И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Область техники

Изобретение относится к способам и устройствам для обработки материалов с помощью воздействия взрывными волнами и высокоскоростными струями продуктов детонационного горения топливной смеси, и может быть использовано для листовой и тонколистовой штамповки изделий из различных материалов. Изобретение может быть использовано на предприятиях, связанных с изготовлением различных корпусных деталей, оболочек и прочих элементов конструкций, изготавливаемых при помощи штамповки.

Основные проблемы, стоящие на пути создания способов и устройств детонационной штамповки - повышение энергоэффективности рабочего процесса и его автоматизации, а также повышение его технологичности за счёт упрощения конструкции устройства и сокращения времени на дополнительные операции - установку заготовки, извлечение отштампованного изделия и т.д.

Предшествующий уровень техники

Известно устройство листовой штамповки взрывом газовых смесей, предложенное в полезной модели RU 122597 B21D 26/08 (2006.01), 27.02.2012, которое включает соосно установленные матрицу с внутренней полостью, снабженную средствами подачи и выпуска газа, и камеру сгорания, снабженную средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, а также охватывающую внутреннюю полость матрицы кольцевую полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий со штампуемой заготовкой. Во внутренней полости матрицы соосно с ней размещен шток, взаимодействующий со штампуемой заготовкой и соединенный с поршнем, установленным в цилиндрической полости, выполненной в нижней части матрицы, причем цилиндрическая полость сообщена с внутренней полостью матрицы. Недостаток устройства - наличие подвижного штока, осуществляющего предварительную деформацию заготовки, что усложняет конструкцию, а также сложность автоматизации процесса штамповки из-за использования болтовых соединений для сборки устройства после замены отштампованной детали на заготовку.

Известен способ газовой детонационной штамповки листового металла, предложенный в патенте RU 2049580 B21D26/06, 04.04.2007, который заключается в воздействии на заготовку ударной волной, образующейся в результате детонации смеси водорода с кислородом, находящейся перед инициированием детонации под установленным начальным давлением. Недостаток способа - использование взрывоопасной водородно-кислородной смеси, что существенно усложняет практическую реализацию способа.

Известны способ газовой детонационной штамповки и устройство для его реализации, предложенные в патенте RU 2106218 B21D26/08, 10.03.1998. Способ состоит в неоднократном (в несколько приемов) воздействии на заготовку ударной волной и разогретыми продуктами взрыва, образующимися при детонации горючей газовой смеси, находящейся перед каждым воздействием под заданным начальным давлением. После каждого воздействия измеряют величину деформации заготовки, а начальное давление горючей газовой смеси перед каждым воздействием задают, исходя из величины деформации заготовки, измеренной после предыдущего воздействия. Для этого используют экспериментально построенную зависимость максимально допустимого начального давления смеси от величины деформации заготовки. В качестве величины деформации заготовки принимают ее прогиб в области, подверженной наибольшему растяжению. Устройство содержит матрицу и взрывную камеру со средствами подвода горючей газовой смеси и инициирования детонации, а также датчики деформации заготовки. Датчики расположены в матрице и/или во взрывной камере. В качестве датчика деформации заготовки используется реостатный датчик перемещений. Недостаток способа - штамповка в несколько приёмов, что увеличивает время изготовления заготовки. Кроме того, при продувке и заполнении взрывной камеры свежей смесью может произойти ее самовоспламенение, а периодическое охлаждение заготовки отрицательно влияет на микроструктуру ее материала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности являются способ газовой детонационной штамповки и устройство для его реализации предложенные в патенте RU 2080949 CI , B21D26/08, опубл. 10.06.1997 (прототип).

