一種電容儲(chǔ)能焊接火工品泄漏率變化規(guī)律研究

楊 寧，葉 蕓，王 猛，王 窈，付秋菠

（中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽(yáng)，621900）

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一種電容儲(chǔ)能焊接火工品泄漏率變化規(guī)律研究

楊 寧，葉 蕓，王 猛，王 窈，付秋菠

（中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽(yáng)，621900）

摘 要：為了解長(zhǎng)期貯存對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品密封性能的影響，對(duì)不同焊接設(shè)備裝配的產(chǎn)品進(jìn)行老化試驗(yàn)前后的泄漏率測(cè)試，通過(guò)開(kāi)展不同時(shí)間的老化試驗(yàn)，分析老化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品密封性能的影響。結(jié)果表明：老化環(huán)境會(huì)對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的密封性能造成一定程度的影響，并且隨著老化時(shí)間的增加，火工品的密封性能出現(xiàn)顯著的降低，甚至無(wú)法滿足國(guó)軍標(biāo)的要求。后續(xù)工作中需要對(duì)焊接產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊接工藝參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期提高儲(chǔ)能焊接火工品在長(zhǎng)期貯存條件下的密封性能。

關(guān)鍵詞：火工品；電容儲(chǔ)能焊；泄漏率；密封性能；老化

隨著武器系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，作為其中的關(guān)鍵點(diǎn)火元件——火工品也逐漸向高安全性、小型化、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等方向發(fā)展，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)火工品的高效率、低成本制造。目前國(guó)內(nèi)火工品的生產(chǎn)主要是靠手工操作，尤其是高價(jià)值的火工品，不僅生產(chǎn)效率低、成本高，而且產(chǎn)品性能不能適應(yīng)今后武器系統(tǒng)的發(fā)展，也無(wú)法滿足日益惡劣的使用和貯存環(huán)境，因此設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)出了火工品的激光焊接、儲(chǔ)能焊接等新型封裝技術(shù)[1-2]，從而實(shí)現(xiàn)火工品的高效率生產(chǎn)。

新型封裝技術(shù)不僅利于火工品的自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，也使生產(chǎn)火工品的密封性能有了很大改善，使火工品在不需要灌封膠的條件下就可以滿足GJB 344A-2005中對(duì)火工品密封性的要求（1×10-6Pa·m3·s-1）。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)新型封裝技術(shù)在火工品裝配中的研究才起步，研究還比較粗淺，主要集中在焊接工藝條件的探索和優(yōu)化、焊接結(jié)構(gòu)的微觀表征、力學(xué)性能和泄漏性能的表征等方面[3-5]。

本文以電容儲(chǔ)能焊接火工品為研究對(duì)象，對(duì)老化試驗(yàn)前后產(chǎn)品的泄漏率進(jìn)行檢測(cè)，研究新型封裝方式對(duì)火工品長(zhǎng)期密封性能的影響，為今后的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1　實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)產(chǎn)品為某型號(hào)用火工品，焊接材料為4J29可伐合金（摻雜金），試驗(yàn)設(shè)備為美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)，ZLS-26D/M氦質(zhì)譜檢漏儀為成都儀器廠制造。依據(jù)GJB 736.8-1990 火工品試驗(yàn)方法 71℃試驗(yàn)法進(jìn)行了28d、37d和84d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后分別對(duì)兩個(gè)焊接機(jī)裝配的產(chǎn)品進(jìn)行了泄漏率檢測(cè)，按照GJB 5309.3 火工品試驗(yàn)方法第3部分 泄漏試驗(yàn) 氦氣法 中的方法進(jìn)行焊接產(chǎn)品的泄漏率檢測(cè)。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1老化28d試驗(yàn)前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果與分析

分別采用美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)裝配了10發(fā)產(chǎn)品，進(jìn)行了28d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后泄漏率的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1～2。

表1　Nte設(shè)備裝配產(chǎn)品老化28d前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果?。≒a·m3·s-1）Tab.1 The leak rate of the products welded by NTE before and after 28 days

表2　DR-4500設(shè)備裝配產(chǎn)品老化28d前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果　（Pa·m3·s-1）Tab.2 The leak rate of the products welded by DR-4500 before and after 28 days

通過(guò)表1～2老化試驗(yàn)前后產(chǎn)品的泄漏率可以看出，儲(chǔ)能焊接封裝方式能夠保證產(chǎn)品的密封性能，經(jīng)過(guò)28d老化后產(chǎn)品的密封性能仍然滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而說(shuō)明用該方式裝配產(chǎn)品能夠用于具有密封要求的系統(tǒng)中。同時(shí)還可以看出，不同焊接設(shè)備裝配產(chǎn)品的泄漏率在老化試驗(yàn)前后都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明國(guó)產(chǎn)焊接機(jī)的性能與國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng)，利于儲(chǔ)能焊接技術(shù)的推廣應(yīng)用。

2.2老化37d試驗(yàn)前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果與分析

分別采用美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)裝配了10發(fā)產(chǎn)品，進(jìn)行了37d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后泄漏率的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3～4。

表3　Nte設(shè)備裝配產(chǎn)品老化37d前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果(Pa·m3·s-1）Tab.3 The leak rate of the products welded by NTE before and after 37 days

表4　DR-4500設(shè)備裝配產(chǎn)品老化37d前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果?。≒a·m3·s-1）Tab.4 The leak rate of the products welded by DR-4500 before and after 37 days

