ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. Ударные волны в технологиях синтеза и обработки материалов»

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Целью преподавания данной дисциплины является приобретение студентами новых знаний по физике ударных волн и использованию их в промышленных и перспективных технологиях. Эти знания дадут возможность будущему специалисту прогнозировать эффективность использования импульсных методов обработки в промышленности и применять их на практике, самостоятельно организовывать участки по обработке металлов на производстве.

Задачи изучения дисциплины. В результате изучения данной дисциплины студент должен знать:

- основы физики генерации ударных волн и волн детонации, методы их регистрации;

- особенности поведения вещества при воздействии на него ударной волны;

- основы технологий сварки и упрочнения металлов взрывом; спрессовывания некомпактных материалов, штамповки, резания и других видов импульсной обработки металлов; синтеза новых материалов в том числе в ультрадисперсном состоянии в ударных и детонационных волнах;

- основы организации промышленных участков для обработки металлов взрывом.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Ударные волны в технологиях синтеза и обработки материалов»

1. ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ УДАРНЫХ ВОЛН.

1.1. Феноменологическая модель описания движения жидкости и газа.

1.2. Законы сохранения массы, импульса и энергии. Основные положения термодинамики.

1.3. Уравнение состояния вещества.

1.4. Распространение слабых возмущений. Скорость звука.

1.5. Ударные волны в газах, способы их создания. Основные свойства ударного перехода.

1.6. Ударная адиабата.

1.7. Геометрическая интерпретация закономерностей ударного сжатия. Энтропия. Теорема Цемплена.

1.8. Структура и ширина фронта ударной волны слабой интенсивности.

1.9. Создание ударных волн с помощью ударных труб и методы измерения различных величин.

1.10. Ударные волны больших плотностей энергии в воздухе и плазме.

2. УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ.

2.1. Сжатие холодного вещества.

2.2. Тепловое движение атомов. Теплоемкость вещества.

2.3. Трехчленное уравнение состояния (Ми-Грюнайзена).

2.4. Ударная адиабата конденсированного вещества и ее аналитическое представление.

2.5. Ударное сжатие пористого вещества.

2.6. Выход ударной волны на свободную поверхность тела.

2.7. Экспериментальные методы отыскания ударной адиабаты твердых тел, x-t и p-u диаграммы.

2.8. Расщепление волн сжатия и разгрузки, фазовые превращения.

3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ДЕТОНАЦИИ.

3.1. Детонация по Чепмену-Жуге.

3.2. Модель детонации Зельдовича-Неймана-Деринга (ЗНД).

3.3. Уравнение состояния продуктов взрыва.

3.4. Влияние диаметра заряда на скорость детонации. Ширина зоны реакций, критический диаметр.

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УДАРНЫХ ВОЛН С ВЕЩЕСТВОМ.

4.1. Поведение вещества, сжатого ударной волной (физико-химические и структурные изменения).

4.2. Особенности высокоскоростной деформации.

4.3. Ударные волны в инертных средах, вызванных детонацией взрывчатых веществ (ВВ).

5. ОСНОВЫ ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.

5.1. Высокоэнергетические импульсные методы деформации металлов.

5.2. Электрогидравлический (электроимпульсный) метод деформации металлов.

5.3. Электромагнитная импульсная деформация металлов.

5.4. Деформация металлов взрывом.

6. СВАРКА ВЗРЫВОМ.

6.1. Метание плоских пластин и цилиндрических оболочек.

6.2. Волнообразование при сварке металлов взрывом.

6.3. Тепловые процессы при сварке взрывом.

6.4. Взаимодействие металлов и диффузионные процессы в зоне сварки взрывом. Свойства соединений.

6.5. Схемы расположения пластин при сварке, параметры сварки взрывом.

6.5. Сварка взрывом труб и прутков.

7. УПРОЧНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ВЗРЫВОМ.

7.1. Методы получения взрывных нагрузок (плоские и косые волны).

7.2. Деформационное упрочнение.

7.3. Изменение механических свойств и микроструктуры под действием взрывных нагрузок.

7.4. Расчет параметров взрывного нагружения.

7.5. Упрочнение металлов волокнами с применением взрыва.