В способе-прототипе заготовка сначала защемляется по контуру жестким массивным телом, а затем подвергается однократному деформирующему воздействию ударной волной и разогретыми продуктами газовой детонации в нижней детонационной полости, расположенной между заготовкой и жестким массивным телом. Жесткое массивное тело приводится в движение за счёт расширения продуктов детонации в верхней детонационной полости, расположенной над телом, и возвращается в исходное положение под действием расширяющихся продуктов детонации в нижней детонационной полости. Способ-прототип имеет ряд недостатков. Во-первых, для инициирования детонации высоковольтной свечой зажигания, детонационной трубкой и т.д. в компактных объемах (детонационных полостях), как в способе-прототипе, требуется использовать очень чувствительные взрывчатые смеси, например, топливно-кислородные, поскольку критическая энергия прямого инициирования детонации для воздушных смесей штатных углеводородных топлив очень велика и составляет несколько килоджоулей, критический диаметр детонационной трубки для перепуска детонации той же смеси в полость составляет сотни миллиметров, а для обеспечения перехода горения в детонацию после зажигания слабым источником требуются удлиненные объемы (трубы) с системой турбулизирующих препятствий (см., например статью по переходу горения в детонацию в воздушной смеси природного газа: Фролов С. М., Аксенов В. С, Авдеев К. А., Борисов А. А., Гусев П. А., Иванов В. С, Коваль А. С, Медведев С. Н., Сметанюк В. А., Фролов Ф. С, Шамшин И. О. Переход горения в детонацию в условиях высокоскоростного течения с раздельной подачей топливных компонентов. Доклады академии наук, 2013. Т. 449. Ν° 6. С. 669-672). Во-вторых, в способе-прототипе часть энергии продуктов детонации в нижней детонационной полости расходуется на нагрев жёсткого массивного тела и его возвращение в исходное положение, что снижает энергоэффективность газовой детонационной штамповки. В-третьих, в способе- прототипе ограничены возможности управления деформирующим воздействием на заготовку: управлять можно только избыточным давлением продуктов детонации, изменяя, например, состав и/или начальное давление топливной смеси в нижней детонационной полости. Между тем известно (см. Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П. и др. Взрывные явления. Оценка и последствия. М.: Мир, 1986, т. 1 , 2), что ударно-волновое нагружение заготовки может быть квазистатическим, импульсным или динамическим, т.е., вообще говоря, определяется не только избыточным давлением в волне, но и импульсом давления, определяемым ее профилем (зависимостью давления от времени на поверхности заготовки). Поскольку в способе-прототипе не предусмотрено управление импульсом давления во взрывной волне, способ-прототип ограничен по степени деформации заготовок разной толщины, изготовленных из разных материалов. В-четвертых, детонационная волна, образованная в верхней детонационной полости, при взаимодействии с жёстким массивным телом и стенками полости претерпевает множество отражений прежде, чем тело придет в движение, т.е. вся кинетическая энергия детонационной волны в верхней детонационной полости превращается в тепловую энергию продуктов детонации, и сгорание топливной смеси на самом деле происходит при постоянном объеме (V = const). Другими словами, в способе-прототипе нет необходимости использовать детонационное горение в верхней детонационной полости, поскольку движение жесткого массивного тела фактически происходит под действием избыточного давления продуктов горения при V = const. То же самое относится и к нижней детонационной полости: деформация заготовки в основном происходит под действием избыточного давления заторможенных продуктов детонации, а кратковременное динамическое воздействие детонационной волны на заготовку может приводить к деформации лишь очень тонких заготовок, выполненных из низкопрочных материалов (см. цитированную выше книгу Бэйкера У. и др.). Следовательно, преимущества детонационного режима сгорания газовой топливной смеси (энергоэффективность термодинамического цикла с детонационным горением (см. Зельдович Я.Б. Об энергетическом использовании детонационного горения. Журнал технической физики, 1940. Т. 10. Вып. 17. С. 1455 - 1461); сильная ударная волна, ведущая детонацию; высокоскоростная и плотная струя продуктов детонации; и др.) в способе-прототипе используются не в полной мере. В-пятых, способ-прототип не предусматривает возможность предварительного нагрева заготовки перед детонационной штамповкой, что ограничивает максимальную степень ее деформации, и автоматизацию процесса штамповки.

