Evolutionary Development of Pulse Technologiesin the Production of Rocket Large Parts

Authors

  • V. F. Urazbakhtin Kalashnikov ISTU
  • A. V. Shchenyatsky Kalashnikov ISTU
  • F. A. Urazbakhtin Votkinsk branch of Kalashnikov ISTU

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-2-34-50

Keywords:

computer technology, pulse, pressure, stress-strain state, plastic deformation, High explosive charge, pulse stamping technologies, explosion stamping

Abstract

An analytical review of research since the 50s of the XXth century is presented, related to the development of stamping by explosion - a promising method of forming large hard-to-process parts, with the following results is established. The source of the force during explosion stamping is the high explosive charge. It is an important factor of criticalities during plastic deformation of a titanium alloy workpiece. There can be many reasons of their origin, and they are taken into account by researchers, but separately. At the same time, the process of force generation is quite complex, especially in the aquatic medium of the basin. However, the process of explosion stamping must be controlled under any conditions. Force delivery to the workpiece surface takes place during explosion stamping within water transfer medium in the basin. Compared with the air medium, the power of this effect increases significantly due to more complete use of the water energy capabilities. Most researchers agreed that the force effect, consisting of a shock wave, motion of a hydraulic flow and a gas bubble, result in complexity of mathematical modeling of the process of its displacement. Mechanical and geometric characteristics of the workpiece affect quality of the part made by explosion stamping. It is determined by the material ability to be plastically deformed and has the effect in strength, accuracy of geometric and angular dimensions, as well as surface condition of the part, the absence of defects, fractures and corrugations. At the same time, a unified quality assessment of the workpiece and part has not been established yet. The multiparametric process of plastic deformation during explosion stamping in water deforms not only of the workpiece, but also of the matrix, thus altering the part shape, walls thinning, the appearance of corrugations and flanges due to the complex stress state in various sections of the part. It is noted that the properties revealed during the explosion stamping, leading to change in corresponding parameters and characteristics, collectively determine the system to which systematic approach may be applied. A feature of explosion stamping study is the need for an experiment, the success of which is largely determined by the experience of the researcher. This stage of the explosion stamping evolutionary development is associated with the introduction of computer technologies into the practice of technological processes design. Research is mainly related to the use of object-oriented methods, the development and application of mathematical models that allow automating procedures for determining the parameters of the stamping process mode, followed by modeling individual actions during stamping by explosion. At the same time, it is necessary to evaluate the performance of stamping by explosion both as a whole and individual stages of its implementation.

Author Biographies

V. F. Urazbakhtin, Kalashnikov ISTU

Postgraduate

A. V. Shchenyatsky, Kalashnikov ISTU

DSc in Engineering, Professor

F. A. Urazbakhtin, Votkinsk branch of Kalashnikov ISTU

DSc in Engineering, Professor

References

Yildiz R.A.(2022) Взрывное формование труб из закаленных алюминиевых сплавов // Физика горения и взрыва. 2022. Т. 58, № 6. С. 121-134.

Малашенко В. В., Гладкая А. Д., Малашенко Т. И. Влияние скорости пластической деформации на механические свойства функциональных сплавов // Химическая термодинамика и кинетика. Великий Новгород, 2021. С. 157-158.

Цечоева А. Х., Гатиев М. Ш., Сурхоева Х. И. Взрывные методы обработки труднообрабатываемых материалов // Наука и бизнес: пути развития. 2021. № 12 (126). С. 63-66.

Кретов Д. Л., Мурашкин В. Г. Снегирёва A. M. Методика расчета кольцевых железобетонных матриц на импульсные нагрузки // Эксперт: теория и практика. 2021. № 1 (10). С. 14-18.

Римшин В. И. Взрывные камеры // Эксперт: теория и практика. 2021. № 2 (11). С. 51-56.

Изготовление деталей для жидкостных ракетных двигателей с помощью штамповки взрывом / А. А. Витковская, Г. Н. Власова, А. С. Севостьянов [и др.] // Современные технологии производства в машиностроении. Воронеж, 2020. С. 59-62.

Чижов И. Л. Импульсная штамповка // Academy. 2019. № 9 (48). С. 10-11.

Применение высокоэнергетических импульсных технологий для изготовления медного толстостенного изделия электротехнического назначения / В. В. Семашко, Л. В. Судник, Г. В. Смирнов [и др.] // Современные методы и технологии создания и обработки материалов. Минск, 2018. С. 115-124.

