Импульсное динамическое воздействия на материал и изделия энергией взрыва. Штамповка, сварка, плакирование, упрочнение и т.д. взрывомПитання захисту людини від впливу радіаційних випромінювань постали одночасно з їх відкриттям. Це пояснюється, по-перше, тим, що радіаційне випромінювання швидко почало застосовуватися в науці та на практиці, і, по-друге, комплексом виявлених їхніх негативних впливів на організм людини. У нашій країні захист працюючих від впливу радіаційного випромінювання забезпечується системою загальнодержавних заходів. Вони складаються з комплексу організаційних і технічних заходів. Ці заходи залежать від конкретних умов роботи з джерелами іонізуючого випромінювання та від типу джерела випромінювання. Для захисту від зовнішнього опромінювання, яке має місце при роботі із закритими джерелами випромінювання, основні зусилля необхідно направити на попередження переопромінення персоналу шляхом: - збільшення відстані між джерелом випромінювання і людиною (захист відстанню); - скорочення тривалості роботи в зоні випромінювання (захист часом); - екранування джерела випромінювання (захист екранами). Під закритими джерелами радіаційного випромінювання розуміють такі, які виключають можливість потрапляння радіоактивних речовин в навколишнє середовище. У виробничих і лабораторних умовах необхідно якомога швидше застосовувати дистанційне управління роботою обладнання, яке дає можливість виконувати операції з радіоактивними речовинами на відстані. Захист від внутрішнього опромінення вимагає виключення безпосереднього контакту з радіоактивними речовинами у відкритому вигляді та попередження потрапляння їх у повітря робочого простору.
Під внутрішнім опроміненням розуміють вплив на організм людини випромінювань радіоактивних речовин, що потрапляють всередину організму. На дверях приміщень, у яких проводиться робота з відкритими джерелами радіоактивного випромінювання, повинен знаходитися знак радіаційної небезпеки - на жов-радіаційної небезпеки тому фоні три червоних пелюстки. Особливе значення при роботі з відкритими джерелами радіоактивного випромінювання має особиста гігієна та засоби індивідуального захисту працюючого. В залежності від виду виконуваних робіт і небезпечності цих робіт застосовують спецодяг (комбінезони або костюми), спецбілизну, шкарпетки, спецвзуття, рукавиці, респіратори. Радіоактивні речовини повинні знаходитися в спеціальних приміщеннях. По кожному з них необхідно вести суворий облік надходжень і витрат, щоб виключити можливість їх безконтрольного використання. Порядок транспортування радіоактивних речовин регламентується спеціальними правилами. Радіоактивні речовини перевозять у спеціальних контейнерах і спеціально обладнаним транспортом. До організацій і установ, у яких постійно виконуються роботи з радіоактивними речовинами, підвищені вимоги з охорони праці. Керівництво цих організацій зобов'язане розробити детальні інструкції, в яких викладено порядок проведення робіт, облік збереження та використання джерел випромінювання, збір та знешкодження відходів, порядок проведення дозиметричного контролю. Оцінка радіаційного стану здійснюється за допомогою приладів, принцип дії яких базується на таких методах: - іонізуючих (вимірювання рівня іонізації випромінювання); - сцинтиляційних (вимірювання інтенсивності світлових спалахів, які виникають у речовинах, що люмінесціюють при проходженні крізь них іонізуючих випромінювань); - фотографічних (вимірювання густини почорніння фотопластинки під дією іонізуючого випромінювання). Результати усіх видів радіаційного контролю повинні реєструватися і зберігатися протягом 30-ти років. При індивідуальному контролі ведуть облік річної дози опромінення, а також сумарної дози за весь період професійної діяльності людини.