鋁導爆索的研制

陳 雨，仵和平，楊 旗，藺美君，劉建通

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鋁導爆索的研制

陳 雨，仵和平，楊 旗，藺美君，劉建通

（北方特種能源集團有限公司西安慶華公司，陜西 西安，710025）

為了降低導爆索的制造成本和應用成本，研究一種外殼材料為鋁的柔性導爆索。采用幾種不同牌號、規(guī)格鋁合金材料拉制導爆索，對鋁導爆索多點點火、爆轟、同步性等性能進行試驗。試驗表明：鋁合金材料可以滿足導爆索的成形要求，鋁導爆索在性能上接近銀導爆索，在一些非關鍵和成本要求低的場合可以廣泛應用。

柔性導爆索；鋁管；爆轟；同步性

柔性導爆索由于具有良好的柔韌成形性，可遠距離傳遞爆轟波，并且其爆轟波傳遞具有較高的定向性、可靠性及爆轟穩(wěn)定性，在武器彈藥系統(tǒng)中得到了廣泛應用[1-2]。

現(xiàn)階段大量使用的柔性導爆索主要為銀導爆索，由于該導爆索的材料為純銀，使得其制造成本和應用成本居高不下，在不太關注成本的場合可以使用，但隨著導爆索被更廣泛地應用，材料、成本問題逐步引起使用方的廣泛關注。本文研究一種成本低的鋁導爆索，擬在一些非關鍵和成本要求低的場合來替代銀導爆索。

1 鋁導爆索設計

1.1 結構設計

小藥量柔性導爆索應采用密度大、延展性能好和具有一定剛性的金屬材料作外殼。目前，金屬柔性導爆索主要選用鉛銻合金、銀等金屬。鉛銻合金密度較大，但強度較低，多用于切割索、延期索等；銀雖有較好的延展性能，但是成本居高不下，多用于導爆索。由于鋁合金既有一定的強度，又有較好的延展性，密度較低，故考慮采用鋁合金材料進行導爆索的設計。有數據表明：鉛銻合金外殼和鋁外殼炸藥在外徑為0.70 mm時仍具有較高的傳爆可靠性，但是鉛銻合金外殼炸藥的爆速較低，達不到理想的爆速。采用鋁合金拉制導爆索若能滿足導爆索對爆速的要求，爆轟可靠傳播，那么選用鋁作為外殼比銀、鉛材料更經濟、實用。鋁導爆索結構示意圖見圖1。

圖1 鋁導爆索結構示意圖

1.2 拉制工藝設計

選用3種牌號不同規(guī)格的鋁管拉制鋁導爆索，拉制工藝借用銀導爆索成熟工藝，在裝藥前對鋁管進行熱處理，降低鋁管硬度，提高材料塑性，使鋁管達到最充分的軟化。通過試驗確定不同牌號鋁管不同的退火溫度和時間，見表1。

表1 鋁管退火溫度和時間對照表

Tab.1 Anneal temperature and time of aluminum tube

采用3種鋁合金，配合相應的退火溫度均可以實現(xiàn)1mm直徑導爆索的拉制，鋁索表面光潔，沒有出現(xiàn)裂紋、起皮、縮徑等缺陷，成形良好。

2 鋁導爆索的性能試驗

2.1 爆速和線密度試驗

2.1.1試驗方法

用3種牌號鋁管拉制1mm直徑導爆索，分別在一根導爆索3處不同位置截取一定長度，采用斷靶法[3]測試爆速，見圖2。

測試原理為：將兩條靶線分別纏到導爆索外表面上，連接成電路并處于通路狀態(tài)，測量兩條靶線間距離，雷管起爆導爆索輸入端后導爆索內爆轟波傳遞至輸出端，并使兩條靶線由通路轉為斷路。讀取導爆索起爆后靶線由通到斷的時間，對應兩靶線間距離即可換算成導爆索爆速。該測試方法裝配簡單方便，測試可靠，采用該方法測量爆速，不用考慮導爆索爆轟成長過程對爆速的影響，測試爆速更加準確。

圖2 爆速測試

2.1.2不同規(guī)格鋁管拉制不同直徑導爆索的測試

對3種牌號4種尺寸鋁管拉制的1mm直徑導爆索進行爆速、線密度測試，爆速、線密度平均值見表2。

由表2可知，幾種規(guī)格的鋁管均可以實現(xiàn)導爆索的拉制。為進一步測試鋁導爆索的性能，選用牌號1XXX、φ8mm×1.5mm規(guī)格的鋁管拉制不同直徑的導爆索，測試其爆速和線密度，試驗數據見表3。