Способ-прототип осуществляют на устройстве-прототипе, содержащем взрывную камеру с верхней и нижней детонационными полостями, разделёнными подвижной массивной перегородкой (жёстким телом) и снабжёнными газовой арматурой для подачи топливной смеси, элементами для инициирования детонации и матрицей, в которой размещается заготовка, причем взрывная камера и матрица герметично соединены между собой с помощью болтов или гидроприжимов, а из матрицы перед штамповкой откачивают воздух.

Устройство-прототип имеет ряд недостатков. Во-первых, использование массивной подвижной перегородки между верхней и нижней детонационными полостями, которая предназначена для герметичного защемления заготовки по контуру, приводит к потерям энергии сгорания топлива на ее нагрев и на ее перемещение до контакта с заготовкой, а также усложняет конструкцию устройства и, следовательно, снижает его надёжность и увеличивает стоимость и трудоёмкость работ по его техническому обслуживанию. Во-вторых, устройство-прототип предназначено для однократного деформирующего воздействия на заготовку продуктами детонации газовой топливной смеси. Применение устройства-прототипа для циклического воздействия на одну и ту же заготовку с целью ее постепенной формовки небезопасно ввиду того, что в устройстве-прототипе не предусмотрена система продувки нижней и верхней камер для удаления горячих продуктов детонации предыдущего цикла. В- третьих, в устройстве-прототипе, имеющем нижнюю детонационную полость заданного размера, ограничены возможности управления деформирующим воздействием на заготовку: управлять можно только избыточным давлением продуктов газовой детонации, например, изменяя состав и/или начальное давление топливной смеси в нижней детонационной полости. Это означает, что устройство-прототип может применяться для детонационной штамповки заготовок ограниченной толщины, изготовленных из ограниченного набора материалов. В-четвертых, в устройстве- прототипе не предусмотрена возможность предварительного нагрева заготовки перед детонационной штамповкой, что ограничивает максимальную степень ее деформации. В-пятых, в устройстве-прототипе сложно автоматизировать процесс штамповки из-за необходимости отсоединения друг от друга герметично сочлененных взрывной камеры и матрицы для извлечения отштампованного изделия.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка энергоэффективного и технологичного способа многократной (импульсной) детонационной штамповки, который позволит, с одной стороны, в полной мере использовать преимущества импульсно-детонационного горения топливной смеси: его более высокой термодинамической эффективности, более высокой температуры и плотности продуктов детонации, возможности многократного механического (ударно-волнового) и теплового воздействия на заготовку с ее постепенным деформированием, а, с другой стороны, использовать непрерывное горение топливной смеси для разогрева заготовки перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки между детонационными импульсами, и будет обладать широкими возможностями управления и автоматизации процесса штамповки. Задачей изобретения также является разработка устройства для осуществления энергоэффективного и технологичного способа многократной (импульсной) детонационной штамповки, который позволит, с одной стороны, в полной мере использовать преимущества импульсно-детонационного горения топливной смеси: его более высокой термодинамической эффективности, более высокой температуры и плотности продуктов детонации, возможности многократного механического (ударно- волнового) и теплового воздействия на заготовку с ее постепенным деформированием, а, с другой стороны, использовать непрерывное горение топливной смеси для разогрева заготовки перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки между детонационными импульсами, и будет обладать широкими возможностями управления и автоматизации процесса штамповки.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемыми:

- способом детонационной штамповки посредством механического (ударно- волнового) и теплового (разогретыми продуктами взрыва) воздействия на заготовку, в котором, согласно изобретению, комбинированное тепловое и механическое воздействие осуществляется непосредственно на заготовку в результате одного или нескольких последовательных импульсов газовой или гетерогенной (капельной) детонации топливной смеси с управляемой частотой, интенсивностью и длительностью импульсов, причем перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки в промежутки между детонационными импульсами заготовка может подвергаться факельно-пламенному нагреву для последующей деформации с помощью импульсов газовой или гетерогенной (капельной) детонации;

