the desired response time will be the longer, the further the centering nozzle 19 will be moved into the gas outlet 8.

Затем через клапан-дозатор 14 в верхнюю часть полости вставки 12 подают порцию воды, часть которой при открытом золотнике 17 перетекает через перепускные отверстия 15 в нижнюю часть полости кожуха 9. Когда вода поднимается до уровня входа в сливной патрубок 11, золотник 17 поднимают до упора в седло 16 и перекрывают перепускные отверстия 15. Тем самым окончательно герметизируют активную зону, включающую всю полость камеры 1 и часть канала газоотводящего патрубка 8, которая расположена над центрирующей насадкой 19.Then, through the metering valve 14, a portion of water is supplied to the upper part of the cavity of the insert 12, part of which, when the valve 17 is open, flows through the bypass holes 15 into the lower part of the casing 9. When the water rises to the level of the entrance to the drain pipe 11, the valve 17 is lifted to the stop into the saddle 16 and block the bypass holes 15. Thus, the core is finally sealed, including the entire cavity of the chamber 1 and part of the channel of the gas outlet pipe 8, which is located above the centering nozzle 19.

Подготовительную стадию завершают приготовлением и подачей в активную зону порции взрывчатой смеси горючего газа, который обычно выбирают из группы, состоящей из водорода, метана, ацетилена и иных чистых низкомолекулярных углеводородов и их смесей, и газообразного окислителя, которым обычно служит воздух и изредка чистый кислород.The preparatory stage is completed by preparing and supplying to the active zone a portion of an explosive mixture of combustible gas, which is usually selected from the group consisting of hydrogen, methane, acetylene and other pure low molecular weight hydrocarbons and their mixtures, and a gaseous oxidizer, which is usually air and occasionally pure oxygen.

Выбранный горючий газ и выбранный газообразный окислитель подают соответственно через дозаторы 3 и 4 в смеситель 2. Приготовленная порция взрывчатой газовой смеси может быть подана через газораспределитель 24 трояко.The selected combustible gas and the selected gaseous oxidizing agent are supplied through dispensers 3 and 4, respectively, to the mixer 2. The prepared portion of the explosive gas mixture can be fed through the gas distributor 24 in three ways.

В первом варианте всю порцию взрывчатой газовой смеси подают через канал 25 только в полость жаропрочной и ударостойкой камеры 1. Этот вариант желателен при термоимпульсной обработке деталей, которые изготовлены из стали или иных высокопрочных материалов, для удаления с них грубых заусенцев или облоя и/или для их наклепа и выглаживания. Действительно, именно в этом варианте основная часть тепловой и кинетической энергии продуктов взрыва затрачивается на обработку, а время пребывания обрабатываемых деталей под действием высокой температуры и высокого давления максимально.In the first embodiment, the entire portion of the explosive gas mixture is fed through the channel 25 only into the cavity of the heat-resistant and shock-resistant chamber 1. This option is desirable for thermopulse treatment of parts made of steel or other high-strength materials to remove coarse burrs or burrs from them and / or their hardening and smoothing. Indeed, it is in this embodiment that the bulk of the thermal and kinetic energy of the explosion products is spent on processing, and the residence time of the processed parts under the influence of high temperature and high pressure is maximized.

Во втором варианте порцию взрывчатой газовой смеси подают синхронно через оба канала 25 и 26 соответственно в полость жаропрочной и ударостойкой камеры 1 (для обработки деталей) и в воздушное пространство вставки 12 (для опережающего срабатывания золотникового механизма). В этом варианте время пребывания обрабатываемых деталей под действием высокой температуры и давления сокращается тем заметнее, чем больше взрывчатой смеси поступает в воздушное пространство вставки 12 через канал 26. Поэтому такой вариант предпочтителен для обработки деталей, которые изготовлены из сплавов на основе меди, алюминия и магния или из армированных полимерных материалов с применением термореактивных связующих.In the second embodiment, a portion of the explosive gas mixture is fed synchronously through both channels 25 and 26, respectively, into the cavity of the heat-resistant and shock-resistant chamber 1 (for processing parts) and into the airspace of the insert 12 (for anticipatory actuation of the spool mechanism). In this embodiment, the residence time of the workpieces under the influence of high temperature and pressure is reduced the more noticeably, the more explosive mixture enters the airspace of the insert 12 through the channel 26. Therefore, this option is preferable for processing parts that are made of alloys based on copper, aluminum and magnesium or from reinforced polymeric materials using thermosetting binders.

