一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置制造方法及图纸

一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置及其使用方法，包括主体、爆炸腔和成型体，成型体内设置有圆柱形台阶孔，圆柱形台阶孔由直径较大的坯料孔和直径较小的定径孔连接而成，且坯料孔的一端与爆炸腔连通，定径孔的一端与外部连通；在主体上与成型体相对的另一侧设置有挡板，挡板上设置向爆炸腔内装填TNT炸药与引爆雷管组合体的装料孔。采用本实用新型专利技术加工无缝管可以避免过分依赖电力加工无缝金属管，在战争时期电力被破坏的情况下仍能利用TNT炸药作为能源加工出无缝金属管，且采用本实用新型专利技术加工的无缝管由于塑性变形速度快，在微观组织方面，可避免长时间加工导致的晶粒长大，所得到的微观组织晶粒细小，因此性能可较传统方法提高。

Device for producing seamless metal pipe by explosion extrusion

A device for the production of seamless metal pipe by explosive extrusion and its use method, including the main body, the explosion cavity and the forming body, the forming body is set with a cylindrical step hole, the cylindrical step hole is connected by the larger diameter blank hole and the smaller diameter hole, and one end of the blank hole is connected with the explosion cavity, and the diameter hole is fixed. The end is connected to the outside, and the other side of the body is arranged with the baffle on the other side of the body. The baffle is installed on the baffle to fill the charge hole of the combination of the TNT explosive and the detonator to the explosion cavity. The seamless tube can be avoided by the utility model, and the seamless metal tube can be avoided. In the case of the war, when the power is destroyed, the TNT explosive can be used as the energy to process the seamless metal tube, and the seamless tube with this utility model is fast because of the plastic deformation and can be avoided in the microstructure. The grain growth caused by long time processing results in fine microstructure and fine properties, so the performance can be improved compared with traditional methods.