7.6. Технология получения волокнистых композиционных материалов сваркой взрывом.

8. ПРЕССОВАНИЕ ПОРИСТЫХ ТЕЛ.

8.1. Ударные волны в плоских и цилиндрических заготовках, роль ударного фронта в уплотнении.

8.2. Параметры взрывного прессования порошков.

8.3. Механизмы связывания некомпактных материалов.

8.4. Нанесение взрывом порошков на металлическую основу.

8.5. Механические свойства спрессованных материалов.

8.6. Спекание полученных взрывом заготовок и их деформация.

9. ШТАМПОВКА МЕТАЛЛОВ ВЗРЫВОМ.

9.1. Характеристика и классификация методов штамповки, основные понятия о процессе и оснастке для штамповки взрывом.

9.2. Ударные волны в передающей жидкой среде.

9.3. Взаимодействие ударных волн с твердыми границами и свободными поверхностями, энергетический обмен между плоской преградой и ударной волной.

9.4. Механизм деформации плоской и цилиндрической заготовок.

9.5. Технологические параметры гидровзрывной штамповки.

9.6. Усовершенствование процесса штамповки.

10. СИНТЕЗ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В УДАРНЫХ И ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛНАХ.

10.1. Осуществление химических реакций в ударной волне.

10.2. Синтез новых материалов в детонационной волне.

10.3. Схемы синтеза новых материалов при ударном нагружении и в детонационной волне, проблемы сохранения.

10.4. Свойства синтезированных материалов и их применение в промышленности.

10.5. Перспективы использования веществ в дисперсном состоянии.

11. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВА В ДРУГИХ ВИДАХ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ.

11.1. Резание металлов взрывом.

11.2. Прошивка отверстий взрывом.

11.3. Клепка с применением взрыва.

11.4. Приварка взрывом труб к трубным решеткам теплообменных аппаратов.

11.5. Брикетирование взрывом металлической стружки.

12. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ВЗРЫВОМ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ.

12.1. Подготовка производства и сварка крупногабаритных биметаллических заготовок.

12.2. Изготовление взрывом крупногабаритных заготовок с их последующей прокаткой.

12.3. Плакирование взрывом полуфабрикатов и готовых изделий.

12.4. Упрочнение деталей горно-обогатительного оборудования.

13. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ УЧАСТКОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ВЗРЫВОМ.

13.1. Открытые полигоны.

13.2. Подземные полигоны.

13.3. Бронеямы и камеры.

13.4. Основные правила безопасности ведения взрывных работ по металлообработке.

13.5. Документация, необходимая для организации взрывных работ.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. М., “Недра”, 1973.- 320 с.

2. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. М., “Наука”, 1980.

3. Дремин А.Н., Савров С.Д. и др. Детонационные волны в конденсированных средах. М., “Наука”, 1970.

4. Крупин А.В., Соловьев В.Я. Обработка металлов взрывом. М., “Металлургия”, 1991.-496 с.

5. Физика быстропротекающих процессов. В 3 томах ./ Пер. под ред. Н.А. Златина. М., “Мир”, 1971.

6. Баум Ф.А., Орленко Л.П. и др. Физика взрыва. М., “Наука”, 1975.

7. Друкованный М.Ф., Дубнов Л.В. и др. Справочник по буровзрывным работам. М., “Наука”, 1976.-631 с.

8. Единые правила безопасности при взрывных работах., М., НПО ОБТ, 1992.- 240 с.

9. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Н-ск., “Наука”, 1980.-222 с.

10. Прюммер Р. Обработка порошкообразных материалов взрывом., “Мир”, 1990, 126 с.

11. Лямкин А.И., Ставер А.М., Бабушкин А.Ю. Безопасное применение ВВ. Метод. указания, КГТУ, 1996, 45 с.

12. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений М., “Наука”, 1966.-674 с.

13. Крупин А.В., Калюжин С.Н, Атабеков Е.У., Соловьев В.Я., Орлов М.И. Процессы обработки металлов взрывом. М., “Металлургия”, 1996.-336 с.