В третьем варианте всю порцию взрывчатой газовой смеси подают через канал 26 в воздушное пространство вставки 12. Соответственно для термоимпульсной обработки используется лишь та часть продуктов сгорания взрывчатой газовой смеси, которая успевает прорваться в полость жаропрочной и ударостойкой камеры 1 через приоткрытый снизу газоотводящий патрубок 8. Этот вариант использования термического потенциала и кинетической энергии продуктов сгорания взрывчатой газовой смеси целесообразен, если нужно создать особо мягкие условия термоимпульсной обработки. В частности, такие условия нужны для обработки деталей из высокопрочных (не обязательно армированных) термопластов или резины.In the third embodiment, the entire portion of the explosive gas mixture is fed through the channel 26 into the airspace of the insert 12. Accordingly, only that part of the products of combustion of the explosive gas mixture that manages to break into the cavity of the heat-resistant and shock-resistant chamber 1 through the gas outlet pipe ajar below is used for thermal treatment. the option of using the thermal potential and kinetic energy of the products of combustion of the explosive gas mixture is advisable if it is necessary to create especially mild conditions for thermal pulses pure processing. In particular, such conditions are needed for processing parts from high-strength (not necessarily reinforced) thermoplastics or rubber.

Стадия обработки начинается с момента зажигания взрывчатой смеси свечой 5.The processing stage begins with the moment of ignition of the explosive mixture with a candle 5.

Если свеча 5 установлена в камере 1, то почти вся порция взрывчатой смеси детонирует в этой камере 1, и продукты сгорания с высокими температурой и давлением практически мгновенно прокаливают обрабатываемые детали на некоторую глубину, диспергируют заусенцы или облой и выглаживают поверхность. Однако даже в этом случае ударное действие высокотемпературной детонационной волны на обрабатываемые детали ослабляется вследствие подъема подвижной крышки 6 в корпусе 21 пневмоцилиндра и амортизирующего противодействия сжимаемого воздуха (см. фиг.2), а температура и давление в активной зоне начинают снижаться практически сразу после зажигания. Естественно, что смягчение режима термоимпульсной обработки будет тем заметнее, чем больше свободный ход крышки 6 и штока 22.If the candle 5 is installed in chamber 1, then almost the entire portion of the explosive mixture detonates in this chamber 1, and the products of combustion with high temperature and pressure almost instantly calcine the workpieces to a certain depth, disperse burrs or a cloud, and smooth the surface. However, even in this case, the impact of the high-temperature detonation wave on the workpieces is weakened due to the lifting of the movable cover 6 in the housing 21 of the pneumatic cylinder and the shock absorbing reaction of the compressible air (see Fig. 2), and the temperature and pressure in the active zone begin to decrease almost immediately after ignition. Naturally, the softening of the thermal pulse treatment mode will be the more noticeable, the greater the free movement of the cover 6 and the rod 22.

Если свеча 5 установлена на выходе смесителя 2, то детонация взрывчатой смеси инициируется еще до ее впрыска в каналы 25 и/или 26. При этом возможны три варианта термоимпульсной обработки.If the candle 5 is installed at the outlet of the mixer 2, then the detonation of the explosive mixture is initiated even before it is injected into the channels 25 and / or 26. In this case, three variants of thermal pulse processing are possible.

В первом варианте детонирующая смесь поступает в камеру 1 только через канал 25, на выходе из которого происходит частичное дросселирование продуктов сгорания с соответствующим снижением их температуры и давления. Далее продукты сгорания практически одновременно расходуют энергию на термоимпульсную обработку деталей внутри камеры 1 и на подъем крышки 6 и сжатие воздуха в корпусе 21 пневмоцилиндра. Двойное дросселирование продуктов сгорания еще более смягчает условия термоимпульсной обработки.In the first embodiment, the detonating mixture enters the chamber 1 only through the channel 25, at the outlet of which there is a partial throttling of the combustion products with a corresponding decrease in their temperature and pressure. Further, the combustion products almost simultaneously consume energy for thermopulse processing of parts inside the chamber 1 and for lifting the cover 6 and compressing the air in the housing 21 of the pneumatic cylinder. Double throttling of combustion products further softens the conditions of thermopulse processing.

Во втором варианте поток детонирующей смеси разделяется на части, которые одновременно поступают через канал 25 в камеру 1 и через канал 26 в воздушное пространство вставки 12, из которого продукты сгорания большей частью также попадают в камеру 1 через верхнюю часть патрубка 8 и центральное отверстие в основании 7. Естественно, что при таком разделении смягчение режима термоимпульсной обработки будет тем заметнее, чем больше детонирующей смеси поступит в канал 26.In the second embodiment, the flow of the detonating mixture is divided into parts that simultaneously enter through the channel 25 into the chamber 1 and through the channel 26 into the airspace of the insert 12, from which the combustion products mostly also enter the chamber 1 through the upper part of the nozzle 8 and the central hole in the base 7. Naturally, with such a separation, the softening of the thermal pulse treatment regime will be more pronounced as the more detonating mixture enters channel 26.

В третьем варианте весь объем детонирующей смеси подается в воздушное пространство вставки 12 и лишь затем основная часть продуктов сгорания через верхнюю часть патрубка 8 и центральное отверстие в основании 7 поступает в камеру 1. Соответственно в этом варианте ударное и термическое действие детонационной волны на обрабатываемые детали минимально.In the third embodiment, the entire volume of the detonating mixture is fed into the airspace of the insert 12 and only then the main part of the combustion products through the upper part of the nozzle 8 and the central hole in the base 7 enters the chamber 1. Accordingly, in this embodiment, the shock and thermal action of the detonation wave on the workpieces is minimized .

