Резка металла ударными волнами Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 534.22.2; 621.7.044.2

Н.П. МИХАЙЛОВ, ЧАН ВАН ЗОАНЬ

Балтийский государственный технический университет им. Д.Ф. Устинова,

г.Санкт-Петербург

РЕЗКА МЕТАЛЛА УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ

Рассмотрены результаты экспериментальных исследований ударно-волновой резки листового проката стали. Приведена сравнительная характеристика эффективности различных методов резки металла взрывом.

The article covers results of experimental study in blast wave cutting of sheet rolled steel. It also includes the comparative efficacy characteristics of various methods of metal cutting be biast.

Использование конверсионных взрывчатых веществ, извлекаемых из боеприпасов с истекшим сроком годности, позволяет эффективно решать задачи разделки взрывом оборудования и конструкций для последующей утилизации металла. В университете разработана технология резки металла на основе контролируемых процессов интерференции ударных волн, конкурирующая с традиционными методами взрывной резки кумулятивными зарядами.

Проведены исследования по определению энергоемкости ударно-волновой резки листового проката сталей толщиной 6-130 мм. Взрывные работы проводились на экспериментальной базе СКТБ «Технолог» Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Для испытаний использовались стальные листы различной толщины в состоянии поставки. Ударно-волновые заряды представляли собой профилированную эластичную ленту, которая наклеивалась на поверхность металла. Для изготовления зарядов применялось пластичное ВВ марки Элас-1 и Элас-2, разработанные СКТБ «Технолог».

В качестве критерия энергоемкости разрушения металла принят удельный рас-

ход ВВ на единицу площади поперечного сечения металла, однозначно определяющий массу ВВ ударно-волнового заряда.

Результаты экспериментов приведены в таблице. Как видно из таблицы, минимальный удельный расход ВВ при резке металла зарядами Элас-1 составляет 1,6-1,7 г/см2. Отмечено уменьшение удельного расхода. С увеличением скорости детонации ВВ удельный расход ВВ снижается.

Для оценки энергоемкости резки металла большей толщины проведены опыты с плитами стали 09Г2С толщиной 80-132 мм, на поверхности которых с помощью кумулятивных зарядов предварительно выполнялся клиновидный разрез глубиной 10-12 мм. В результате экспериментов получено разделение стальных образцов при удельном расходе ВВ 1,9-2,1 г/см2, что подтверждает слабую зависимость энергоемкости ударно-волнового разрушения от толщины металла.

На основании результатов экспериментальных исследований проведена оценка технологической эффективности применения ударно-волновой резки стальных конструкций различной толщины по сравнению с резкой взрывом с применением кумулятивных зарядов. Для оценки использованы данные различных организаций.

- 61

Санкт-Петербург. 2005

Результаты опытной резки листового проката стали

Стальной образец Заряд Результаты резки

Марка Толщина, мм Длина реза, мм ВВ Скорость детонации, м/с Плотность, г/см3 Удельный расход ВВ, г/см2

Ст.3 6 100 100 100 Элас-2 8000 1,61 1,1 1,2 1,5 + +

Ст.5 6 500 500 500 1500 Элас-1 7800 1,6 1.3 1.4 1,6 1,8 + + +

Ст.3 20 300 300 1200 Элас-1 7800 1,55 1.5 1.6 1,7 + +

Ст.5 40 500 800 500 Элас-1 7800 1,55 1,5 1.7 1.8 + +

Знак минус - отрицательный (не разрезан); знак плюс - положительный (разрезан).

Характеристики кумулятивных зарядов: ШКЗ-М - шнуровые кумулятивные заряды конструкции Красноармейского НИИ механизации, облицованные метал-лополимерной лентой (состав ВВ - 85 % гексогена, 15 % связующего); УКЗ-Л - кумулятивные заряды конструкции НИИ

проблем конверсии и высоких технологий (г.Самара) со стальной облицовкой (40 % тротила, 60 % гексогена), УВЗ - ударно-волновые заряды конструкции БГТУ (85 % гексогена, 15 % связующего).

Эффективность методов резки металла взрывом характеризуют следующие данные:

Заряд

Толщина разрезаемой стальной преграды, мм Расход ВВ, кг на 1 м2 площади реза

Безопасное расстояние R, м (-К = )

ШКЗ-М УКЗ-Л УВЗ

10 15 25 35 50 70 90 4-150

31 43,3 73,6 80 149 216 258 17-21

144 159 189 195 240 270 282 117

Выводы

1. Разработана технология ударно-волновой резки металла, позволяющая значительно снизить энергоемкость про-

цесса и вредное воздействие на окружающую среду.

2. Результаты проекта планируются к внедрению на предприятиях, занимающихся утилизацией металлов.

62--

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.166