某作動(dòng)器發(fā)火失效問(wèn)題進(jìn)行分析與改進(jìn)

摘 要：針對(duì)某作動(dòng)器在生產(chǎn)試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)火失效問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)解剖表明作動(dòng)器的電點(diǎn)火頭碎裂是導(dǎo)致其瞎火失效的主要原因。提出在試制裝配過(guò)程中增加兩個(gè)檢測(cè)產(chǎn)品的方法：1）檢測(cè)電點(diǎn)火頭體積和藥面高度；2）采用電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)產(chǎn)品橋絲和藥頭的質(zhì)量。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品的發(fā)火可靠性得到有效地改善，解決了發(fā)火失效問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：作動(dòng)器；發(fā)火失效；瞬態(tài)脈沖無(wú)損檢測(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.041

某魚(yú)雷用電發(fā)火作動(dòng)器具有主、被動(dòng)聯(lián)合自導(dǎo)先進(jìn)技術(shù)的高速，深潛水，小型反潛魚(yú)雷。在作動(dòng)器試制完成后，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，需要檢測(cè)產(chǎn)品的性能，每批產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果總會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品性能發(fā)火失效現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。針對(duì)作動(dòng)器發(fā)火失效問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行原因分析和改進(jìn)措施，找到產(chǎn)品失效的主要原因，提高產(chǎn)品交驗(yàn)合格率，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

1 作動(dòng)器結(jié)構(gòu)及作用過(guò)程

該作動(dòng)器主要由電點(diǎn)火頭、管殼、活塞、密封圈和密封膠等組成。該作動(dòng)器關(guān)鍵的設(shè)計(jì)：活塞后端設(shè)計(jì)為圓錐形空腔，作為藥劑室，電點(diǎn)火頭的藥劑屬于懸空包覆型，作動(dòng)器輸出的威力主要用涂制藥頭藥量來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證藥頭的藥量在2.5mg～3.3mg。作動(dòng)器作用原理：電源對(duì)作動(dòng)器腳線施加一定的直流電流，在作動(dòng)器橋路中產(chǎn)品電流加熱橋絲，橋絲發(fā)熱點(diǎn)燃電點(diǎn)火頭的藥劑，藥劑燃燒產(chǎn)生高溫、高壓氣體，推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)，活塞桿推動(dòng)陀螺棘爪，使航向陀螺啟動(dòng)。

2 發(fā)火失效與原因分析

作動(dòng)器在試制裝配后，經(jīng)檢測(cè)電阻都在正常范圍內(nèi)，但是經(jīng)試驗(yàn)后作動(dòng)器外形完好，輸出端活塞未推出，檢測(cè)其電阻，電阻值為無(wú)窮大，表明橋絲已經(jīng)熔斷，而作動(dòng)器發(fā)火失效。作動(dòng)器的關(guān)鍵發(fā)火點(diǎn)主要取決于橋絲和電點(diǎn)火頭的質(zhì)量，在試制裝配過(guò)程中，對(duì)每發(fā)作動(dòng)器測(cè)量電阻，可分析出作動(dòng)器的焊接橋絲質(zhì)量是否良好。通過(guò)X射線可以檢測(cè)作動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)位置和藥劑的裝藥密度是否正確，但是X射線只能檢測(cè)出含金屬（特別是鉛）的藥劑及金屬[1]。作動(dòng)器所用的藥劑是不含鉛類的金屬，因此對(duì)作動(dòng)器進(jìn)行X射線是無(wú)法檢測(cè)出藥頭的質(zhì)量好壞。

為檢查作動(dòng)器發(fā)火失效原因，對(duì)其進(jìn)行解剖分析，取下焊橋電極塞部件，發(fā)現(xiàn)電點(diǎn)火頭結(jié)構(gòu)已破壞，藥頭碎裂，電極塞焊橋腳線上已經(jīng)沒(méi)有完整藥頭，且藥劑未被點(diǎn)燃，活塞起始端孔內(nèi)未被熏黑，采用顯微鏡放大觀察焊橋電極塞腳線端面焊橋處，發(fā)現(xiàn)橋絲已經(jīng)熔斷。針對(duì)電點(diǎn)火頭碎裂問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成和影響其碎裂的原因進(jìn)行逐一分析，藥劑均在合格的有效期內(nèi)，且電點(diǎn)火頭的藥劑配制過(guò)程有嚴(yán)格的控制措施。該作動(dòng)器作用機(jī)理主要是藥劑燃燒產(chǎn)生氣體然后作功，而作功能量的大小是由藥頭的大小決定，在涂制過(guò)程中，操作人員用分析天平對(duì)藥頭的重量進(jìn)行嚴(yán)格的控制稱重，保證其重量在2.5mg～3.3mg，且整個(gè)試制過(guò)程中沒(méi)有對(duì)藥頭藥面高度和體積進(jìn)行檢測(cè)?；钊蠖嗽O(shè)計(jì)為圓錐形空腔，涂制的藥頭裝配在空腔內(nèi)，無(wú)法判斷藥頭因?yàn)轶w積大，藥面高超出空腔的高度，易造成藥頭碎裂。