- устройством, содержащим камеру сгорания, системы подачи топлива, окислителя, и инициирования детонации, а также матрицу, в котором, согласно изобретению, к камере сгорания с одной стороны присоединены системы подачи топлива, окислителя и продувочного газа и смесительное устройство, а с другой стороны последовательно присоединены ускоритель пламени, сменная детонационная труба с несколькими дополнительными источниками зажигания и сменный выходной насадок, образующие единый газодинамический тракт, соединенный с вентилируемым шумопоглощающим контейнером, предназначенным для отвода отработавших газов и шумопоглощения, в котором на некотором расстоянии от насадка размещаются заготовка и подвижная сменная матрица с фиксатором для временной фиксации заготовки, причем заявляемое устройство может работать как в импульсно- детонационном режиме, так и в режиме факельно-пламенного нагрева заготовки перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки в промежутки между детонационными импульсами.

В качестве продувочного газа для удаления остаточных продуктов горения и детонации из газодинамического тракта может использоваться атмосферный воздух или инертный газ (например, азот, аргон).

В камере сгорания установлено несколько источников зажигания.

В качестве источников зажигания предпочтительно использовать форкамеру с распределенными отверстиями для подачи турбулентных струй горячих продуктов горения, или использовать один или несколько других известных источников зажигания, способных поджечь поток топливной смеси, например, электроразрядные свечи, лазерные лучи, струи химически активных веществ.

Источники зажигания в камере сгорания используются только при работе устройства в импульсно-детонационном режиме.

В качестве топлива используется газообразное или жидкое горючее или их комбинация, а в качестве окислителя - атмосферный воздух, воздух, обогащенный кислородом или кислород.

Смесительное устройство для формирования топливной смеси оборудовано обратным клапаном, причем компоненты топливной смеси, подаваемые через смесительное устройство в камеру сгорания, периодически заполняют сменную детонационную трубу полностью или частично.

Обратный клапан смесительного устройства может быть с механическим, гидравлическим, пневматическим или электромеханическим приводом или может приводиться в движение под действием перепада давления на нем.

Камера сгорания может быть прямой или иметь криволинейные участки.

В качестве ускорителя пламени может быть использовано любое известное устройство, в котором обеспечивается переход горения в детонацию.

Сменная детонационная труба может быть прямой или иметь криволинейные участки: витки, повороты, U-образные повороты и т.п.

Сменная детонационная труба может быть неохлаждаемой или охлаждаемой.

Дополнительные источники зажигания в сменной детонационной трубе предназначены для дожигания несгоревшей топливной смеси при работе устройства в импульсно-детонационном режиме и для зажигания топливной смеси при работе устройства в режиме факельно-пламенного нагрева заготовки перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки в промежутки между детонационными импульсами.

В качестве дополнительных источников зажигания предпочтительно использовать непрерывные дуговые электрические разряды или высоковольтные свечи зажигания, работающие в частотном режиме.

Дополнительные источники зажигания установлены в окрестности выходного сечения сменной детонационной трубы и включены всегда, когда в смесительное устройство подается топливо.

Сменный выходной насадок предназначен для профилирования ударной нагрузки, действующей на заготовку, и может иметь форму любой геометрической фигуры (полого усечённого конуса, усечённого конуса с центральным телом и т.д.), причем форма выходного сечения насадка может отличаться от формы его входного сечения.

Расстояние между сменным выходным насадком и сменной матрицей для фиксации заготовки может изменяться перед детонационной штамповкой заготовки и/или в процессе детонационной штамповки заготовки благодаря специальному исполнительному механизму системы автоматического управления.

Сменный выходной насадок размещен в вентилируемом шумопоглощающем контейнере.

Вентилируемый шумопоглощающий контейнер содержит выходные отверстия для отвода отработавших газов и элементы системы шумопоглощения в виде перегородок, перфораций и др.

В выходных отверстиях для отвода отработавших газов могут быть установлены предохранительные клапаны, регулирующие давление в вентилируемом шумопоглощающем контейнере.

Подвижная сменная матрица оборудована исполнительным механизмом, связанным с системой автоматического управления, и фиксатором для фиксации заготовки перед штамповкой.