表2 1mm直徑鋁導爆索的爆速、線密度

Tab.2 The detonating speed and linear density for the aluminum detonating cord with 1mm diameter

表3 不同規(guī)格鋁導爆索的爆速、線密度

Tab.3 The detonating speed and linear density for the aluminum detonating cord with different diameter

2.1.3不同彎曲半徑及彎曲曲率導爆索的測試

受柔性導爆索使用、安裝環(huán)境等因素影響，柔性導爆索需彎曲安裝及工作[4]，因此對彎曲的鋁導爆進行爆速測試。柔爆索的彎曲主要分為不同的彎曲角度與彎曲曲率[5]。

將1mm直徑鋁導爆索分別圍繞直徑為15mm、30mm、60mm、90mm的圓柱彎曲成90°，采用斷靶法進行爆速測試，測試結果見表4。從表4的數據中可見，當彎曲曲率半徑為7.5mm、彎曲角度為90°時，鋁導爆索出現(xiàn)折斷現(xiàn)象；彎曲半徑對鋁導爆索的爆轟傳遞速度有一定影響，與直線鋁導爆索爆速相對比，彎曲曲率越大對鋁導爆索爆速影響越小。

將1mm直徑鋁導爆索圍繞直徑為90mm的圓柱，分別彎曲成30°、60°、90°，采用斷靶法進行爆速測試，測試結果見表5。

Paula Pérez Sobrino（2014：137-168）認為多模態(tài)隱喻理論需要進一步發(fā)展，需要建立概念相互作用模式賦予多模態(tài)信息更豐富的內涵。比如需要建立動態(tài)多模態(tài)概念整合模式(multi-modal conceptual integration patterns)以探究多模態(tài)表達結構。該模式下多模態(tài)輸入的創(chuàng)造性融合在很大程度上受多模態(tài)隱喻和轉喻的復合體的互相作用的制約和引導。

表4 不同彎曲曲率鋁導爆索的爆速

Tab.4 The detonating speed for the aluminium detonating cord with different curvature

表5 不同彎曲角度鋁導爆索的爆速

Tab.5 The detonating speed for the aluminium detonating cord with different bending angles

從表5的試驗數據可見，彎曲角度對鋁導爆索的爆轟傳遞速度有一定影響，與直線鋁導爆索爆速相對比，彎曲角度越小對鋁導爆索爆速影響越小。由于試驗量小，不能準確地確定鋁導爆索的最小彎曲半徑及最大彎曲角度，但從試驗結果初步判斷，鋁管拉制的鋁導爆索爆速大于6 000s/m，線密度大于0.4g/m，滿足導爆索實際安裝、使用中對爆速和線密度的要求。

2.2 多點點火、起爆同步性試驗

2.2.1試驗方案

為了測試鋁導爆索的點火、起爆能力以及導爆索爆轟傳播的穩(wěn)定性、均勻性，對導爆索進行一入多出的同步性能測試。采用兩種裝配方案的鋁導爆索進行一路兩出點火試驗、燃燒同步性、爆轟同步性試驗，如圖3~4所示。

圖3 裝配方案1結構圖

圖4 裝配方案2結構圖

方案1中雙孔隔板、單孔隔板和壓藥管殼采用502膠粘結，由于502膠流動性很強，常會出現(xiàn)藥面有一層膠的現(xiàn)象，會造成接力藥和點火藥傳遞不穩(wěn)定，試驗中出現(xiàn)斷火現(xiàn)象。方案2采用連接套和壓藥管殼螺紋連接固定雙孔隔板和單孔隔板，可靠保證接力藥和點火藥界面接觸可靠，試驗中沒有出現(xiàn)斷火現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定可靠，后續(xù)試驗均采用方案2。

2.2.2多點點火試驗

采用方案2裝配1mm直徑鋁導爆索，進行一路點火試驗、一路二出點火試驗、一路四出點火試驗和一路二出同步性試驗，鋁導爆索均能可靠實現(xiàn)點火，沒有出現(xiàn)斷火、瞎火現(xiàn)象，點火藥燃燒穩(wěn)定。1mm直徑鋁導爆索爆轟同步性試驗結果見表6。

