一種電容儲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

（中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽，621900）

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一種電容儲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

（中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽，621900）

摘 要：為了解長期貯存對儲能焊接火工品密封性能的影響，對不同焊接設(shè)備裝配的產(chǎn)品進行老化試驗前后的泄漏率測試，通過開展不同時間的老化試驗，分析老化時間對產(chǎn)品密封性能的影響。結(jié)果表明：老化環(huán)境會對儲能焊接火工品的密封性能造成一定程度的影響，并且隨著老化時間的增加，火工品的密封性能出現(xiàn)顯著的降低，甚至無法滿足國軍標的要求。后續(xù)工作中需要對焊接產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊接工藝參數(shù)進行系統(tǒng)研究，以期提高儲能焊接火工品在長期貯存條件下的密封性能。

關(guān)鍵詞：火工品；電容儲能焊；泄漏率；密封性能；老化

隨著武器系統(tǒng)的不斷進步和發(fā)展，作為其中的關(guān)鍵點火元件——火工品也逐漸向高安全性、小型化、環(huán)境適應能力強等方向發(fā)展，同時要實現(xiàn)自動化、連續(xù)化生產(chǎn)，進而實現(xiàn)火工品的高效率、低成本制造。目前國內(nèi)火工品的生產(chǎn)主要是靠手工操作，尤其是高價值的火工品，不僅生產(chǎn)效率低、成本高，而且產(chǎn)品性能不能適應今后武器系統(tǒng)的發(fā)展，也無法滿足日益惡劣的使用和貯存環(huán)境，因此設(shè)計人員開發(fā)出了火工品的激光焊接、儲能焊接等新型封裝技術(shù)[1-2]，從而實現(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中對火工品密封性的要求（1×10-6Pa·m3·s-1）。目前，國內(nèi)對新型封裝技術(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、力學性能和泄漏性能的表征等方面[3-5]。

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

1　實驗方法

試驗產(chǎn)品為某型號用火工品，焊接材料為4J29可伐合金（摻雜金），試驗設(shè)備為美國Nte儲能焊接機和國產(chǎn)DR-4500儲能焊接機，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 火工品試驗方法 71℃試驗法進行了28d、37d和84d的老化試驗，試驗前后分別對兩個焊接機裝配的產(chǎn)品進行了泄漏率檢測，按照GJB 5309.3 火工品試驗方法第3部分 泄漏試驗 氦氣法 中的方法進行焊接產(chǎn)品的泄漏率檢測。

2　實驗結(jié)果分析

2.1老化28d試驗前后泄漏率檢測結(jié)果與分析

分別采用美國Nte儲能焊接機和國產(chǎn)DR-4500儲能焊接機裝配了10發(fā)產(chǎn)品，進行了28d的老化試驗，試驗前后泄漏率的檢測結(jié)果見表1～2。

表1　Nte設(shè)備裝配產(chǎn)品老化28d前后泄漏率檢測結(jié)果　（Pa·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

通過表1～2老化試驗前后產(chǎn)品的泄漏率可以看出，儲能焊接封裝方式能夠保證產(chǎn)品的密封性能，經(jīng)過28d老化后產(chǎn)品的密封性能仍然滿足標準要求，進而說明用該方式裝配產(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前后都能滿足標準要求，說明國產(chǎn)焊接機的性能與國外產(chǎn)品相當，利于儲能焊接技術(shù)的推廣應用。

2.2老化37d試驗前后泄漏率檢測結(jié)果與分析

分別采用美國Nte儲能焊接機和國產(chǎn)DR-4500儲能焊接機裝配了10發(fā)產(chǎn)品，進行了37d的老化試驗，試驗前后泄漏率的檢測結(jié)果見表3～4。

表3　Nte設(shè)備裝配產(chǎn)品老化37d前后泄漏率檢測結(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前后泄漏率檢測結(jié)果　（Pa·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泄漏率檢測結(jié)果可以看出，老化試驗前，全部產(chǎn)品均能滿足標準中泄漏率的要求，但是在經(jīng)歷老化37d試驗后，部分產(chǎn)品的泄漏率超出了標準要求；泄漏率沒有超標的產(chǎn)品其泄漏率較老化前降低了1個數(shù)量級，說明老化后產(chǎn)品的密封性能發(fā)生了一定程度的降低。對比兩種設(shè)備焊接產(chǎn)品的泄漏率，發(fā)現(xiàn)均存在老化試驗后泄漏率不滿足要求的產(chǎn)品，進一步說明用不同設(shè)備焊接的產(chǎn)品，其泄漏率并無顯著差異。

分析老化試驗后泄漏率超標準的試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在老化試驗前產(chǎn)品泄漏率已接近國軍標中規(guī)定泄漏率的上限。分析認為這幾發(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，在老化試驗后由于熱脹冷縮作用使不牢固點的尺寸被放大，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)不同導致的密封性能下降。

2.3老化84d試驗前后泄漏率檢測結(jié)果與分析

分別采用美國Nte儲能焊接機和國產(chǎn)DR-4500儲能焊接機裝配了9發(fā)產(chǎn)品，進行了84d的老化試驗，試驗前后泄漏率的檢測結(jié)果見表5～6。

表5　Nte設(shè)備裝配產(chǎn)品老化84d前后泄漏率檢測結(jié)果　（Pa·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前后泄漏率檢測結(jié)果　（Pa·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準中的要求，而泄漏率沒有超標的產(chǎn)品其泄漏率較老化前也降低了1個數(shù)量級；對于泄漏率超標的產(chǎn)品，在老化試驗前其泄漏率也已接近標準中規(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

通過上述的試驗數(shù)據(jù)分析，可以看出老化環(huán)境對儲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)計的原因，也可能有焊接工藝的因素。因此對于儲能焊接火工品的研發(fā)，提出以下幾點建議：（1）需要對焊接結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品密封性能的關(guān)系進行系統(tǒng)研究，通過大量試驗驗證設(shè)計結(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，使其能夠滿足長期貯存的要求；（3）采用合適的檢測手段對焊縫進行無損檢測，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)境對儲能焊接火工品的密封性能有一定的影響，經(jīng)過長期老化后產(chǎn)品的密封性能降低；

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

（3）后續(xù)應加大對儲能焊接火工品的結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接工藝以及檢測技術(shù)等方面的研究，以提高產(chǎn)品在長期環(huán)境下的密封性能。

參考文獻：

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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：TJ450.5

文獻標識碼：A

文章編號：1003-1480（2016）01-0019-03