【技术实现步骤摘要】
一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置
本技术涉及到金属管材的热加工领域，具体的说是一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置。
技术介绍
无缝管广泛应用于高压锅炉、船舶、武器等领域。无缝管的传统的制造技术主要有两种，一种是采用电能卧式油压机穿孔针挤压，另一种是轧制；相比之下，穿孔针挤压得到的无缝管强度高，常作为中小型武器上的炮管，例如迫击炮炮管等，但是传统的挤压方法对液压机的要求较高，不但要求液压机的吨位高，而且要求挤压速度快，挤压速度为150～400mm/s，这是因为如果挤压速度过慢，或管坯运送的过程过长，就会因为钢的温度下降而造成闷车，挤压不动，也成卡壳；如此之高的挤压速度依赖于大量并联泵的组合，这无疑加大了挤压机的成本；此外，挤压机体型庞大，需要较大的厂房和配套设施，对电力的要求也很高，一台能挤压半径为10mm～40mm无缝钢管的800T挤压机的总功率约为130kW以上，能耗很大。此外在战争时期常有兵器企业电力被破坏的情况发生，因此传统用于生产无缝钢管的完全依赖于电力能源的挤压机将不能工作。作者顾永山在文献《热挤压钢管机组》中提到挤出无缝钢管的一种穿孔针挤压方法，具体是先将钢坯加工成空心，然后在机械或者液压挤压机上通过穿孔针挤压成管材，穿孔针的外圆形成管材的内径，模具上的环形口形成管材的外径，这种方法的典型特征是采用机械力或者液压力实现，从挤压筒的预热到挤压完成，能耗巨大。作者陈群立在文献《无缝钢管的热挤压技术探讨》中提到采用卧式挤压机挤出的管材截面尺寸范围为：外径16mm～120mm，内径6mm～90mm，挤压速度为200～300mm/s，穿孔速度为185mm/s；这种型号的挤压机的挤压筒加热和液压缸总功率之和大于300kW，在挤压前的准备工作中，挤压筒加热需要4h以上，相当于还没有开始挤压就已经耗电几百千瓦时；挤压机外形高度6.2m-7m，挤压机长度超过10m，加上配套生产线的其它辅助设备，占厂房总面积超过400m2，不但能耗巨大，而且占地面积大，造成极大的浪费。由于以上传统穿孔挤压无缝管的方法能耗巨大。在公开号为CN103128122A的技术创造中提供一种高耐磨性能复合结构的无缝钢管穿孔针的制造方法，可解决普通穿孔针使用寿命低，穿孔质量差的问题，也具有一定的节能效果。具体是采用复合结构制造穿孔针，制造成本与单一材料制造的穿孔针相差很小，制备的合金涂层具有良好的力学性能。由于涂层硬度大、光洁度高，对管壁的摩擦作用小，因此可以提高穿孔质量。并且该穿孔针使用寿命大幅提高，对于减少穿孔针更换次数、节能减排。但是，该技术创造仍采用能耗巨大的液压机，虽然通过减小摩擦的方法来节能，但节能幅度较小。TNT是一种负氧平衡的炸药，作者周霖在《爆炸化学基础》书中写出TNT在无限空中爆炸反应的方程式如下公式所示：C7H5O6N3＝2.5H2O+0.188CO+5.15C+1.66CO2+1.5N2(1)从上式可以看出，TNT发生爆轰反应后产生大量热量和大量的燃料(例如碳和一氧化碳)，如果试验环境条件适当，TNT在密闭空间中应当也可以发生碳及一氧化碳的燃烧而继续释放能量。在密闭环境中和充足的氧气反应的方程式如下所示：4TNT+21O2＝10H2O+28CO2+6N2(2)因此在充足氧气中发生的反应提供了更多气体；这部分气体在燃烧产生的热量作用下提高了TNT在密闭空间中准静态压力和爆炸场温度，即提高一次爆炸后的爆炸压力。
技术实现思路
本技术的目的是，提供一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置，该装置利用TNT炸药爆炸产生的能量作为初始能量，利用爆炸反应后产生大量的燃料与预置的氧气发生的反应产生的后续能量维持稳定的准静态压力的方法，采用空心坯料，利用穿孔针挤压技术高速挤出无缝管材，相比较于现有技术来说，大大降低了能源的消耗。本技术为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置，包括一主体和设置在主体内的爆炸腔，在主体的一侧设置有成型体，成型体内设置有与爆炸腔相连通的圆柱形台阶孔，圆柱形台阶孔由直径较大的坯料孔和直径较小的定径孔连接而成，且坯料孔的一端与爆炸腔连通，定径孔的一端与外部连通；在主体上与成型体相对的另一侧设置有挡板，且挡板上设置有向爆炸腔内装填TNT炸药与引爆雷管组合体的装料孔，该装料孔与圆柱形台阶孔同轴设置，以通过装料辅助杆将挤压杆和坯料装填入圆柱形台阶孔内，在主体上设置有用于打开和封闭装料孔的卡板机构；所述主体上设置有排出爆炸腔内气体的泄气孔，泄气孔的开闭由球形阀控制，在球形阀上设置有用于引出引爆雷管导线和球形阀开关的通孔。本技术中，所述卡板机构包括一与装料孔垂直且将其截断为两部分的卡槽，在该卡槽内卡设有密封块。本技术中，所述主体由下部的长方体和上部的半球体构成，且爆炸腔位于长方体和半球体连接处，此时爆炸腔为球形，装料孔与圆柱形台阶孔位于同一直线上，且穿过爆炸腔的球心；所述挡板设置在长方体上部，且挡板与半球体之间具有间隙形成卡槽，卡槽内卡设有密封块以形成卡板机构。本技术中，所述爆炸腔内设置有预置氧气包，预置氧气包为内部装有氧气的PVC材料制成的壳式压力容器。本技术中，所述挤压杆为两段直径不等的圆柱形成的台阶轴，且其直径小的一端的外径与所要加工的无缝管材内径相等，直径大的一端的外径与坯料孔内径相等，在挤压杆的两端均设置有外螺纹；所述坯料为管状件，坯料的外径不超过坯料孔的内径，坯料的内径大于挤压杆直径小的一端的外径，且坯料处于坯料孔内时，其一端抵在坯料孔与定径孔的交界处；所述装料辅助杆包括两段圆柱状杆体，且两段杆体的一端分别设置有与挤压杆两端部的外螺纹相配合的内螺纹。本技术中，由于TNT炸药属于爆炸危险品，为了预防爆炸压力过大毁坏设备和伤及工作人员，本技术需要首先采用理论计算估算爆炸产生的压力、再制定实际TNT药量，并结合实测方法确定爆炸产生的压力，并提供工艺条件与加工无缝管效果的关系。TNT的分子量为227.13，每公斤可产生420万焦耳，则每摩尔TNT爆炸产生的热量为Q＝95.39×104J。爆炸产生的H2O、CO2和N2这三种物质的定压比热容(Cpm)分别为Cpmh＝33.577·J·(mol·K)-1、Cpmc＝37.110·J·(mol·K)-1和Cpmn＝29.125·J·(mol·K)-1，根据理想气体定压比热容和定容比热容的关系，气体常数R＝8.314J·(mol·K)-1，因此相应三种物质的定容比热容(Cvm)分别为：Cvmh＝25.263·J·(mol·K)-1，Cvmc＝28.876·J·(mol·K)-1和Cvmn＝20.811·J·(mol·K)-1。设爆炸前的温度为室温T1＝25℃，即298.15K；设爆炸后的最终温度为T2，设参与爆炸的TNT为n摩尔，并且在爆炸腔内装有内装压缩O2的预置氧气包，按照反应方程式(2)，其物质的量为5.25n·mol，在一次爆炸的作用下，随着温度的升高和爆炸作用，预置氧气包爆裂，释放出预置的O2，参与二次爆燃，最终使得TNT完全燃烧，因此产生的三种最终气体获得热量为n×95.39×104·J，产生的H2O、CO2和N2物质的量分别为n1＝2.5n·mol、n2＝7n·mol和n3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置，其特征在于：包括一主体（1）和设置在主体（1）内的爆炸腔（7），在主体（1）的一侧设置有成型体（8），成型体（8）内设置有与爆炸腔（7）相连通的圆柱形台阶孔，圆柱形台阶孔由直径较大的坯料孔（6）和直径较小的定径孔（5）连接而成，且坯料孔（6）的一端与爆炸腔（7）连通，定径孔（5）的一端与外部连通；在主体（1）上与成型体（8）相对的另一侧设置有挡板（9），且挡板（9）上设置有向爆炸腔（7）内装填TNT炸药与引爆雷管组合体（15）的装料孔（2），该装料孔（2）与圆柱形台阶孔同轴设置，以通过装料辅助杆（13）将挤压杆（11）和坯料（12）装填入圆柱形台阶孔内，在主体（1）上设置有用于打开和封闭装料孔（2）的卡板机构；所述主体（1）上设置有排出爆炸腔（7）内气体的泄气孔（4），泄气孔（4）的开闭由球形阀（10）控制，在球形阀（10）上设置有用于引出引爆雷管导线（17）和球形阀开关（14）的通孔。

