淺析隔板材料中發(fā)泡塑料及工藝對(duì)破甲彈性能的影響

■ 浦元元 禹 燁

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淺析隔板材料中發(fā)泡塑料及工藝對(duì)破甲彈性能的影響

■ 浦元元 禹 燁

本文針對(duì)隔板材料及工藝對(duì)破甲彈性能的影響，通過(guò)試驗(yàn)分析研究，提出為確保裝藥爆轟波形趨于理想狀態(tài)、穩(wěn)定破甲威力所選擇的隔板材料及工藝控制方法。

引言：

彈藥領(lǐng)域中，破甲彈的藥型罩材料組織結(jié)構(gòu)及加工質(zhì)量、主裝藥的密度分布均勻性、隔板制造的工藝控制等方面對(duì)裝藥的破甲水平及穩(wěn)定性有著重要影響。本文針對(duì)隔板材料中的發(fā)泡塑料及其工藝控制對(duì)破甲水平的穩(wěn)定性進(jìn)行了一些試驗(yàn)和研究。

1.隔板材料選擇對(duì)破甲性能的影響

眾所周知，聚能裝藥設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)是讓爆轟波形呈W波形，而隔板的材料及工藝控制方法將直接影響到爆轟波的形狀及破甲威力。因此隔板也是聚能裝藥中的一個(gè)關(guān)鍵零件。下面就隔板材料及制造工藝等方面開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，以找出內(nèi)在的聯(lián)系和規(guī)律。

目前最常用的隔板材料有軟木、發(fā)泡塑料、膠木、聚胺脂、橡膠等。我們可以通過(guò)一組不同材料的靜破甲對(duì)比試驗(yàn)，來(lái)看隔板材料對(duì)破甲性能的影響。

采用現(xiàn)已裝備的某型破甲彈的裝藥結(jié)構(gòu)，隔板分別用發(fā)泡塑料、軟木、膠木，分別進(jìn)行了一組靜破甲試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，軟木隔板的破甲性能最好，且穩(wěn)定性好。發(fā)泡塑料次之，夾布膠木最差。因此在隔板選用材料時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用軟木，其次是發(fā)泡塑料，再次是膠木，同時(shí)應(yīng)根據(jù)彈丸的發(fā)射過(guò)載和隔板材料的強(qiáng)度綜合考慮選用隔板材料。對(duì)于小過(guò)載破甲彈，應(yīng)優(yōu)先選用軟木和發(fā)泡塑料隔板。

目前國(guó)內(nèi)普遍采用發(fā)泡塑料作為隔板的材料，主要原因是發(fā)泡塑料的價(jià)格便宜，制造工藝性好，且尺寸穩(wěn)定性較好。軟木隔板運(yùn)用很少，主要原因是由于效果好的軟木材料少，且加工工藝繁瑣，還存在尺寸穩(wěn)定性差、易吸濕等缺點(diǎn)。

對(duì)于大過(guò)載破甲彈應(yīng)優(yōu)先選用膠木作為隔板材料。因?yàn)槟z木雖不及軟木和發(fā)泡塑料的破甲性能，但它的抗壓強(qiáng)度高，且隔板性能與發(fā)泡塑料相比差異不大。

表1 　三種隔板材料靜破甲對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

表2 　發(fā)泡塑料隔板材料粒度對(duì)破甲水平的影響對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.發(fā)泡塑料隔板材料粒度對(duì)破甲的影響

我們分別對(duì)三種發(fā)泡塑料隔板材料的不同粒度進(jìn)行了靜破甲試驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)制作成表。從表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著發(fā)泡塑料粒度的減小，破甲跳動(dòng)越來(lái)越大。這是因?yàn)楦舭宓陌l(fā)泡不均造成了發(fā)泡塑料隔板密度的不均勻，從而影響了爆轟波形的中心對(duì)稱(chēng)性，使破甲威力出現(xiàn)了較大的跳動(dòng)。

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果，在確定發(fā)泡塑料隔板的材料粒度問(wèn)題上，可以得出以下兩個(gè)結(jié)論：

（1）當(dāng)對(duì)破甲威力穩(wěn)定性要求較高時(shí)，應(yīng)盡可能選擇粒度較小的發(fā)泡塑料，以便消除隔板可能帶來(lái)的影響。

（2）當(dāng)對(duì)破甲威力要求較高時(shí)，可選用粒度大小適中的發(fā)泡塑料，而發(fā)泡的均勻性可通過(guò)加工工藝的調(diào)整來(lái)保證。

3.發(fā)泡塑料隔板的發(fā)泡工藝方法及控制

發(fā)泡塑料隔板的加工是采用加熱的方法利用發(fā)泡劑受熱汽化膨脹，以達(dá)到充填空腔和成型的目的。目前比較普遍采用的方法有：水煮發(fā)泡、蒸汽發(fā)泡、烘箱干發(fā)泡等。無(wú)論哪種工藝方法，都存在發(fā)泡均勻性問(wèn)題。下面以最常見(jiàn)的水煮發(fā)泡為例，研究發(fā)泡塑料隔板成型工藝對(duì)發(fā)泡均勻性的影響。

通常采用的模具結(jié)構(gòu)，往往由于倒料時(shí)，堆料的上平面不可能很平，并且由于模具加溫時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，使成型后的隔板出現(xiàn)周邊顆粒大小不均勻現(xiàn)象。由于密度不均勻，很容易造成裝藥爆轟波形不對(duì)稱(chēng)，從而使破甲威力出現(xiàn)很大的跳動(dòng)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，可采取模具旋轉(zhuǎn)發(fā)泡方法，見(jiàn)圖1。

圖1　 模具旋轉(zhuǎn)發(fā)泡方法示意圖

這種方法是將模具放在加熱器皿中，使模具始終處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。這樣在發(fā)泡過(guò)程中，模具中的塑料顆粒不停地翻轉(zhuǎn)，使各部分溫度均勻，不存在顆粒的發(fā)泡有先有后，消除了質(zhì)量偏心和密度不均勻的問(wèn)題。

結(jié)論：

由此我們可以看出，要使發(fā)泡塑料粒度比較均勻穩(wěn)定，應(yīng)選用模具旋轉(zhuǎn)發(fā)泡工藝。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)發(fā)泡塑料粒度較小時(shí)，破甲威力穩(wěn)定性比較高；當(dāng)發(fā)泡粒度大小適中時(shí)，破甲威力最大；而當(dāng)發(fā)泡粒度較大時(shí)候，破甲穩(wěn)定性及破甲威力均不如前兩者。因此選擇合適的材料，采取合理的工藝方法，是保證隔板內(nèi)在質(zhì)量，確保爆轟波形，穩(wěn)定破甲威力的重要手段。

［1］陳國(guó)光， 等. 彈藥制造工藝學(xué).北京：北京理工大學(xué)，2004

［2］王儒策等.彈藥工程.北京：北京理工大學(xué)出版社，2002

［3］惲壽榕等.爆炸力學(xué)計(jì)算方法.北京：北京理工大學(xué)出版社，1995

［4］北京工業(yè)學(xué)院一系.爆炸物理基礎(chǔ).北京：北京工業(yè)學(xué)院，1974

（作者單位：總裝駐揚(yáng)州地區(qū)軍代室）