根據(jù)表3～4泄漏率檢測(cè)結(jié)果可以看出，老化試驗(yàn)前，全部產(chǎn)品均能滿足標(biāo)準(zhǔn)中泄漏率的要求，但是在經(jīng)歷老化37d試驗(yàn)后，部分產(chǎn)品的泄漏率超出了標(biāo)準(zhǔn)要求；泄漏率沒(méi)有超標(biāo)的產(chǎn)品其泄漏率較老化前降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明老化后產(chǎn)品的密封性能發(fā)生了一定程度的降低。對(duì)比兩種設(shè)備焊接產(chǎn)品的泄漏率，發(fā)現(xiàn)均存在老化試驗(yàn)后泄漏率不滿足要求的產(chǎn)品，進(jìn)一步說(shuō)明用不同設(shè)備焊接的產(chǎn)品，其泄漏率并無(wú)顯著差異。

分析老化試驗(yàn)后泄漏率超標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在老化試驗(yàn)前產(chǎn)品泄漏率已接近國(guó)軍標(biāo)中規(guī)定泄漏率的上限。分析認(rèn)為這幾發(fā)產(chǎn)品可能存在焊接質(zhì)量不佳的情況，譬如焊接區(qū)域存在氣孔、塌陷等缺陷，也可能是由于焊接部位不平整造成焊接面不平，出現(xiàn)焊接不牢固點(diǎn)，在老化試驗(yàn)后由于熱脹冷縮作用使不牢固點(diǎn)的尺寸被放大，從而造成密封性能降低。并且，這種現(xiàn)象在不同焊接設(shè)備裝配產(chǎn)品中都有出現(xiàn)，可以排除設(shè)備工藝參數(shù)不同導(dǎo)致的密封性能下降。

2.3老化84d試驗(yàn)前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果與分析

分別采用美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)裝配了9發(fā)產(chǎn)品，進(jìn)行了84d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后泄漏率的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5～6。

表5　Nte設(shè)備裝配產(chǎn)品老化84d前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果?。≒a·m3·s-1）Tab.5 The leak rate of the products welded by NTE before and after 84 days

表6　DR-4500設(shè)備裝配產(chǎn)品老化84d前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果?。≒a·m3·s-1）Tab.6 The leak rate of the products welded by DR-4500 before and after 84 days

根據(jù)表5～6中數(shù)據(jù)可以看出，老化84d產(chǎn)品的泄漏率變化情況與老化37d的一樣，仍然是部分產(chǎn)品的泄漏率超出了標(biāo)準(zhǔn)中的要求，而泄漏率沒(méi)有超標(biāo)的產(chǎn)品其泄漏率較老化前也降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)；對(duì)于泄漏率超標(biāo)的產(chǎn)品，在老化試驗(yàn)前其泄漏率也已接近標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的上限，并且不同設(shè)備裝配產(chǎn)品中也都出現(xiàn)這種情況。

2.4結(jié)果討論

通過(guò)上述的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以看出老化環(huán)境對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的密封性還是有很大的影響，隨著老化天數(shù)的增加，產(chǎn)品的密封性能會(huì)出現(xiàn)不同程度的降低，這可能既有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，也可能有焊接工藝的因素。因此對(duì)于儲(chǔ)能焊接火工品的研發(fā)，提出以下幾點(diǎn)建議：（1）需要對(duì)焊接結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品密封性能的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究，通過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性；（2）探索焊接工藝條件與焊接質(zhì)量的關(guān)系，據(jù)此確定產(chǎn)品的泄漏率上限，使其能夠滿足長(zhǎng)期貯存的要求；（3）采用合適的檢測(cè)手段對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，杜絕虛焊、內(nèi)部缺陷等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

3　結(jié)論

（1）老化環(huán)境對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的密封性能有一定的影響，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后產(chǎn)品的密封性能降低；

（2）產(chǎn)品在老化前的泄漏率檢測(cè)結(jié)果如接近標(biāo)準(zhǔn)要求上限，即8.9×10-7Pa·m3·s-1，那么可以初步判斷該產(chǎn)品經(jīng)老化后泄漏率會(huì)出現(xiàn)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的現(xiàn)象，對(duì)于這類產(chǎn)品應(yīng)慎重使用；

（3）后續(xù)應(yīng)加大對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝以及檢測(cè)技術(shù)等方面的研究，以提高產(chǎn)品在長(zhǎng)期環(huán)境下的密封性能。

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Study on the Characteristics of Leak Rate in A Capacitor Discharge Welding Joint for Initiator

YANG Ning,YE Yun,WANG Meng,WANG Yao,FU Qiu-bo
(China Academy of Engineering Physics,Mianyang,621900)

Abstract：In order to understand the seal characteristics of discharge welding initiator under the long-term storage environment,the leak rate of products welded by different equipments are analyzed before and after aging experiments,meanwhile,the relationship between aging time and seal properties are studied.The results show that the aging enviroment could influence the seal properties of discharge welding initiator.The seal properties of welding initiators would decrease evidently with time increasing,even the leak rate couldn’t achieve the rule in national military standard.In future work,the structure of the products and welding techniques parameters should be researched by the numbers,for the sake of increasing the seal properties of welding initiators under long-term storage environment.

Key words：Initiator；Capacitor discharge welding；Leak rate；Seal property；Aging

作者簡(jiǎn)介：楊寧（1973 -），女，技師，主要從事火工品工藝技術(shù)研究。

收稿日期：2015-11-24

中圖分類號(hào)：TJ450.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-1480（2016）01-0019-03