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ: 1. Чим характеризуються мязові навантаження? 2. Чим характеризуються нервові навантаження? 3. Що таке фізична праця? 4. Що таке розумова праця? 5. Які риси притаманні для фізичної праці? 6. Які риси характерні для розумової праці? 7. Що таке мікроклімат? 8. Що таке терморегуляція? 9. Від чого залежить рівень кількість тепла, що виділяється в людині? 10. Від чого залежить рівень тепловіддачі? 11. Які мікрокліматичні умови називають оптимальними? 12. Які мікрокліматичні умови називають допустимими? 13. Що включає оцінка параметрів мікроклімату? 14. Які прилади використовуються для вимірювання температури? 15. Які прилади використовують для вимірювання вологості повітря? 16. Які прилади використовуються для вимірювання швидкості руху повітря? 17. Які прилади використовуються для вимірювання температури нагрітих поверхонь? 18. Які прилади використовуються для вимірювання інтенсивності теплового опромінення? 19. Назвіть заходи нормалізації мікроклімату? 20. Від чого залежить втомлюваність очей? 21. Як називається процес пристосування ока до змін умов освітлення? 22. Що таке Акомодація? 23. Як називається здатність ока під час розглядання близьких предметів займати положення, за якого зорові осі обох очей перетинаються на предметі? 24. Які вимоги ставляться до виробничого освітлення? 25. Як поділяється виробниче освітлення залежно від джерела світла? 26. Яке освітлення називають природним? 27. Яке освітлення називають штучним? 28. Яке освітлення називають змішаним? 29. Як поділяється штучне освітлення? 30. Яке штучне виробниче освітлення називають комбінованим? 31. Яке штучне виробниче освітлення називають загальним? 32. Як поділяється комбіноване виробниче освітлення? 33. Яке освітлення називають загальним? 34. Яке виробниче освітлення називають місцевим? 35. Перерахуйте методи розрахунку штучного освітлення? 36. Охарактеризуйте метод світлового потоку 37. Охарактеризуйте точковий метод 38. Охарактеризуйте метод питомої потужності 39. Що таке вібрація? 40. Назвіть основні абсолютні параметри вібрації? 41. Які види вібрації ви знаєте? 42. Які види вібрації за способом передачі на тіло людини? 43. Які види вібрації за джерелом виникнення? 44. Які види вібрації за часовими характеристиками? 45. Які види вібрації за місцем дії? 46. Від яких характеристик залежить дія вібрації на організм людини? 47. Перерахуйте заходи та засоби захисту від вібрації 48. Що таке шум? 49. Що називають звуковим тиском? 50. Як шум впливає на організм людини? 51. За допомогою яких методів проводиться нормування шуму? 52. Назвіть засоби індивідуального захисту від шуму? 53. Назвіть засоби колективного захисту від шуму? 54. Що таке ультразвук? 55. Що таке інфразвук? 56. Що таке електромагнітне поле? 57. Як впливає електромагнітне випромінювання на організм людини? 58. Назвіть засоби захисту від впливу електромагнітного випромінювання? 59. Розкрийте сутність інфрачервого випромінювання 60. Розкрийте сутність ультрафіолетового випромінювання 61. Розкрийте сутність впливу іонізуючого випромінювання на організм людини 62. Назвіть засоби захисту від іонізуючого випромінювання 63. Вкажіть засоби захисту від внутрішнього іонізуючого випромінювання? 64. Вкажіть засоби захисту від зовнішнього іонізуючого випромінювання?
