Высокоскоростные молоты

Общие сведения

Представляют интерес схемы обработки металлов давлением со всесторонним сжатием и интенсивным направленным течением металла (например, объемная штамповка деталей с ребрами, шлицами, обратное выдавливание и т. п.). В этих случаях перенос объемов сопровождается контактным скольжением металла относительно поверхности инструмента при высоких нормальных давлениях. Кинетическая энергия переноса преобразуется в энергию граничного трения. Процесс сдвигового перемещения в толще деформируемого металла может быть представлен как движение с внутренним трением

Механическая энергия граничного трения, преобразуясь в тепловую, рассеивается либо воспринимается металлом, повышая его температуру. Внутреннее трение, с одной стороны, повышает сопротивление деформированию, а с другой, преобразуясь в теплоту, - рассеивается или также аккумулируется металлом.

по-прежнему растет, общий расход энергии на внутреннее трение может даже уменьшиться; среднее за процесс сопротивление деформированию падает, а работа пластического деформирования увеличивается.

Важную роль в улучшении условий деформирования играет снижение сопротивления граничного трения в указанной области, что способствует более равномерному течению металла. Пределы этой области зависят от физико-механических характеристик обрабатываемого металла. Так, свинец, который чаще всего применяют при лабораторных исследованиях для моделирования горячей штамповки, начинает оплавляться при скоростях удара в начале штамповки около 20 м/с.

По этой же причине приходится снижать температуру верхнего предела высокоскоростной горячей обработки для алюминиевых сплавов. Вместе с тем такие металлы, как молибден, титан, уран, цирконий, ниобий и др., широко применяемые в ракетной и ядерной технике, особенно хорошо деформируются при скоростях

20...30 м/с. Однако при так называемых критических скоростях, происходят нежелательные фазовые превращения в отдельных частях обрабатываемой заготовки, подверженных местному нагреву.

Действие привода высокоскоростных молотов основано на принципе термомеханической системы типа цилиндр - поршень. Для того чтобы поршень и связанные с ним подвижные части достигли высокой конечной скорости на относительно малом пути, необходимо создать большую активную силу, возбуждающую ускоренное поступательное движение в течение всего прямого хода.

В термомеханических системах высокоскоростных молотов в качестве энергоносителя применяют сжатый газ высокого давления, взрывчатое вещество или горючую смесь. Пар или сжатый воздух с обычными параметрами для этой цели непригодны, так как при работе на них требуются цилиндры огромных размеров.

Различия в физико-механических свойствах сжатого газа высокого давления и взрывчатого вещества или горючей смеси определяют своеобразие конструкций существующих молотов, из которых первые называют высокоскоростными газовыми, а вторые - высокоскоростными взрывными молотами.