Климова Е. М., Мещеряков А. С. История развития технологии взрывной обработки металлических и других материалов, в частности порошковых // Труды международного симпозиума "Надежность и качество". 2018. Т. 2. С. 245-246.

Седнев В. Л. Применение и оценка эффективности способов обработки металлов взрывом при выполнении зада в труднодоступных районах Арктического региона // Арктика: экология и экономика. 2016. № 2 (22). С. 98-106.

Возможности использования интерактивного программного комплекса классификации листовых деталей для изготовления импульсными технологиями / В. В. Третьяк, В. Д. Сотников, С. В. Худяков, А. С. Федорова // Вестник двигателестроения. 2015. № 2. С. 166-171.

Ковальчук И. А., Третьяк В. В., Мананков О. В. Перспективные использования SPRUTTEXRO для разработки конструкции и технологии изготовления поковок с помощью импульсных технологий // Авиационно-космическая техника и технология. 2012. № 9 (96). С. 29-33.

Невешкин Ю. А., Онопченко А. В., Третьяк В. В. Моделирование процессов импульсной объемной штамповки// Авиационно-космическая техника и технология. 2012. № 8 (95). С. 253-256.

Расчет параметров технологии штамповки взрывом оболочек деталей с нагревом заготовок в объектном представлении / В. К. Борисевич, В. В. Третьяк, А. В. Онопченко, Т. Г. Зейниев // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. 2012. № 55. С. 28-36.

Тлустенко С. Ф., Сытник В. А. Формообразование деталей взрывными процессами по условиям точности сборки агрегатов летательных аппаратов // Вестник Самарского гос. аэрокосмического ун-та. 2012. № 5 (36). С. 108-112.

Третьяк В. В. Математическая модель для расчета параметров газо-взрывной штамповки // Авиационно-космическая техника и технология. 2011. № 9 (86). С. 160-163.

Третьяк В. В., Онопченко А. В., Лоза Т. В. Расчет параметров импульсных процессов в объектном представлении // Авиационно-космическая техника и технология. 2011. № 7 (84). С.92-95.

Третьяк В. В. Особенности импульсной штамповки объемных деталей авиационной техники // Авиационно-космическая техника и технология. 2011. № 2 (79). С. 42-46.

Мельничук А. П. Повышение точности тонкостенных деталей трубопроводов воздушных систем летательных аппаратов, изготавливаемых гидродинамической штамповкой // Авиационно-космическая техника и технология. 2011. № 6 (83). С. 11-16.

Нарыжный А. Г. Смешанная модель технологической системы гидродинамической штамповки // Авиационно-космическая техника и технология. 2010. № 6 (73). С. 13-16.

Третьяк В. В., Онопченко А.В. Оптимизация расчетов заряда в технологических процессах взрывной штамповки// Авиационно-космическая техника и технологии. 2010. № 4. С. 30-37.

Третьяк В. В. Алгоритм и его реализация в расчетах параметров технологических процессов импульсной штамповки // Авиационно-космическая техника и технология. 2010. № 8 (75). С. 11-14.

Кривцов В. С., Мельничук А. П., Зайцев В. В. Особенности описания напряженно-деформированного состояния тонкостенных деталей конусной формы при гидродинамической штамповке // Авиационно-космическая техника и технология. 2010. № 3 (70). С. 5-10.

Троцко О. В., Драгобецкий В. В., Мороз Н. Н. Гидровзрывная штамповка медных гильз кристаллизаторов для непрерывной разливки стали // Обработка материалов давлением. 2010. № 2 (23). С. 131-136.

К оценке экономической эффективности методов изготовления сложных деталей с помощью импульсных источников энергии / В. К. Борисевич, В. Н. Голованов, В. В. Третьяк, Ю. А. Невешкин // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 9 (60). С. 187-193.

Третьяк В. В. Математическая модель и алгоритм построения зеркала матрицы при расчете напряженно-деформированного состояния заготовки под действием импульсных нагрузок // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 7 (64). С. 7-11.

Снегирева А. И., Кретова Д. А. Расчет усовершенствованной матрицы при импульсном нагружении // Градостроительство и архитектура. 2017. Т. 7, № 4. С. 20-24.