Стадия разгрузки начинается с отрыва золотника 17 от седла 16. Промежуток времени между зажиганием взрывчатой смеси и упомянутым отрывом зависит от заданной исходной высоты расположения центрирующей насадки 19 в патрубке 8 и давления продуктов сгорания над этой насадкой 19. Понятно, что упомянутое давление будет тем выше (и золотник 17 будет опускаться тем быстрее), чем большая часть детонирующей смеси поступит в канал 26.The unloading stage begins with the separation of the spool 17 from the seat 16. The time interval between the ignition of the explosive mixture and the said separation depends on the specified initial height of the centering nozzle 19 in the nozzle 8 and the pressure of the combustion products above this nozzle 19. It is clear that the pressure will be the higher ( and the spool 17 will lower the faster), the greater part of the detonating mixture enters the channel 26.

После выхода центрирующей насадки 19 из патрубка 8 и опускания золотника 17 открываются перепускные отверстия 15. Отработанные продукты сгорания в режиме дросселирования поступают в полость кожуха 9, проходят через слой воды, которая дополнительно демпфирует ударную нагрузку на золотник 17, и улавливает тонкодисперсные твердые побочные продукты термоимпульсной обработки, и выходят в атмосферу через выхлопной патрубок 10. Водная суспензия твердых побочных продуктов при открытом клапане-дозаторе 14 вымывается из полости кожуха 9 и через сливной патрубок 11 поступает в непоказанный отстойник или фильтр.After the centering nozzle 19 leaves the nozzle 8 and the spool 17 is lowered, the bypass openings 15 open. Exhaust combustion products in the throttle mode enter the cavity of the casing 9, pass through a layer of water, which additionally dampens the shock load on the spool 17, and captures finely dispersed solid by-products of the thermal pulse processing, and enter the atmosphere through the exhaust pipe 10. An aqueous suspension of solid by-products with the open metering valve 14 is washed out of the cavity of the casing 9 and through the drain th pipe 11 enters the clarifier or a filter not shown.

После стравливания избыточного давления камеру 1 отсоединяют от основания 7 и удаляют обработанные детали. Далее технологический цикл повторяют, как описано выше.After bleeding the excess pressure, the chamber 1 is disconnected from the base 7 and the treated parts are removed. Next, the technological cycle is repeated as described above.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предложенное устройство может быть изготовлено из доступных на рынке материалов и комплектующих изделий на машиностроительных заводах. Наряду с гибким регулированием времени действия продуктов сгорания взрывчатой газовой смеси на детали и соответствующим повышением качества их обработки достигаются снижение динамической нагрузки на корпусные элементы устройства и повышение его надежности и безопасности в эксплуатации.The proposed device can be made of materials available on the market and components in engineering plants. Along with flexible regulation of the time of the action of the products of combustion of the explosive gas mixture on the part and a corresponding improvement in the quality of their processing, a reduction in the dynamic load on the housing elements of the device and an increase in its reliability and safety in operation are achieved.

Claims

1. Device for thermopulse machining of parts, comprising a removable heat-resistant and shock-resistant chamber connected through a mixer and adjustable dispensers to sources of combustible gas and a gaseous oxidizer, ignition means and a movable cover kinematically connected to the chamber through a shock absorber, a heat-resistant and shock-resistant base having an opening with a gas outlet for the release of combustion products and rigidly fixed in the working position relative to the specified chamber, the unit for bleeding residual pressure, exhaust gases into the atmosphere and removal of finely divided solid processing products, which consists of a rigidly attached to the base of the casing in the form of a glass with an exhaust pipe open to the atmosphere in the upper part and a drain pipe in the bottom part, concentrically fixed inside the casing of the insert, rigidly attached to the base and having a cavity, divided by an annular partition on the upper part, which freely covers the specified exhaust pipe, connected to a fluid source and serves as a hydraulic a damper and a trap of finely divided by-products of thermal pulse treatment, and the lower part, which is connected with the cavity of the casing through at least one bypass hole located below the entrance to the specified drain pipe, and a spool mechanism including a seat located in the lower part of the annular partition on the continuation the geometrical axis of the exhaust pipe, a movable spool having an upper end surface corresponding to the shape of the saddle and a sliding rod with a centering nozzle, which original position is introduced into said gas exhaust pipe, and the return valve means in the upper position.

2. The device according to claim 1, characterized in that said movable cover is stepwise in height and has a relatively narrow lower part, which is brought into contact with the inner surface of the heat-resistant and shock-resistant chamber, and a relatively wide upper part, and the shock absorber is made in the form of a pneumatic cylinder , the casing of which hermetically covers the heat-resistant and shock-resistant chamber from above, the piston in which is the upper part of the movable cover, and the rod is rigidly connected to this part of the mobile cover from below and is connected from above to the regulator freewheel rod and cap in the air cylinder body.

3. The device according to claim 1, characterized in that at the outlet of the combustible gas mixer and gaseous oxidizer a gas distributor is installed with two output channels, one of which is open in the specified heat-resistant and shock-resistant chamber, and the second is open in the upper cavity of the specified insert inside the casing.