Импульсное динамическое воздействия на материал и изделия энергией взрыва. Штамповка, сварка, плакирование, упрочнение и т.д. взрывом
По характеру динамического (силового) воздействия на ПМ все способы механического воздействия можно разделить на три большие группы: динамические (вибрационные), статические и импульсные. При импульсном нагружении действующие на ПМ силовые факторы характеризуются интенсивностью и кратковременностью действия, измеряемого микросекундами, примерами импульсных методов являются взрывное, ударное, электродинамическое и др. методы прессования. Интенсивность нагрузки весьма велика, создается ударной волной, возникающей от взрыва заряда ВВ, электрического разряда и тому подобного. Импульсные технологические процессы относятся к наукоемким технологиям, роль которых в условиях рыночной экономики особенно возрастает. Это обусловлено, прежде всего, теми технико-экономическими преимуществами, которые снижают материальные издержки и сроки изготовления изделия на пути их преобразования из сырья (заготовки) в товарную продукцию. Объектом воздействия может быть любое тело, материал, изменяющееся после импульсного нагружения в соответствии с заданными, т.е. целенаправленными требованиями исходного состояния (формы, структуры, деформационного состояния и др.). Такой подход позволяет рассматривать использование импульсных технологий в различных областях техники, выделив приоритетные преимущества импульсных энергоисточников. Источниками могут служить как традиционные источник энергии (электрические, химические), так и нетрадиционные («бинарные системы» и др.). Кроме того, существует возможность регулирования интенсивности импульсных воздействий в широких пределах, что недостижимо для статических энергоемких установок. Эффективно используются импульсные технологии, в первую очередь, в отраслях металлообработки, нефте- и газодобывающей промышленности. Например, с использованием энергии взрыва конденсированных и газовых энергоисточников, изготавливают крупногабаритные детали сложной формы (днища резервуаров и емкостей, антенны спутникового телевидения, корпусные детали двигателей и др.), получение которых другими методами либо невозможно, либо не обеспечивает высокого качества. Особо значительны преимущества этих технологий при использовании высококонцентрированных воздействий с помощью устройства и способов для осуществления ремонтных работ в стесненных условиях (футеровка внутренних поверхностей сосудов и труб) в различных средах или при их отсутствии, ликвидации аварий или их предотвращений. Очень интенсивно используют в настоящее время импульсные технологии для интенсификации добычи нефти и газа. Увеличение добычи нефти и газа осуществляется путем усовершенствования свойств (агрегатного состояния) бурового раствора (воды), воздействующего на полезное ископаемое импульсно-волновым способом. При этом воздействие разнообразное: дискретное, импульсное, что создает комбинированное воздействие (жидкостно-газовое с твердыми и порошкообразными включениями) на полезное ископаемое. Одновременно на пласт может быть оказано целенаправленное воздействие высоких энергий, что приводит к его физико-химическим преобразованиям и тем самым к интенсивной отдачи нефти (газа). Возможны варианты комбинированных воздействий – статических, импульсных, тепловых и биотехнологических. Применение импульсных технологий в машиностроении приведены в виде классификации в таблице 1.
Таблица – Классификация импульсных технологий
Области применения импульсных технологий: 1. Разделительные процессы: резка холодных и горячих металлов большого сечения (например, резка слитков при непрерывной разливке стали и проката), резка профилей, а также безотходная резка. 2. Деформирующие процессы: листовая и объемная штамповка, брикетирование сыпучих материалов. 3. Клепально-сборочные процессы: клепка, чеканка, развальцовка, пробивка отверстий и др. Импульсная клепка, ручные импульсные (одноударные) клепальные молотки могут заменить традиционно применяемые многоударные пневматические, так как обладают рядом преимуществ: - снижение виброзаболеваний клепальщиков в результате улучшения санитарно-гигиенических и экологических условий труда; - повышение производительности труда; - повышение качества и ресурса соединений; - гарантированная стабильность качества и возможность прогнозирования ресурса соединения; - простота и удобство в эксплуатации и обслуживании; и др. Импульсные клепальные устройства (молотки) могут быть порохового, пневмогидравлического, магнитно-импульсного или пневматического действия. Конечно, все используемое оборудование (техника) имеет и свои