復(fù)雜形狀藥柱分次預(yù)壓裝藥成型新工藝應(yīng)用

李秀峰+齊冬+馮文武

摘 要：通過對復(fù)雜形狀藥柱分次預(yù)壓裝藥成型新工藝進(jìn)行研究，采用分次加藥、多次預(yù)壓成型工藝技術(shù)，控制藥柱壓制成型過程的受力狀態(tài)，解決了復(fù)雜形狀藥柱壓制過程中容易出現(xiàn)的因藥柱密度不均勻、局部密度過高導(dǎo)致整體密度低于指標(biāo)要求、結(jié)合面處易出現(xiàn)掉環(huán)和裂紋等問題。

關(guān)鍵詞：分次預(yù)壓裝藥；精密裝藥；藥柱密度；蠕變性能

中圖分類號：V435 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.109

針對破甲戰(zhàn)斗部新型裝藥結(jié)構(gòu)中復(fù)雜形狀藥柱壓制過程中容易出現(xiàn)的因藥柱密度不均勻、局部密度過高導(dǎo)致整體密度低于指標(biāo)要求、結(jié)合面處易出現(xiàn)掉環(huán)和裂紋等問題，筆者進(jìn)行了復(fù)雜形狀藥柱分次預(yù)壓裝藥成型新工藝研究，在對破甲戰(zhàn)斗部裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，采用分型模具結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多次試驗(yàn)，掌握了復(fù)雜形狀藥柱分次預(yù)壓裝藥成型新工藝，實(shí)現(xiàn)了精密裝藥。

1 新工藝的特點(diǎn)

針對復(fù)雜形狀藥柱結(jié)構(gòu)，在對藥柱的形狀、高徑比、精度、密度等進(jìn)行分析、計(jì)算的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)合理的分型模具結(jié)構(gòu)，采用分次加藥、多次預(yù)壓成型工藝技術(shù)，通過控制藥柱壓制成型過程的受力狀態(tài)，改善炸藥顆粒的流動性能和蠕變性能，使內(nèi)應(yīng)力趨于平衡，從而得到均勻而致密的藥柱，保證了裝藥密度的均勻性和對稱性。

2 新工藝的應(yīng)用

根據(jù)散粒體炸藥的滑移特性和藥柱壓制原理，筆者進(jìn)行了復(fù)雜形狀藥柱預(yù)壓成型工藝研究?！痢廉a(chǎn)品的藥柱結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 ××產(chǎn)品藥柱結(jié)構(gòu)圖

此藥柱結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有上、下兩個(gè)臺肩，藥柱圓錐面部分與臺肩結(jié)合處角度較小，臺肩與圓錐面結(jié)合處易出現(xiàn)掉環(huán)和裂紋。如果采用通常所用的一次壓藥成型工藝方法，由于受力不同，錐面部位的藥柱密度低于上、下兩臺面部位的密度，藥柱密度的均勻性較差且難以達(dá)到較高的密度。

2.1 藥柱局部密度分析

經(jīng)過試驗(yàn)，采用整體壓模、一次壓藥方式，藥柱局部密度差較大，藥柱錐面部分密度與臺肩密度最大差值為0.055 g/cm3。藥柱上、下臺肩處和錐面部分5次密度測量值依次如下：

上臺肩處：1.842 g/cm3、1.829 g/cm3、1.835 g/cm3、1.830 g/cm3、1.833 g/cm3；

下臺肩處：1.839 g/cm3、1.825 g/cm3、1.830 g/cm3、1.825 g/cm3、1.828 g/cm3；

錐面部分：1.805 g/cm3、1.780 g/cm3、1.785 g/cm3、1.780 g/cm3、1.778 g/cm3。

上、下臺肩處和錐面部分的密度差依次為0.037 g/cm3、0.049 g/cm3、0.05 g/cm3、0.055 g/cm3、0.055 g/cm3；整體密度依次為1.823 g/cm3、1.793 g/cm3、1.81 g/cm3、1.795 g/cm3、1.790 g/cm3。由于藥柱錐面部分體積大，兩臺肩部分體積小，盡管上、下臺肩處密度已達(dá)到1.846 g/cm3，但由于錐面部分密度較小，藥柱整體密度僅達(dá)到1.824 g/cm3。

