Юный техник, 2005 № 10

Поначалу, конечно, производственники с опаской отнеслись к нововведению: все-таки заводской цех — не полигон для стрельбы и взрывов. Однако многочисленные эксперименты, строго выверенные формулы и методики расчетов количества взрывчатого вещества, применяемого в том или ином случае, строгое соблюдение техники безопасности привели к тому, что на некоторых производствах сейчас можно видеть нечто вроде цирковых фокусов.

Представьте себе цилиндрический сосуд с толстыми стенками, наполненный водой. На дне сосуда — слой песка в несколько сантиметров. На песок укладывают профилированную матрицу, на нее — заготовку. К контейнеру подходит человек и стреляет в воду из обыкновенного пистолета или даже дробовика. Легкий всплеск жидкости, и вот уже из контейнера достают готовую деталь.

А весь «фокус» в том, что пуля или дробь, попадая в воду, создают ударную волну. Она и заставляет заготовку деформироваться. Причем позади пули образуются пузыри, каверны, которые, схлопываясь, опять-таки порождают серию гидравлических ударов, «дожимающих» деталь. И все это опять-таки в считаные доли секунды.

Все это сварено ударной волной.

Демонстрация детонации

Тем не менее, нельзя ли чем-то заменить взрывчатые вещества? Технологи решили вместо пороха взрывать газовые смеси — например, бутан, пропан, ацетилен, природный газ в смеси с кислородом или воздухом.

Эти газы дешевы, доступны, они привычнее для производственников, часто использующих их для нагрева заготовок, при производстве сварочных работ. Да и по калорийности они намного превосходят многие виды взрывчатки. Скажем, при сгорании килограмма дымного пороха выделяется всего 720 килокалорий, килограмма тротила — 1010, а килограмм, например, водородно-кислородной смеси дает уже 3800 килокалорий.

Все, казалось бы, хорошо. Однако уже первые опыты с «газовой взрывчаткой» обескуражили специалистов. Оказалось, что при взрыве газа давление во взрывной камере нарастает не скачком, как при пороховом заряде, а слишком плавно. В итоге заготовка «недодавливалась», получался брак. Что делать?

Пришлось технологам обратиться за помощью к ученым. Специалисты Института химической физики РАН проанализировали ситуацию и пришли к выводу: взрыв нужно заменить детонацией.

Детали, созданные взрывом.

Для человека несведущего кажется, что всякий взрыв обязательно сопровождается детонацией — образованием мощной ударной волны, мчащейся со скоростью 3–3,5 км/с. Однако если воспламенить газовую смесь электрической искрой, как это происходит в двигателе внутреннего сгорания, детонации, как правило, не возникает. Иначе двигатель попросту шел бы вразнос.

Однако то, что хорошо для двигателистов, плохо для производственников. И в данном случае вместо электрической искры для возбуждения детонации требуется что-то более энергичное: детонационный запал или на худой конец быстро летящая пуля…

Сотрудники Института химической физики все-таки нашли способ «предварительного получения детонационной волны в трубке малого сечения с последующим выпуском ее в объем любой формы».

Так описан способ в официальном документе. Практически же к корпусу конической сужающейся кверху взрывной камеры приваривают тонкую трубку длиной около 10 ее диаметров. Внутрь трубки вставляют проволочную спираль для лучшего завихрения смеси, а сверху подсоединяют манометр, меряющий давление исходной смеси во взрывной камере. Рядом монтируют обычную свечу зажигания. Добавим к этому пару баллонов высокого давления с редукторами, кранами и трубками для подвода газов во взрывную камеру. Вот, собственно, и весь детонационный газовый пресс.

Закрепив заготовку на матрице с помощью специального кольца, рабочий открывает кран и подает во взрывную камеру горючую смесь под давлением до 8 атмосфер. Затем краны перекрывают, нажимают кнопку зажигания, и электрическая искра воспламеняет смесь в верхнем конце трубки. Двигаясь по внутреннему каналу, пламя разгоняется все быстрее и заверяется. И когда вихрь врывается в пространство основной камеры, происходит детонация взрывной волны. При этом развивается давление до 400 атмосфер, чего вполне достаточно для штамповки даже толстых заготовок. А если вдруг потребуется особая равномерность силы удара, на заготовку наливают слой воды толщиной примерно в 5 см, а иногда даже всю взрывную камеру помещают под воду.

Кстати, наличие подводной камеры сгорания опять-таки позволяет приглушить шум детонационного процесса. А кроме того, в принципе, позволяет и вообще обойтись даже без горючего газа. Его можно получать прямо на месте. Ведь вода, как всем известно, состоит из водорода и кислорода. А значит, если в воду вместе с матрицей и заготовкой опустить еще и устройство для электрического разложения водорода, то гремучий газ — смесь водорода с кислородом можно получить, не отходя от установки. Удобно и то, что после взрыва не остается никаких газов или нагара — ведь продуктом взрыва гремучего газа является опять-таки вода.

Сварка взрывом