Разработка механизированной промышленной установки для изготовления заготовок деталей авиационных двигателей методом импульсной штамповки / В. К. Борисевич, В. В. Третьяк, В. Ф. Мозговой, А. А. Брунак // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 1 (58). С. 38-47.

Разработка групповых технологических процессов при изготовлении листовых деталей импульсной обработкой с использованием компьютерных информационных технологий / В. В. Третьяк, О. В. Мананков, Д.А. Овчар, А. В. Онопченко // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 3 (60). С. 17-20.

Третьяк В. В., Комаров А. Ю., Стадник С. А. Вопросы синтеза и оптимизации технологических процессов импульсной обработки // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 4 (61). С. 9-13.

Третьяк В.В., Комаров А. Ю., Стадник С. А. Особенности расчета напряженно-деформированного состояния заготовки листовых деталей сложной конфигурации для импульсных технологий // Вiсника НТЦ "XПI". 2009. № 31. С. 110-111.

Третьяк В. В. Математическая модель крассификационной обработки данных для принятия технологических решений при изготовлении деталей импульсными способами из плоской заготовки // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 6 (63). С. 30-36.

Третьяк В. В. Реализация алгоритмов синтеза для расчета импульсных технологий // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 8 (65). С. 26-30.

Зорик В. Я., Третьяк В. В., Комаров А. Ю. Проблемы совершенствования технологического проектирования импульсной штамповки за счет использования специальных приемов // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 9 (56). С. 8-14.

Процессы обработки металлов взрывом / А. В. Крупин, С. Н. Калюжин, Е. У. Алтабеков [и др.]. М.: Металлургия, 1996. 336 с.

Мельничук А. П. Исследование процессов гидродинамической штамповки: обоснование определения напряженно-деформированного состояния тонкостенных осесимметричных оболочек // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 3 (50). С. 41-46.

Стадник С. А., Третьяк В. В. Особенности использования импульсных технологий для изготовления деталей авиационных двигателей // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 10 (57). С. 8-11.

Третьяк В. В. Синтез и оптимизация импульсных процессов с использованием объектного подхода // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 9 (45). С. 158-162.

Расчет параметров импульсного деформирования объемных деталей с использованием спрут технологий / А. В. Онопченко, В. В. Третьяк, Н. И. Цывинда, И. В. Скорченко // Авиационно-космическая техника и технология. 2013. № 4(101). С. 17-20.

Разработка учебного программного комплекса для расчета параметров импульсной объемной штамповки / В. В. Третьяк, А. И. Долматов, А. С. Федорова, С. В. Бреус // Вестник двигателестроения. 2014. № 2. С. 176-180.

Третьяк В. В., Филипковская Л. А. Информационная система компьютерной поддержки принятия технологических решений в листовой штамповке взрывом// Вестник двигателестроения. 2008. № 1. С. 63-67.

Зорик В. Я., Третьяк В. В. Разработка проектирующей системы для синтеза технологической оснастки импульсных процессов взрывной штамповки // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. 2008. № 39. С. 168-175.

О концепции использования технологических критериев для выбора импульсных технологий листовой штамповки/ С. А. Бычков, В. К. Борисевич, В. С. Кривцов, А. П. Брагин // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11 (47). С.222-231.

Третьяк В. В. Особенности моделирования технологии взрывной штамповки в объектном представлении // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 4 (40). С. 13-17.

Третьяк В. В. Объектный подход к проектированию ресурсосберегающих импульсных технологий // Авиационно-космическая техника и технология. 2006. № 3 (29). С. 26-30.

Цыбулько А. Е., Романенко Е. А. Новые критерии прочности материалов с локализованной и развитой пластической деформацией в условиях сложного напряженного состояния // Вестник машиностроения. 2008. № 9. С. 17-21.

Борисевич В. К., Молодых С. И., Третьяк В. В. Проблемы многофакторного моделирования импульсных процессов при изготовлении оболочек двойной кривизны // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 1 (48). С. 44-49.

Невешкин Ю. А., Остапчук В. В., Соломяный А. У. Определение сил при гидровзрыве в ограниченном объеме. Расчет сил от действия ударных волн // Металлофизические новейшие технологии. 2015. Т. 37, № 2. С. 221-232.

Борисевич В. К., Невешкин Ю. А. Определение особенностей формирования внешней нагрузки на заготовку при объемной штамповке взрывом // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 9 (56). С. 15-17.