недостатки. Например, машины взрывного действия обладают чрезвычайно высокой удельной энерговооруженностью (рабочее давление может быть в пределах от 40 до 400 МПА), мобильностью, автономностью, что позволяет их использовать, не привязываясь к энергетическим коммуникациям предприятия, вплоть до полевых условий. К недостаткам следует отнести трудности и особые условия хранения и применения, например, пороховых зарядов; загрязнение атмосферы за счет выделения окиси углерода при взрыве; низкая стабильность энергии ударов; недостаточно высокая производительность. Магнитно-импульсные машины (устройства) обладают возможностью автоматизации технологических процессов. Недостатками, сдерживающие развитие этих устройств, являются: использование высоких электрических напряжений в сочетании с дорогостоящими массивными и крупногабаритными приводами, низкий КПД, сложности системы управления, наличие вредных магнитных полей, требующих экранирующую защиту операторов. Пневмогидравлические машины (устройства) удобны в эксплуатации благодаря использованию сжатого воздуха, обладают высокой удельной энерговооруженностью, стабильностью энергии ударов. Однако конструкции таких машин требует качественного изготовления применяемых механизмов, герметизации высоких давлений рабочей среды. Они имеют ограниченную производительность и требуют использования дополнительных приводов (гидростанций, мультипликаторов). Положительными особенностями конструкций пневмомеханических импульсных машин является то, что механическая система машин является то, что механическая система обеспечивает их быстродействие, исключение повторных ударов. Это особенно важно для процессов высококачественного объемного деформирования, так как повышает качество штамповок и стойкость штамповой оснастки. Они удобны в экологическом отношении (воздух используется заводской пневмосистемы), просты и высокопроизводительны. Таким образом, многообразие импульсных технологий, их существенные преимущества свидетельствуют о целесообразности как создания специализированных производств (критерий – техника безопасности, выпуск конкурентоспособной продукции, большая программа и др.), так и более интенсивного введения импульсных процессов в действующие производства (критерии – мобильность, возможность локального деформирования деталей для придания им специальных свойств и улучшения качества).
Работа взрыва используется во многих технологических процессах. Широкое и все более возрастающее применение находят взрывные способы обработки металлов, включающие большое количество разнообразных операций: штамповку, сварку, резку, клепку, пробитие отверстий, упрочнение, прессование порошков, калибровку, вальцовку, гравирование и чеканку. Взрывные работы позволяют выполнять операции по обработке крупных и сложных по форме деталей, когда необходимое усилие и размеры деталей превосходят возможности существующего оборудования, а также обрабатывать любые сверхпрочные материалы, не требуя для этого сложной технологической оснастки. - 80% от общего объема производимых промышленных ВВ идет на обработку месторождений и добычу полезных ископаемых. - 10% ПВВ идет на строительные работы: создание дамб, прокладка дорог, расчистка строительных участков, пробитие туннелей и т.д. - 10% ПВВ на выполнение различных работ с металлами (сварка, штамповка взрывом, упрочнение поверхностей деталей, обработка отливок и т.д.) и используется для узкоспециальных целей (синтез минеральных и органических веществ, ускорение процессов вулканизации и полимеризации, отверждения бетона и т.д.). В технологических целях ВВ применяются для: -обработки поверхности. При действии ударной волны (от взрыва ВВ) на поверхности металла происходит переструктурирование, возникновение новых кристаллических форм, что приводит к упрочнению, получению более устойчивых, твердых поверхностей. Изучение этого явления привело к открытию метода сварки металлов взрывом. Суть метода заключается в импульсном воздействии на свариваемые металлы энергии ударной волны взрыва. - сварки взрывом. Заряд ВВ накладывается на лист свариваемого металла. Нижний лист металла находится на некотором расстоянии от верхнего. Между ними может находиться изолирующий материал для предохранения поверхности листа от разрушения взрывом. После возбуждения взрыва верхняя пластина приближается к нижней с такой силой, что происходит диффузия молекул металлов друг в друга. Так получают би- и триметаллические листы и др. изделия - штамповки взрывом. Из пространства между заготовкой и матрицей удаляется воздух (процесс происходит в вакуумной камере или в камере заполненной водой). При взрыве заряда образовавшиеся газы сжимают воду до 10 тыс. МПа, в результате создается мощный гидропоток, который работает как пресс, продавливая заготовку по форме матрицы. -взрывные работы в горнодобывающей промышленности и при строительстве. -синтез минеральных и органических веществ и т.