復雜形狀藥柱分次預壓裝藥成型新工藝應用

李秀峰+齊冬+馮文武

摘 要：通過對復雜形狀藥柱分次預壓裝藥成型新工藝進行研究，采用分次加藥、多次預壓成型工藝技術，控制藥柱壓制成型過程的受力狀態，解決了復雜形狀藥柱壓制過程中容易出現的因藥柱密度不均勻、局部密度過高導致整體密度低于指標要求、結合面處易出現掉環和裂紋等問題。

關鍵詞：分次預壓裝藥；精密裝藥；藥柱密度；蠕變性能

中圖分類號：V435 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.109

針對破甲戰斗部新型裝藥結構中復雜形狀藥柱壓制過程中容易出現的因藥柱密度不均勻、局部密度過高導致整體密度低于指標要求、結合面處易出現掉環和裂紋等問題，筆者進行了復雜形狀藥柱分次預壓裝藥成型新工藝研究，在對破甲戰斗部裝藥結構進行理論分析的基礎上，采用分型模具結構，經過多次試驗，掌握了復雜形狀藥柱分次預壓裝藥成型新工藝，實現了精密裝藥。

1 新工藝的特點

針對復雜形狀藥柱結構，在對藥柱的形狀、高徑比、精度、密度等進行分析、計算的基礎上，設計合理的分型模具結構，采用分次加藥、多次預壓成型工藝技術，通過控制藥柱壓制成型過程的受力狀態，改善炸藥顆粒的流動性能和蠕變性能，使內應力趨于平衡，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 新工藝的應用

根據散粒體炸藥的滑移特性和藥柱壓制原理，筆者進行了復雜形狀藥柱預壓成型工藝研究?！痢廉a品的藥柱結構如圖1所示。

圖1 ××產品藥柱結構圖

此藥柱結構較為復雜，有上、下兩個臺肩，藥柱圓錐面部分與臺肩結合處角度較小，臺肩與圓錐面結合處易出現掉環和裂紋。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到較高的密度。

2.1 藥柱局部密度分析

經過試驗，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、下臺肩處密度已達到1.846 g/cm3，但由于錐面部分密度較小，藥柱整體密度僅達到1.824 g/cm3。

2.2 藥柱結構受力分析及分型面的設計

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行了分析，如圖1所示。設壓機壓力為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。

根據藥柱局部檢測和藥柱結構受力分析，設計了分型模具結構。根據藥柱結構和受力的不同，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、副沖頭模具結構，為分次裝藥、多次預壓成型提供條件。

2.3 分次裝藥量的設計

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

2.4 分次壓藥、預壓成型

采用分次壓藥、預壓成型工藝，先裝入預壓成型輔具，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進行一次預壓；選擇適當的預壓力，使臺肩Ⅰ和臺肩Ⅱ處的炸藥處于成型狀態；去掉預壓成型輔具，裝入計算好的圓錐部炸藥，并裝入主沖頭進行二次預壓；去掉調整墊進行成型壓藥，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構分次裝藥預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次的數據依次如下：

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，分次預壓時藥柱錐面密度和整體密度較高，且密度一致性和穩定性較好。通過該工藝方法的應用，有效提高了××產品的藥柱壓制密度，藥柱壓制合格率達到了93%以上。

4 結論

通過對藥柱結構進行受力分析，并經過精確設計計算，采用新型多沖頭模具結構分次裝藥預壓成型工藝方法對復雜藥柱的局部密度進行精確控制，實現復雜形狀藥柱密度均勻性和藥柱局部密度分級控制目標。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