Ревенко А. С. Совершенствование квалиметрического подхода к процессам штамповки крупногабаритных листовых деталей в современных системах управления качеством // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11 (47). С. 305-311.

Бахмет А. Г. Расчет работы пластического деформирования для импульсного обжима // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11 (47). С. 292-295.

Методы проектирования технологических процессов взрывной штамповки для получения листовых деталей / В. Я. Зорик, В. В. Третьяк, В. П. Павличенко, И. В. Скорченко // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11 (47). С. 255-261.

Кириченко Л. Р. Конкурентоспособность технологий импульсной обработки материалов // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11 (47). С. 240-244.

Борисевич В. К., Нарыжный А. Г., Молодых С. И. Влияние передающей среды на деформирование и точность детали при импульсной штамповке // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11(47). С. 173-181.

Проектирование импульсных технологий с использованием специальных приемов / А. Ю. Комаров, В. В. Третьяк, В. Я. Зорик, И. В. Клыгина // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11(47). С. 168-172.

Отработка опытной технологии изготовления высокоточных оболочек двойной кривизны / В. Е. Зайцев, А. М. Андриенко, В. П. Сабелькин, С. Г. Домбровская // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11(47). С. 142-149.

Нарыжный А. Г. Факторы и этапы, определяющие точность импульсной штамповки осесимметричных деталей // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11(47). С. 125-131.

Кривцов В. С., Борисевич В. К. Состояние и перспективы применения импульсных источников энергии для технологических процессов обработки металлов // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11(47). С. 10-17.

Борисевич В. К., Драгобецкий В. В., Тонцок О. В. Многофакторность физических явлений при взрывной металлообработке // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11 (47). С. 62-72.

Скоростное деформирование элементов конструкций заготовок и материалов в технологиях взрывной обработки металлов давлением / Л. Д. Добрушин, А. В. Колодяжный, С. Н. Солодянский, В. Г. Ярещенко // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11 (47). С. 83-92.

Проблемы анализа скоростного деформирования элементов конструкции при импульсном нагружении/ Ю. С. Воробьев, М. В. Чернобрывко, А. В. Ярыжко, Д. И. Степанченко, Н. Ю. Евченко // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11(47). С. 35-43.

Третьяк В. В., Клычина И. В., Комаров А. Ю. Математическое моделирование импульсных технологий с использованием специальных приемов // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 10 (46). С. 12-15.

Мельничук А. П. Исследование процессов гидродинамической штамповки: обоснование определения напряженно-деформированного состояния тонкостенных осесимметричных оболочек // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 3 (50). С. 41-46.

Определение напряженно-деформированного состояния тонкостенных сферических оболочек / В. С. Кривцов, А. П. Брагин, А. П. Мельничук, С. А. Полтарушников // Авиационно-космическая техника и технология. 2007. № 11(47). С. 73-82.

Раско С. П., Овчаренко А. Г. Эксплутационная безопасность конденсированных взрывчатых веществ. Бийск: Изд-во Алтайского гос. техн. ун-та имени И. П. Ползунова, 2006. 147 с.

Уразбахтин В. Ф., Уразбахтин Ф. А. Интегрированная оценка критичности основного энергоносителя в штамповке взрывом крупногабаритных деталей ракеты // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19, № 2. С. 104-113.

Борисевич В. К., Бутко В. И., Шкалова А. В. Силовые потоки при подводном взрыве в ограниченном пространстве // Авиационно-космическая техника и технология. 2005. № 6 (22). С. 29-32.

Физико-математическая теория процессов обработки материалов и технологии машиностроения / под общ. ред. Ф. В. Новикова и А. В. Якимова. Т. 5. Обработка металлов методом пластического деформирования. Одесса: ОНПУ, 2004. 522 с.

Мельничук А. П. Исследования процессов гидродинамического формообразования тонкостенных осесимметричных оболочек при оформлении основного контура на примере сферического наконечника трубопроводов воздушных систем ЛА // Авиационно-космическая техника и технология. 2004. № 4(12). С. 11-19.

Христофоров Б. Д. Влияние свойств источника на действие взрыва в воздухе и в воде // Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40, № 6. С. 115-120.