14. Чиганова Г.А., Лямкин А.И. Физико-химия ультрадисперсных материалов. (Учебное пособие) КГТУ, Красноярск, 2000г, 96с.

15. Физика взрыва : В 2 т. / под ред. Л.П. Орленко - 3-е изд., доп. и перераб. - М. : Физматлит Т.1: 2002. - 823 с. : Т.2:2002. - 644 с.

ПЕРЕЧЕНЬ РАЗДЕЛОВ И ПУНКТОВ

Которые необходимо отразить в расчетно-пояснительной записке курсовой работы

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОСНОВЫ ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

2.1. Особенности высокоскоростной деформации

2.2. Высокоэнергетические импульсные методы

2.3. Преимущества и недостатки использования взрывных методов обработки материалов

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УДАРНЫХ ВОЛН В ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Схема процесса

3.2. Оценка параметров нагружения

3.3. Механизм эффекта, производимого ударными волнами

3.4. Специальная оснастка технологического процесса и имеющиеся серийные установки и оборудование с указанием технических характеристик

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УДАРНЫХ ВОЛН С ВЕЩЕСТВОМ

4.1. Поведение вещества, сжатого в ударной волне

4.2. Связь между геометрией ударной волны и вызываемым ею эффектом. Масштабный фактор

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

5.1. Анализ процесса. Выявление границ его применимости

5.2. Расширение возможностей процесса и его усовершенствование за счет применения новых материалов, оборудования и технологий

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УЧАСТКА С ПРИМЕНЕНИЕМ УДАРНОВОЛНОВЫХ И ИМПУЛЬСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

6.1. Расположение основных элементов технологических линий

6.2. Технико-экономическое обоснование производственного участка с элементами бизнес-плана

6.3. Расчет безопасных расстояний и соблюдение других норм единых правил безопасности при проведении взрывных работ

7. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

7.1. План эксперимента, моделирующего технологический процесс

7.2. Расчет условий нагружения и проведение оценок

7.3. Обсуждение результатов экспериментов и оценок

8. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

9. ЛИТЕРАТУРА

10. ПРИЛОЖЕНИЯ

РЕКОМЕНДАТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Общие руководства

1. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинами-ческих явлений М., “Наука”, 1966.-674 с.

2. Крупин А.В., Соловьев В.Я. Обработка металлов взрывом. М., “Металлургия”, 1991.-496 с.

3. Физика быстропротекающих процессов. В 3 томах ./ Пер. под ред. Н.А. Златина. М., “Мир”, 1971.

4. Баум Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.Н. . Физика взрыва. М., “Наука”, 1975. 704 с.

5. Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. М., “Наука”, 1980, 453 с.

6. Эпштейн Г.Н. Строение металлов, деформированных взрывом, М., “Металлургия”, 1980. 255с.

7. Зельдович Я.Б. Теория ударных волн и введение в газодинамику М., 1946, 186 с.

8. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. Теория детонации М., 1955, 268с.

9. Дремин А.Н., Савров С.Д. и др. Детонационные волны в конденсированных средах. М., “Наука”, 1970.

10. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. М., “Недра”, 1973.- 320 с.

11. Юхансон К., Персон П. Детонация взрывчатых веществ М., “Мир”, 1973.- 352 с.

12. Курант Р., Фридрихс К. Сверхзвуковое течение и ударные волны М., 1950.- 426 с.

Литература по отдельным главам

1. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Н-ск., “Наука”, 1980.-222 с.

2. Прюммер Р. Обработка порошкообразных материалов взрывом., “Мир”, 1990, 126 с.

3. Альтшуллер Л.В. Фазовые превращения в ударных волнах (обзор). Журнал прикладной механики и технической физики, №4, 1978, с.93-103.

4. Физика взрыва : В 2 т. / Сергей Григорьевич Андреев, Александр Викторович Бабкин, Филипп Абрамович Баум и др. ; Ред.: Леонид Петрович Орленко - 3-е изд., доп. и перераб. - М. : Физматлит Т.1 : . , 2002. - 823 с. : ил. - Библиогр.: с.777-823. [101432 С392 Ф-503] Т.2 : . , 2002. - 644 с. : ил. - Библиогр.: с.609-644. [