某作動器發(fā)火失效問題進(jìn)行分析與改進(jìn)

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

關(guān)鍵詞：作動器；發(fā)火失效；瞬態(tài)脈沖無損檢測

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

某魚雷用電發(fā)火作動器具有主、被動聯(lián)合自導(dǎo)先進(jìn)技術(shù)的高速，深潛水，小型反潛魚雷。在作動器試制完成后，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，需要檢測產(chǎn)品的性能，每批產(chǎn)品試驗結(jié)果總會出現(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。針對作動器發(fā)火失效問題，及時進(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)品交驗合格率，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

1 作動器結(jié)構(gòu)及作用過程

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

2 發(fā)火失效與原因分析

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

為檢查作動器發(fā)火失效原因，對其進(jìn)行解剖分析，取下焊橋電極塞部件，發(fā)現(xiàn)電點火頭結(jié)構(gòu)已破壞，藥頭碎裂，電極塞焊橋腳線上已經(jīng)沒有完整藥頭，且藥劑未被點燃，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。針對電點火頭碎裂問題，對產(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)，且電點火頭的藥劑配制過程有嚴(yán)格的控制措施。該作動器作用機(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，在涂制過程中，操作人員用分析天平對藥頭的重量進(jìn)行嚴(yán)格的控制稱重，保證其重量在2.5mg～3.3mg，且整個試制過程中沒有對藥頭藥面高度和體積進(jìn)行檢測?；钊蠖嗽O(shè)計為圓錐形空腔，涂制的藥頭裝配在空腔內(nèi)，無法判斷藥頭因為體積大，藥面高超出空腔的高度，易造成藥頭碎裂。

3 設(shè)計改進(jìn)及驗證

3.1 產(chǎn)品電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無損檢測

電熱響應(yīng)脈沖試驗是檢驗電火工品質(zhì)量和性能的一種重要的無損檢驗技術(shù)，可以測量橋絲、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)脈沖無損檢測是在較小的試驗電流下，進(jìn)行瞬態(tài)脈沖試驗，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)，從計算機(jī)顯示器的輸出中可以得到橋絲對給定信號的溫升曲線，即電熱響應(yīng)曲線。對產(chǎn)品的性能不會產(chǎn)生影響，是無損檢測[3]。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計之前生產(chǎn)的3個批次總計840發(fā)產(chǎn)品中，作電熱響應(yīng)脈沖無損檢測試驗時每批產(chǎn)品均出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。對電熱響應(yīng)脈沖無損檢測試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)給產(chǎn)品通較小電流時，橋絲溫度上升，開始上升較快，經(jīng)過一段時間后，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。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)上述分析在作動器試制完成后，增加一項檢測試驗，對其進(jìn)行電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無損檢測，檢測橋絲和藥頭的質(zhì)量，從而進(jìn)一步保證產(chǎn)品的質(zhì)量性。

3.2 測量電點火頭藥面高度及體積

在產(chǎn)品試制時，操作人員通過稱量每發(fā)電極塞和電點火頭確保藥頭的重量滿足要求，但是對電點火頭的體積、形狀藥面高度沒有進(jìn)行量化檢測。因此增加測量藥面高度的工序，藥頭是易碎危險品，無法用游標(biāo)卡尺直接讀數(shù)測量，通過分析討論考慮藥頭的特殊性，提出加工一套透明模具測量藥頭的藥面高度。將涂制好的電點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，不會壓碎藥頭。

通過設(shè)計改進(jìn)后，在涂藥頭時用藥頭量具對藥頭藥面高度進(jìn)行檢測，組織生產(chǎn)50發(fā)產(chǎn)品，在測試部門的協(xié)助下，對現(xiàn)場生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計，并對電點火頭的重量和體積藥面高度進(jìn)行檢測，用藥頭量具檢測藥頭藥面高度的示意圖，并記錄電點火頭重量和藥頭藥面高度。檢測出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)防電點火頭在后續(xù)生產(chǎn)裝配過程中造成藥頭碎裂的現(xiàn)象。

4 總結(jié)

通過對作動器發(fā)火失效原因進(jìn)行分析和解剖，確認(rèn)了作動器失效的原因：電點火頭碎裂，根本原因是作動器在試制過程中沒有對藥頭藥面高度和體積進(jìn)行檢測，導(dǎo)致電點火頭藥面過高體積過大裝配到活塞空腔內(nèi)使其碎裂。改進(jìn)設(shè)計一套檢測藥頭的透明量具，保證藥頭的重量和藥面高度符合設(shè)計要求；同時在作動器試制完成后，對產(chǎn)品進(jìn)行電熱響應(yīng)瞬態(tài)脈沖無損檢測試驗，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)脈沖無損檢測技術(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)脈沖試驗的現(xiàn)狀和趨勢[J].工程爆破，2004（02）：25-26.

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

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