Подвижная сменная матрица может быть выполнена в виде набора матриц револьверного типа или любого другого типа для автоматизированной штамповки изделий разной формы. Устройство оборудовано автоматической системой смены заготовки. Для смены заготовки и её фиксации перед штамповкой могут быть использованы любые известные устройства, допускающие автоматизацию процесса детонационной штамповки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1а приведена схема заявляемого устройства (1 - воздуходувка или емкость с окислительным газом; 2 - магистраль подачи окислительного газа; 3 - смесительное устройство с обратным клапаном; 4 - камера сгорания; 5 - ускоритель пламени; 6 - сменная детонационная труба; 7 - сменный выходной насадок; 8 - вентилируемый шумопоглощающий контейнер; 9 - заготовка; 10 - исполнительный механизм системы автоматической смены заготовки; 11 - подвижная сменная матрица с фиксатором; 12 - сильфон; F - топливные форсунки; SI - источники зажигании; CS - система автоматического управления; DW - детонационная волна; ASI - дополнительные источники зажигания).

На фиг. 16 приведен увеличенный вид схемы сопряжения сменной детонационной трубы с заготовкой. Стрелками показаны возможные перемещения узлов и элементов устройства, регулируемые системой автоматического управления (CS).

На фиг. 2а и 26 показаны фотографии деталей, полученных на заявляемом устройстве детонационной штамповки.

Вариант осуществления изобретения

На фиг. 1а и 16 приведена схема заявляемого устройства.

Основной элемент устройства - сменная детонационная труба (6), один конец которой соединен с ускорителем пламени (5), камерой сгорания (4) с источниками зажигания (SI) и смесительным устройством с обратным клапаном (3) и с топливными форсунками (F). Магистраль (2) соединяет смесительное устройство (3) и камеру сгорания (4) с воздуходувкой или с емкостью с окислительным газом (1). Если продувочный газ отличается от воздуха, в устройстве предусмотрена магистраль подачи продувочного газа, соединяющая смесительное устройство (3) и камеру сгорания (4) с емкостью продувочного газа (на рис. 1а не показана). В окрестности другого конца детонационной трубы (6) установлены дополнительные источники зажигания (ASI), предназначенные для дожигания несгоревшей топливной смеси при работе устройства в импульсно-детонационном режиме и для зажигания топливной смеси при работе устройства в режиме факельно-пламенного нагрева заготовки перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки в промежутки между детонационными импульсами. К другому концу сменной детонационной трубы (6) присоединен сменный выходной насадок (7), предназначенный для профилирования ударной нагрузки, действующей на заготовку. Сменный выходной насадок (7) утоплен в вентилируемый шумопоглощающий контейнер (8) с заготовкой (9), которая подается в контейнер (8) с помощью исполнительного механизма системы автоматической смены заготовки (10), связанной с системой автоматического управления (CS), и временно фиксируется подвижной сменной матрицей с фиксатором (11). Сочленение сменной детонационной трубы (6) с контейнером (8) выполнено через герметичный сильфон (12).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Детонационная штамповка заготовки происходит в течение одного или нескольких рабочих циклов устройства и начинается после автоматической подачи заготовки (9) в пространство между вентилируемым шумопоглощающим контейнером (8) и подвижной сменной матрицей с фиксатором (1 1) на некотором расстоянии от среза сменного выходного насадка (7) и после надежного защемления заготовки матрицей с фиксатором. Один рабочий цикл устройства при работе в импульсно- детонационном режиме включает три стадии.

На первой стадии (стадия наполнения) окислитель (например, атмосферный воздух) под давлением непрерывно поступает через магистраль (2) в смесительное устройство с обратным клапаном (3), где перемешивается с топливом, подаваемым через топливные форсунки (F), а образованная топливная смесь полностью заполняет камеру сгорания (4) и ускоритель пламени (5), а также заполняет полностью или частично - сменную детонационную трубу (6). Время подачи топлива через топливные форсунки (F) задаётся системой автоматического управления (CS) в зависимости от заданной алгоритмом управления степени заполнения сменной детонационной трубы (6) топливной смесью. Стадия наполнения заканчивается, когда обратный клапан смесительного устройства (3) закрывается, и на источники зажигания (SI) в камере сгорания подаётся напряжение по команде системы автоматического управления (CS).