Экспериментально-теоретическое исследование процессов гидровзрывной штамповки оболочных элементов конструкции / В. Г. Баженов, В. В. Егунов, С. В. Крылов, С. А. Новиков, Ю. В. Батьков // Прикладная механика и техническая физика. 2002. Т. 43, № 5. С. 176-181.

Деформационные процессы при обработке металлов взрывом. Методики расчета массы удлиненных зарядов взрывчатых веществ / В. В. Калашников, В. Д. Суханов, Н. И. Лаптев, Д. А. Деморецкий, М. В. Ненашев // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Физико-математические науки. 2001. № 13. С. 109-113.

Афанасенков А. И., Котова Л. И., Кухиб Б. Н. О работоспособности промышленных взрывчатых веществ // Физика горения и взрыва. 2001. Т. 37, № 3. С. 115-125.

Борисевич В. К., Зорик В. Я. Критические импульсные технологии изготовления листовых деталей и их адаптация в условиях конверсии предприятий // Технологические системы. 2000. № 4. С. 36-41.

Борисевич В. К., Сабелькин В. П., Солодякин С. Н. О численном моделировании процесса взрывной штамповки на ЭВМ // ПМТФ. 1979. № 2. С. 166-174.

Штамповка листовых деталей импульсными источниками энергии / Е. И. Исаченков, И. А. Кондрашов, Е. В. Морозова, О. В. Шалыгина. М.: МАИ, 1970. 22 с.

Импульсная штамповка деталей в машиностроении / В. А. Степанченко, В. И. Климентьев, В. П. Россихин [и др.]. Киев: Изд-во Укр. науч.-иссл. ин-та науч.-техн. информации и техн.-экон. исследований, 1969. 108 с.

Памфилов А. В. Детали штампует взрыв. Тула: Приокское книжное издательство, 1967. 83 с.

Потекушин Н. В. Штамповка листового металла взрывом. Челябинск: Южноуральское книжное изд-во, 1964. 60 с.

Томленов А. Д. Теория пластических деформаций металлов. М.: Машгиз, 1951. С. 105.

Навагин Ю. С. Использование энергии подводного взрыва для листовой штамповки. Л.: ДНТП, 1960. 110 с.

Кононенко В. Г. Обработка металлов взрывом // Кузнечно-штамповочное производство. 1960. № 7. С. 15-16.

Алексеев Ю. Н. Вопросы пластического течения металлов. Харьков: Изд-во Харьковского гос. ун-та, 1958. 100 с.

Завьялова В. И., Нечаев В. Н., Поликарпова А. П. Изменение структуры и физико-механических свойств сплавов после штамповки взрывом // Труды Института НИИТиОП. 1967. № 246. 14 с.

Штамповка подводным взрывом. М.: НИИМАШ. Серия: С-Х-З. Технология обработки давлением, 1967. 43 с.

Исаченков Е. И., Пихтовников Р. В. К вопросу влияния скоростей деформирования в процессе штамповки деталей из листа // Вестник машиностроения. 1952. № 7.С. 10-12.

Hollingum S.W. (1967) Research and Developments in explosive forming. Machinery and production engineering, 1967, no. 2825, 110 p.

Donaldson J.S., Johnson W. (1965) Sheet metal forming using a water hammer type process: a preliminary assessment of newforming technigueAdwancesmach tool design and Res. Oxford-Paris, Pergamon Press, 1965, 100 p.

Райнхард Дж. С., Пирсон Дж. Взрывная обработка металлов. М.: Мир, 1966. 390 с.

Селиванов В. В., Кобылкин И. Ф., Новиков С. А. Взрывчатые технологии. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 648 с.

Штамповка взрывом. Основы теории / под. ред. М. А. Анучина. М.: Машиностроение, 1972. 152 с.

Гидровзрывная штамповка элементов судовых конструкций / В. Г. Степанов, П. М. Сипилин, Ю. С. Навагин, П. Н. Панкратов. Л.: Судостроение, 1966. 291 с.

Пихтовников Р. В., Завьялова В. И. Штамповка листового металла взрывом. М.: Машиностроение, 1964. 177 с.

Published

19.07.2023

How to Cite

Urazbakhtin В. Ф., Shchenyatsky А. В., & Urazbakhtin Ф. А. (2023). Evolutionary Development of Pulse Technologiesin the Production of Rocket Large Parts. Vestnik IzhGTU Imeni M.T. Kalashnikova, 26(2), 34–50. https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-2-34-50

Issue

Section

Articles