【技术特征摘要】
1.一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置，其特征在于：包括一主体（1）和设置在主体（1）内的爆炸腔（7），在主体（1）的一侧设置有成型体（8），成型体（8）内设置有与爆炸腔（7）相连通的圆柱形台阶孔，圆柱形台阶孔由直径较大的坯料孔（6）和直径较小的定径孔（5）连接而成，且坯料孔（6）的一端与爆炸腔（7）连通，定径孔（5）的一端与外部连通；在主体（1）上与成型体（8）相对的另一侧设置有挡板（9），且挡板（9）上设置有向爆炸腔（7）内装填TNT炸药与引爆雷管组合体（15）的装料孔（2），该装料孔（2）与圆柱形台阶孔同轴设置，以通过装料辅助杆（13）将挤压杆（11）和坯料（12）装填入圆柱形台阶孔内，在主体（1）上设置有用于打开和封闭装料孔（2）的卡板机构；所述主体（1）上设置有排出爆炸腔（7）内气体的泄气孔（4），泄气孔（4）的开闭由球形阀（10）控制，在球形阀（10）上设置有用于引出引爆雷管导线（17）和球形阀开关（14）的通孔。2.根据权利要求1所述的一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置，其特征在于：所述卡板机构包括一与装料孔（2）垂直且将其截断为两部分的卡槽（3），在该卡槽（3）内卡设有密封块（18）。3.根据权利要求1所述的一种爆炸挤压生产无缝金属管材的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，金文中，沈俊芳，廖桂华，王晓峰，崔琦，张立峰，张伟，徐国辉，王青峰，张俊，韩敏，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：新型
国别省市：河南,41