На второй стадии (рабочая стадия) обратный клапан смесительного устройства (3) закрыт. Смесь в камере сгорания (4) зажигается, и образованная волна горения, пройдя через ускоритель пламени (5), трансформируется в детонационную волну благодаря переходу горения в детонацию (Фролов СМ. Быстрый переход горения в детонацию. Химическая физика, 2008. Т. 27. N° 6. С. 31-44), которая затем распространяется в сменной детонационной трубе (6) по направлению к сменному выходному насадку (7). В зависимости от степени заполнения сменной детонационной трубы топливной смесью, через сменный насадок (7) выходит ударная волна той или иной интенсивности, определяемой избыточным давлением на фронте, и длительности фазы сжатия, причем интенсивность тем выше, чем больше степень заполнения сменной детонационной трубы, а длительность фазы сжатия тем больше, чем больше длина сменной детонационной трубы. Сменный выходной насадок (7) может служить как для усиления и фокусировки выходящей ударной волны (при использовании суживающего насадка с выходным сечением в виде отверстия, щелевого или кольцевого зазора и т.д.), так и для ее ослабления за счет увеличения поверхности фронта (при использовании расширяющегося насадка). Ударная волна и высокоскоростная струя горячих продуктов детонации оказывают динамическое воздействие на заготовку (9), временно зафиксированную в матрице (11), и деформируют ее, придавая ей форму дна матрицы. Интенсивность ударной волны, падающей на заготовку, зависит также от расстояния между выходным сечением насадка (7) и заготовкой (9), которое регулируется путем перемещения сменной детонационной трубы (6) с насадком (7) внутри контейнера (8). Вторая стадия рабочего цикла заканчивается, когда открывается обратный клапан смесительного устройства (3).

На третьей стадии (стадии продувки) обратный клапан смесительного устройства (3) открыт, и продувочный газ, например, воздух от воздуходувки (1) или газ из емкости продувочного газа, под давлением по магистрали (2) или по магистрали подачи продувочного газа направляется в газодинамический тракт для вытеснения остаточных горячих продуктов детонации из газодинамического тракта и (частично) из вентилируемого шумопоглощающего контейнера (8). Стадия продувки заканчивается, когда объем продувочного газа, прошедшего через смесительное устройство (3), камеру сгорания (4), ускоритель пламени (5) и детонационную трубу (6) превысит не менее чем вдвое их суммарный объем. Далее рабочий цикл повторяется со стадии наполнения.

Таким образом, при работе устройства в импульсно-детонационном режиме интенсивность ударно-волнового воздействия на заготовку определяется (i) длиной сменной детонационной трубы (6), (ii) формой сменного выходного насадка (7), (ш) расстоянием между срезом насадка (7) и заготовкой (9), (iv) частотой рабочих циклов, (v) степенью заполнения сменной детонационной трубы (6) топливной смесью в каждом цикле, (vi) составом топливной смеси, а также (vii) избыточным давлением топливной смеси в газодинамическом тракте по отношению к давлению в контейнере (8). Поскольку устройство работает в импульсном режиме, параметры устройства (iii - vii) допускают изменение в процессе детонационной штамповки (от цикла к циклу) в соответствии с алгоритмом в системе автоматического управления (CS), а параметры (i) и (ii) могут изменяться в промежутке между штамповками.

Перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки в промежутки между детонационными импульсами устройство может работать в режиме факельно-пламенного нагрева заготовки. Для этого на стадии наполнения обратный клапан смесительного устройства (3) не закрывается и напряжение на источники зажигания (SI) в камере сгорания не подается, а топливная смесь, заполняющая сменную детонационную трубу (6), зажигается дополнительными источниками зажигания (ASI), установленными в окрестности выходного сечения сменной детонационной трубы (6), так что в сменном выходном насадке (7) формируется факел пламени, направленный на заготовку (9), который разогревает заготовку в течение интервала времени, заданного в алгоритме системы автоматического управления (CS). По окончании периода пламенно-факельного разогрева заготовки система автоматического управления (CS) подает сигнал на смену режима работы установки с переходом к импульсно-детонационной штамповке: на источники зажигания (SI) в камере сгорания подается напряжение, обратный клапан смесительного устройства (3) закрывается, и начинается вторая стадия рабочего цикла - рабочая стадия.

По окончании детонационной штамповки заготовки газодинамический тракт и вентилируемый шумопоглощающий контейнер (8) продуваются воздухом или другим продувочным газом с целью удаления из них отработавших газов, подвижная сменная матрица с фиксатором (1 1) отводится от контейнера (8) с помощью исполнительного механизма (на фиг. 1а и 16 не показан), отштампованная заготовка перемещается за пределы контейнера (8) с помощью исполнительного механизма системы автоматической смены заготовки (10) для дальнейшей обработки, а на ее место устанавливается новая заготовка, которая временно фиксируется между контейнером (8) и подвижной сменной матрицей (1 1) на некотором расстоянии от среза сменного выходного насадка (7). Процесс детонационной штамповки новой заготовки может полностью повторяться или изменяться в зависимости от используемой подвижной сменной матрицы с фиксатором (1 1) и в соответствии с заданным алгоритмом системы автоматического управления (CS).

Приводим пример осуществления изобретения на опытном образце предлагаемого устройства, оснащенного регистрирующей аппаратурой. Устройство включало камеру сгорания внутренним диаметром 150 мм и длиной 400 мм, к которой последовательно присоединены ускоритель пламени внутренним диаметром 150 мм и длиной 3500 мм с препятствиями-турбулизаторами, обеспечивающими быстрый переход горения в детонацию, и детонационная труба внутренним диаметром 150 мм и длиной 3000 мм. Камера сгорания содержала смесительное устройство с обратным клапаном, коллектор подачи топлива с 20 распределенными форсунками, обеспечивающими быстрое смешение топлива с воздухом, и 4 автомобильные свечи зажигания, обеспечивающие надежное зажигание топливной смеси, и была присоединена к магистрали подачи воздуха от воздуходувки. Выходное сечение детонационной трубы было присоединено к вентилируемому контейнеру со сменной матрицей, в которой размещался стальной лист толщиной от 1 до 4 мм. Материалы листа - сталь 12Х18Н10Т и сталь 20. Дно сменной матрицы выполнено либо в виде сферического углубления диаметром 150 мм и глубиной 30 мм, либо в виде квадратного углубления 150x150x30 мм. В качестве топлива использовался природный газ, причем расходы воздуха и топлива выбирались такими, чтобы состав топливной смеси, заполняющей газодинамический тракт устройства, был близок к стехиометрическому составу.

На устройстве проведена серия опытных штамповок в импульсно- детонационном режиме работы с разной частотой импульсов (от 0,5 до 5 Гц) и разным временем штамповки одной заготовки (до 1 мин). Все отштампованные детали постепенно принимали форму той или иной матрицы без образования гофр, складок и других механических повреждений, а толщина изделий была равномерна во всех опытах. Примеры деталей, полученных методом детонационной штамповки, приведены на фиг. 2а и 26.

Таким образом, предложенные способ и устройство детонационной штамповки позволяют, с одной стороны, в полной мере использовать преимущества импульсно- 14 000780

14 детонационного горения топливной смеси: его более высокую термодинамическую эффективность, более высокую температуру и плотность продуктов детонации, возможность многократного механического (ударно-волнового) и теплового воздействия на заготовку с ее постепенным деформированием, а, с другой стороны, использовать непрерывное горение топливной смеси для разогрева заготовки перед детонационной штамповкой и/или в процессе детонационной штамповки между детонационными импульсами, и обладают широкими возможностями управления и автоматизации процесса штамповки.