д. - в военной технике для снаряжения боеприпасов. - в научных исследованиях как простое и удобное средство получения высоких температур, больших скоростей и сверхвысоких давлений. В последние десятилетия существенно расширились области применения ВВ в металлургии и машиностроении. Например, с помощью взрыва можно получать сплавы металлов с резко различающимися температурами плавления, которые невозможно изготовить традиционными методами, поскольку они не могут одновременно существовать в жидком состоянии. - в строительстве: Основная задача взрывных работ в данном случае сводится к перемещению больших массивов грунта при строительстве дамб, каналов и т.д. Для этого используется метод направленного взрыва, который проходит в два этапа. Два заряда ВВ помещается в подготовленные камеры. Первым взрывается небольшой заряд. В результате этого взрыва создается новая свободная поверхность. Вторым взрывается основной заряд. При этом выбрасывается грунт в направлении образовавшейся свободной поверхности от первого взрыва, что приводит к направленному выбросу. Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы. Сварка – экономически выгодный, высокопроизводительный и значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения. Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках. В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический. К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно–лучевая, лазерная, газовая и др.). К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.). К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.). Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. Перспективный вид сварки - сварка взрывом. Сварка взрывом использует высокоскоростное соударение соединяемых поверхностей. Давление, образуемое при детонации взрывчатого вещества - сотни тысяч атмосфер метает одну из свариваемых деталей на другую. В результате соударения происходит нагрев и пластическая деформация поверхностных слоёв металла, что приводит к образованию сварного соединения. Поверхность соединения, как правило, имеет волнообразную форму. За счёт волнообразования осуществляется поглощение кинетической энергии метаемой пластины, локальный разогрев соединяемых поверхностей. увеличение площади соединения, разрушение оксидных плёнок и образование зоны перемешивания металлов. Сварка взрывом позволяет получить высококачественные сварные соединения из однородных и разнородных металлов на ограниченной поверхности металлоконструкций, Кроме этого, она позволяет отказаться от использования дорогостоящего сварочного оборудования и обеспечить идеальный по качеству сварной шов без внутренних напряжений и пузырьковых каверн. При этом, качество сварного шва не зависит от квалификации персонала, а в зоне шва сохраняются исходные физико-механические и геометрические характеристики металлоконструкций. Подобная технология позволяет производить сварку материалов, которые не могут быть сварены другими способами, например, алюминиевые сплавы и сталь, медные и алюминиевые сплавы, другие сплавы цветных металлов. Отличие этого метода от обычной электросварки, в том, что сварка взрывом соединяет металлы на молекулярном уровне. При этом структура соединения приобретает новые свойства, позволяющие длительно выдерживать деформации и переменные динамические нагрузки. Прочностные показатели таких соединений в отдельных случаях могут превышать показатели исходных материалов. Предлагаемая технология может быть также успешно применена для восстановления равноточности технологических или ремонтных сварных швов с основным материалом конструкций, изготовляемых из терморазупрочняемых металлов и сплавов. Обработка взрывом сварных соединений и металлоконструкций позволяет снимать или наводить остаточные напряжения, упрочнять металл, изменять его субструктуру. За счёт этого, обеспечивается значительное повышение устойчивости к коррозионному растрескиванию, статической и усталостной прочности, сопротивляемости хрупким разрушениям
Резание металлов взрывом можно производить следующими двумя способами: 1)резанием контактными зарядами; 2)резанием профилированными зарядами; Для резания металла контактным взрывом ВВ детонирует в непосредственном соприкосновении с деталью. Режущее действие сводится к сдвигу металла, который под действием высокого давления ПД возникает на поверхности раздела между металлом и ВВ.
|