3 設(shè)計(jì)改進(jìn)及驗(yàn)證

3.1 產(chǎn)品電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無(wú)損檢測(cè)

電熱響應(yīng)脈沖試驗(yàn)是檢驗(yàn)電火工品質(zhì)量和性能的一種重要的無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)，可以測(cè)量橋絲、藥劑以及它們之間界面的狀態(tài)和電熱參數(shù)[1，2]。電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無(wú)損檢測(cè)是在較小的試驗(yàn)電流下，進(jìn)行瞬態(tài)脈沖試驗(yàn)，橋絲的升溫與橋絲和藥劑的解除狀態(tài)、藥劑的物理性能、藥劑的裝填壓力、橋絲焊接質(zhì)量等因素有關(guān)，從計(jì)算機(jī)顯示器的輸出中可以得到橋絲對(duì)給定信號(hào)的溫升曲線，即電熱響應(yīng)曲線。對(duì)產(chǎn)品的性能不會(huì)產(chǎn)生影響，是無(wú)損檢測(cè)[3]。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)之前生產(chǎn)的3個(gè)批次總計(jì)840發(fā)產(chǎn)品中，作電熱響應(yīng)脈沖無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)每批產(chǎn)品均出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。對(duì)電熱響應(yīng)脈沖無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)給產(chǎn)品通較小電流時(shí)，橋絲溫度上升，開(kāi)始上升較快，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，橋絲上的得熱速率和散熱速率相等，曲線趨于平衡，合格產(chǎn)品的電熱響應(yīng)曲線一般近似為指數(shù)曲線；但是發(fā)現(xiàn)少量的產(chǎn)品性能異常，它們的電熱響應(yīng)曲線出現(xiàn)明顯波動(dòng)。據(jù)分析是橋絲藥劑接觸不良、藥頭有氣泡或者藥頭碎裂。根據(jù)上述分析在作動(dòng)器試制完成后，增加一項(xiàng)檢測(cè)試驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)橋絲和藥頭的質(zhì)量，從而進(jìn)一步保證產(chǎn)品的質(zhì)量性。

3.2 測(cè)量電點(diǎn)火頭藥面高度及體積

在產(chǎn)品試制時(shí)，操作人員通過(guò)稱量每發(fā)電極塞和電點(diǎn)火頭確保藥頭的重量滿足要求，但是對(duì)電點(diǎn)火頭的體積、形狀藥面高度沒(méi)有進(jìn)行量化檢測(cè)。因此增加測(cè)量藥面高度的工序，藥頭是易碎危險(xiǎn)品，無(wú)法用游標(biāo)卡尺直接讀數(shù)測(cè)量，通過(guò)分析討論考慮藥頭的特殊性，提出加工一套透明模具測(cè)量藥頭的藥面高度。將涂制好的電點(diǎn)火頭放入透明模具內(nèi)，可清晰的觀察藥頭體積藥面是否完好的放入活塞圓錐空腔內(nèi)，如若藥頭碰到空腔底部，則將其剔除，保證在后續(xù)裝配時(shí)，不會(huì)壓碎藥頭。

通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)后，在涂藥頭時(shí)用藥頭量具對(duì)藥頭藥面高度進(jìn)行檢測(cè)，組織生產(chǎn)50發(fā)產(chǎn)品，在測(cè)試部門(mén)的協(xié)助下，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，并對(duì)電點(diǎn)火頭的重量和體積藥面高度進(jìn)行檢測(cè)，用藥頭量具檢測(cè)藥頭藥面高度的示意圖，并記錄電點(diǎn)火頭重量和藥頭藥面高度。檢測(cè)出5發(fā)藥面高的藥頭，將其清洗掉再進(jìn)行涂制，有效的預(yù)防電點(diǎn)火頭在后續(xù)生產(chǎn)裝配過(guò)程中造成藥頭碎裂的現(xiàn)象。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)作動(dòng)器發(fā)火失效原因進(jìn)行分析和解剖，確認(rèn)了作動(dòng)器失效的原因：電點(diǎn)火頭碎裂，根本原因是作動(dòng)器在試制過(guò)程中沒(méi)有對(duì)藥頭藥面高度和體積進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)致電點(diǎn)火頭藥面過(guò)高體積過(guò)大裝配到活塞空腔內(nèi)使其碎裂。改進(jìn)設(shè)計(jì)一套檢測(cè)藥頭的透明量具，保證藥頭的重量和藥面高度符合設(shè)計(jì)要求；同時(shí)在作動(dòng)器試制完成后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)，更進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量性，提高產(chǎn)品的發(fā)火性能，降低用戶的投訴率。

參考文獻(xiàn)：

[1]周彬.橋絲式電火工品瞬態(tài)脈沖無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究[D].江蘇：南京理工大學(xué)，2003：16-30.

[2]葛德學(xué)，謝興華.灼熱橋式電火工品瞬態(tài)脈沖試驗(yàn)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)[J].工程爆破，2004（02）：25-26.

[3]趙秀超.橋絲式電火工品無(wú)損檢測(cè)研究[D].江蘇：南京理工大學(xué)，2002：3-5.

作者簡(jiǎn)介：趙伶俐（1977-），女，陜西西安人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：火工煙火技術(shù)、火工品制造。