2.2 藥柱結(jié)構(gòu)受力分析及分型面的設(shè)計(jì)

針對藥柱錐面部分體積大、密度低，臺肩處體積小、密度高的情況，筆者對藥柱各部位的受力情況進(jìn)行了分析，如圖1所示。設(shè)壓機(jī)壓力為P，即藥柱臺肩面受到的正壓力為P，則藥柱錐面受到的正壓力為P1=Pcosα。錐角α越大，藥柱錐面所受的正壓力越小，壓藥時(shí)錐面部位的壓藥向下的滑移傾向越大，在同等壓力下藥柱錐面部位與臺肩部位的密度差越大。

根據(jù)藥柱局部檢測和藥柱結(jié)構(gòu)受力分析，設(shè)計(jì)了分型模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)藥柱結(jié)構(gòu)和受力的不同，確定藥柱分型面，將藥柱分為臺肩Ⅰ、臺肩Ⅱ和圓錐部三部分，采用分型式的主、副沖頭模具結(jié)構(gòu)，為分次裝藥、多次預(yù)壓成型提供條件。

2.3 分次裝藥量的設(shè)計(jì)

根據(jù)確定的藥柱分型面，分別計(jì)算出藥柱臺肩Ⅰ、臺肩Ⅱ和圓錐部的體積，按照m=ρv（ρ為成型藥柱計(jì)算平均密度）計(jì)算藥柱各分型部位的藥量。

2.4 分次壓藥、預(yù)壓成型

采用分次壓藥、預(yù)壓成型工藝，先裝入預(yù)壓成型輔具，將稱好的炸藥分別裝入臺肩Ⅰ和臺肩Ⅱ處，并裝入副沖頭Ⅰ和副沖頭Ⅱ進(jìn)行一次預(yù)壓；選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)壓力，使臺肩Ⅰ和臺肩Ⅱ處的炸藥處于成型狀態(tài)；去掉預(yù)壓成型輔具，裝入計(jì)算好的圓錐部炸藥，并裝入主沖頭進(jìn)行二次預(yù)壓；去掉調(diào)整墊進(jìn)行成型壓藥，比壓在230 MPa左右，保壓25～30 min，主、副沖頭對藥柱同時(shí)施壓成型，有效提高藥柱錐面部位的局部裝藥密度，從而保證藥柱密度的均勻性。

3 藥柱密度分析

采用新型多沖頭組合模具結(jié)構(gòu)分次裝藥預(yù)壓成型工藝方法壓制的藥柱錐面部分的密度明顯提高，同時(shí)藥柱整體密度也得到了提高。采用此方法壓制藥柱5次的數(shù)據(jù)依次如下：

上臺肩處：1.835 g/cm3、1.830 g/cm3、1.836 g/cm3、1.833 g/cm3、1.833 g/cm3；

下臺肩處：1.833 g/cm3、1.825 g/cm3、1.832 g/cm3、1.825 g/cm3、1.827 g/cm3；

錐面部分：1.820 g/cm3、1.812 g/cm3、1.817 g/cm3、1.816 g/cm3、1.829 g/cm3；

密度差：0.015 g/cm3、0.018 g/cm3、0.019 g/cm3、0.017 g/cm3、0.018 g/cm3；

整體密度：1.828 g/cm3、1.826 g/cm3、1.827 g/cm3、1.826 g/cm3、1.826 g/cm3。

可見，分次預(yù)壓時(shí)藥柱錐面密度和整體密度較高，且密度一致性和穩(wěn)定性較好。通過該工藝方法的應(yīng)用，有效提高了××產(chǎn)品的藥柱壓制密度，藥柱壓制合格率達(dá)到了93%以上。

4 結(jié)論

通過對藥柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，并經(jīng)過精確設(shè)計(jì)計(jì)算，采用新型多沖頭模具結(jié)構(gòu)分次裝藥預(yù)壓成型工藝方法對復(fù)雜藥柱的局部密度進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀藥柱密度均勻性和藥柱局部密度分級控制目標(biāo)。

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〔編輯：劉曉芳〕