非封闭接触式爆轰自增强方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN92105993.0

申请日:

1992.07.20

公开号:

CN1081400A

公开日:

1994.02.02

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

||||||公开

IPC分类号:

B21D26/06

主分类号:

B21D26/06

申请人:

西南石油学院;

发明人:

战人瑞

地址:

637001四川省南充市油院路30号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种非封闭接触式爆轰自增强方法,采用在设备内壁贴附腻子主炸药或者在设备内壁与腻子主炸药间再衬敷防护层等技术措施,代替现有技术中静液压法中的超高压泵和动液压法中装有炸药的韧性金属薄壁管或炸药柱,不用传压介质水,不用封堵设备开孔,可安全可靠地使设备在微秒级时间内实现自紧。可提高设备内壁表层硬度及位错密度,形成很高的残余压应力,大幅度提高疲劳寿命及弹性承载能力。易于实施,特别适宜于高压泵阀箱类设备应用。

权利要求书

1: 一种非封闭接触式爆轰自增强方法,根据设备(5)的形状、尺寸、材质以及受载特点和自增强的目的要求等,确定好待爆轰自增强处理的设备(5)的超应变度,内径或外径的残余变形量,进而确定并实施对设备(5)的爆轰前的工艺处理。处理好后放置在软垫板(6)和钢垫板(7)上,通过引爆引爆器的雷管(1),引发爆轰进行自增强处理,其特征在于:爆轰自增强的工艺处理系在设备(5)的内壁上粘附着适宜厚度的腻子主炸药(3),设备(5)上端开口处的腻子主炸药(3)呈拱形状,再依次在此拱形状腻子炸药(3)的顶端中心位置上安放着引爆器。
2: 按照权利要求(1)所规定的非封闭接触式爆轰自增强方法,其特征在于所述的腻子主炸药(3)具有良好的塑性、安全性、传爆性及一定的强度和粘附性。
3: 按照权利要求1所规定的非封闭接触式爆轰自增强方法,其特征在于所述的引爆器的底部装有传爆炸药(2),传爆炸药(2)的上端中心位置上安放着雷管(1)。
4: 按照权利要求(1)或(2)所规定的非封闭接触式爆轰自增强方法,其特征在于所述的设备(5)的内壁和腻子主炸药(3)之间可增涂敷以适宜厚度的,爆轰时易气化的防护层(4)。
5: 按照权利要求(2)或(3)所规定的非封闭接触式爆轰自增强方法,其特征在于所述的设备(5)的内壁和腻子主炸药(3)之间可增涂敷以适宜厚度的爆轰时易气化的防护层。

说明书


本发明涉及一种非封闭接触式爆轰自增强方法,属于高压与超高压设备的自增强处理技术。

    目前广泛采用的自增强方法多为静液压法。该法利用超高压泵,通过充于设备内的液体介质,对设备施加以数倍于工作压力的自增强压力,使设备达到自紧目的。日本公开特许公报特刊昭49-29269专利文献和美国政府报告AD-718867等公开和报导了另一自增强方法-爆轰自增强技术。该技术又称之为动液压法或径向柱塞法,其技术要点是:将装有炸药的韧性金属薄壁管(径向柱塞)或炸药柱置于待自增强处理的炮筒或厚壁圆管的中心轴线上,筒内或管内充满水介质后将开口端封堵。引爆炸药后,爆轰产生的冲击波驱动水介质对园筒施以动液压,使设备在几个毫秒内完成自紧处理。

    上述两种方法,由于要用液体介质,故均需要对所有开孔进行封堵。且压力越高,开孔越多,则封堵越困难。对于静液压法,如果设备内部有漏检的缺陷,则在自增强过程中容易导致设备的破裂损坏。对于动液压法,还容易导致“端部效应”,即设备开孔附近与内部变形不一致。

    本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处,提供一种非封闭接触爆轰自增强技术,使自增强过程在几个微秒时间内完成,既方便易行又安全可靠,既适合于形状简单的高压设备,又可应用于开孔较多,形状复杂(如泵阀箱)的设备。

    本发明的目的可以通过以下措施达到:用具有良好的塑性,安全性及一定强度与粘附性的腻子炸药,代替静液压法自增强技术中的超高压泵及爆轰动液压法自增强技术中的装有炸药的韧性金属薄壁管(径向柱塞)或炸药柱,将腻子炸药贴附于待自增强处理设备的内壁上。利用腻子炸药爆轰时所产生的冲击波直接作用于设备上,使设备在几个微秒时间内完成弹塑性变形,从而达到自紧的目的。