表6 1mm鋁導爆索爆轟同步性試驗結果

Tab.6 The result of detonation synchronization for 1mm aluminum detonating cord

2.2.3一路二出爆轟同步性試驗

表7 不同直徑鋁導爆索爆轟同步性試驗結果

Tab.7 The testing result of detonation synchronization

由于零件加工差異、組件裝配誤差、測試系統(tǒng)誤差等綜合因素均可造成爆轟同步性散差大，并且試驗數量較少，因此不能準確確定鋁導爆索一路二出爆轟時間差范圍，還需進行大量試驗驗證。

2.2.4一路四出點火同步性試驗

對鋁導爆索進行一路四出點火同步性、爆轟同步性驗證試驗。一路四出導爆索裝配方式見圖5。

圖5 一路四出裝配方式

導爆索輸出端采用隔板結構，使導爆索輸出端燃燒火焰只能朝輸出方向噴出，通過高速攝像采集圖片數據，計算導爆索4路的同步性。經計算鋁導爆索一路四出燃燒時間差為410ns，遠小于1ms導爆索燃燒同步性指標。燃燒同步性試驗圖片見圖6~8。

圖6 雷管起爆導爆索

圖7 導爆索點燃隔板點火器

圖8 一路四出同步點火

3 結論

通過對幾種不同牌號、規(guī)格鋁合金材料拉制導爆索的工藝操作性進行研究，可知鋁合金材料可以滿足導爆索的成形要求。性能試驗表明：

（1）鋁導爆索爆速大于6 000 m/s，1mm鋁導爆索線密度大于0.4g/m，滿足導爆索實際安裝使用對爆速和線密度的要求；

（2）鋁導爆索能可靠實現(xiàn)單點點火、一路二出點火、一路四出點火等多點點火功能；少量試驗數據表明一路四出點火燃燒時間差為410ns，遠小于1ms導爆索燃燒同步性指標；一路二出鋁導爆索爆轟同步性小于80ns，滿足導爆索爆轟同步性要求。

（3）通過拉制工藝和性能數據充分說明鋁導爆索在制造和性能上完全可以取代銀導爆索，在一些非關鍵和成本要求低的場合可以廣泛應用。由于試驗數量有限，鋁導爆索的性能參數范圍還需進行大量試驗驗證，后續(xù)對鋁導爆索的制造工藝、性能、環(huán)境適應性需進行更深一步的研究。

[1] 周美林,韓敦信,梁俊玉,黃毅民,只永發(fā).柔爆索側向起爆炸藥柱的可靠性及多點起爆炸藥柱的同步性[R].中國工程物理研究院科技年報,2000.

[2] 梁向前,張永哲,傅海峰,胡光川.雙向線型聚能爆炸切割大直徑螺栓的試驗研究[J].中國水利水電科學研究院學報，2006,4(1):23-25.

[3] 李國新,程國元,焦清介.火工品實驗與測試技術[M].北京：北京理工大學出版社,1998.

[4] F.Bonthux,Diverging detonation in RDX and PENT base- cured PBX[C]//7th Symp. On Detonation. Annapolis, USA: Office of Naval Research, Lawrence Livermore National Laboratory, 1981.

[5] 葉耀坤,溫玉全,嚴楠.柔爆索彎曲爆轟延遲時間研究[J].火工品,2009(4):13-15.

Design on Aluminum Detonating Cord

CHEN Yu，WU He-ping，YANG Qi，LIN Mei-jun，LIU Jian-tong

(North Special Energy Group Co. Ltd., Xi’an, 710025)

To reduce the manufacture cost and the application cost for the detonating cord, a flexible detonating cord with aluminum case was studied. Adopting several aluminum alloys with different brands and specifications, the detonating cord was drawn, and the performance of multi-points ignition and detonation, as well as synchronization for the aluminum detonating cord were tested. The test results shows that the material of aluminum alloy can satisfy the requirement of shaping for the detonating cord, the performance of the aluminum detonating cord is close to that of the silver detonating cord, so it can be widely used in the occasions that the function is unimportant and the requirement for the cost is low.

Flexible detonating cord；Aluminum tube；Detonation；Synchronization

TJ45+7

A

1003-1480（2014）06-0009-04

2014-08-04

陳雨（1985-），女，工程師，從事作功類火工品設計。