    本发明的目的还可以通过以下措施达到:在设备内壁上涂敷以适宜的防护层,再在防护层外贴附以腻子炸药。该设备内壁与腻子炸药之间地防护层可保护设备内表面的光洁度,同时也可以起到调整设备变形量的作用。

    附图一为实施例一,超高压厚壁园筒设备采用本发明技术进行爆轰自增强处理的工艺示意图。

    附图二为实施例二,超高压四通设备采用本发明技术进行爆轰自增强处理的工艺示意图。

    下面将结合附图及实施例对本发明作进一步详述。

    实施本发明时,首先应根据设备的形状,尺寸和材质性质,以及受载特点和自增强的目的要求等,确定好待进行自增强处理的设备的超应变度,再用数值分析法确定出该超应变度所对应的内径或外径残余变形量,选择并确定所需用的防护层及其厚度和所需用的腻子炸药及其厚度。

    继而,将设备进行爆轰前的工艺处理和设备安置。参看附图一,将经粗加工的高压或超高压园筒设备(5)清洗干净,在该设备(5)的内壁涂敷以厚度为2.5mm的爆轰时能气化的防护层(4),防护层(4)外再均匀地贴附以厚度为2.30mm的传爆性能好且具有良好塑性,安全性及一定强度与粘附性的腻子主炸药(3)。(防护层(4)及腻子主炸药(3)均是按照“首先”程序选择确定好的)。然后,将已敷附好防护层(4)和腻子主炸药(3)的设备(5)直立放置在木头或橡胶等软垫板(6)和钢垫板(7)上,并在设备(5)上端开口处附贴以呈拱形状的腻子主炸药(3),再在此拱形状腻子主炸药(3)的顶端中心位置上安放着引爆器。该引爆器内底部装有传爆炸药(2),传爆炸药(2)的上端中心位置上安置有雷管(1)。

    上述各工序经检查均妥当无误后,便可引爆雷管(1),进而依次引爆传爆炸药(2)和腻子主炸药(3),对设备(5)进行爆轰自增强处理。已爆轰自增强处理的设备(5)清洗干净后送去精加工制得成品。

    上述粗加工厚壁园筒状设备(5)的内、外径之比k=2.5,内壁有纵向“V”型缸口,缺口应力集中系数αk=2。按本技术进行爆轰自增强处理后,内径变形量△DO=0.8mm,内壁所形成的残余压应力为500MPa,维氏显微硬度由295提高到340,经50~185MPa内压疲劳试验检验,其寿命比未经爆轰自增强处理的寿命提高8倍以上。

    参考附图二,其为超高压四通设备,各种高压或超高压往复泵的液力端均属这种结构。这种结构设备的危险部位是四通相贯线的拐角处,疲劳开裂破坏大都由此处开始。为加快疲劳试验,在相贯线处加工有“V”型缺口,缺口深度为3mm。经与实施例一相同的步骤和工序对其进行爆轰自增强处理,然后进行内压疲劳试验检验,爆轰自增强处理后的四通设备疲劳寿命较之未经爆轰自增强处理的疲劳寿命平均提高4.6倍。

    用本发明技术与动液压法自增强技术进行了比较性研究,结果发现:前者使内壁表层材料的硬度有相应的提高,由HV295提高到340,而且使内表层处材料的位错密度大大增加,而后者对显微硬度与位错密度无影响。前者所形成残余压应力是后者的1.2倍左右。内压疲劳试验的结果表明:在相同变形量的情况下,用本发明技术处理的高压四通设备的内压被劳寿命是动液压法的2.倍左右。

    实施本发明时,若采用的腻子主炸药(3)为敏感型的,引爆器内的传爆炸药(2)可以不要,而直接用雷管(1)引爆。

    综上所述,可见采用本发明的技术措施,对设备进行爆轰自增强处理时,不需用传压介质,所有开孔也不必封堵。此外,本发明的自增强技术是以极高的应变速率在微秒级时间内完成,金属材料将呈现极好的可变形性。本发明技术还可以对设备的局部危险部位进行自增强处理。总之,用本发明技术对高压或超高压设备进行自增强处理,其增强效果、安全性,以及方便,易行方面,均优于其它自增强方法。

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一种非封闭接触式爆轰自增强方法,采用在设备内壁贴附腻子主炸药或者在设备内壁与腻子主炸药间再衬敷防护层等技术措施,代替现有技术中静液压法中的超高压泵和动液压法中装有炸药的韧性金属薄壁管或炸药柱,不用传压介质水,不用封堵设备开孔,可安全可靠地使设备在微秒级时间内实现自紧。可提高设备内壁表层硬度及位错密度,形成很高的残余压应力,大幅度提高疲劳寿命及弹性承载能力。易于实施,特别适宜于高压泵阀箱类设备应用。。

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