卡腰對導(dǎo)爆管雷管延時精度的影響范文

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《爆破器材雜志》2016年第4期

摘要：

通過改變雷管的卡腰尺寸和卡腰位置來探究卡腰對雷管延時精度的具體影響。試驗研究表明，卡腰工藝會影響延期體的燃燒速度和燃燒穩(wěn)定性，對于相同的延期體結(jié)構(gòu)，卡腰尺寸越大，燃燒速度越快，氣體堵塞效應(yīng)越小，燃燒越穩(wěn)定，雷管延時精度越高;當其他所有條件一致，雷管的卡腰位置由延期體上端移到延期體底端時，延期體的燃速變慢，受氣體壓力影響更小，燃燒更穩(wěn)定，雷管延時精度更高;此外，當卡腰尺寸或卡腰位置變化時，藥芯直徑的大小會影響雷管延時精度的改變幅度。

關(guān)鍵詞：

卡腰尺寸;卡腰位置;雷管;延時精度;硼系延期藥

引言

延期藥是指在延期性爆破器材中用以控制由點火到爆炸時間的藥劑［1］。吳幼成等［2］指出，由延期藥控制的點火和起爆技術(shù)雖然不如電子延時和機械延時那樣準確，但是具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、原材料豐富、抗溫耐振、延期范圍廣、體積小、質(zhì)量輕、生產(chǎn)使用安全、作用可靠性高等優(yōu)點。為了提高延期藥精度，國內(nèi)學(xué)者在這方面做過不少研究:黃寅生等［3-4］研究了納米添加劑對延期藥燃燒性能的影響;陳世雄等［5］研究了研磨材料和時間與延期藥的粒度和純度的關(guān)系以及對延期藥燃燒精度造成的影響;沈兆武等［6］研究了線性延期元件，將延期元件從雷管內(nèi)轉(zhuǎn)移到導(dǎo)爆管內(nèi)，改變了延期元件的位置，同時提高了延期精度。業(yè)內(nèi)對延期藥配方、原材料粒度和純度等藥劑本身的研究已很細致，而雷管生產(chǎn)工藝對雷管延時精度的影響探究較少。筆者就生產(chǎn)中雷管的卡腰工藝對導(dǎo)爆管雷管延時精度的影響進行了研究。

1試驗準備

1．1原材料

硼粉:營口遼濱精細化工有限公司，質(zhì)量分數(shù)為92%，平均粒度為1．70μm，D97為8．38μm;鉻酸鋇:分析純，貝賽勒化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司，過200目篩;黏合劑:聚四氟乙烯。

1．2硼系延期藥的制備

硼系延期藥基礎(chǔ)配方為m(硼粉)m(鉻酸鋇)=1288，根據(jù)上述配方稱量總質(zhì)量為1000g的原材料，放入八角鼓藥罐中，按球料比31的原則加入直徑為7、9、11mm的氧化鋯球各1000g，混合36h后出藥，攪拌吹干，然后外加20g聚四氟乙烯黏合劑，造粒過篩，取40目以下、60目以上延期藥顆粒，最后把延期藥顆粒送入45℃烘箱內(nèi)烘48h，出藥后，靜置在20～25℃的恒溫室內(nèi)晾干3d，即可得到淺綠色的硼系延期藥。對硼系延期藥進行分析，測得其水分的質(zhì)量分數(shù)為0．06%，假密度為1．02g/cm3，延期藥的粒度分布如圖1所示，平均粒徑1．03μm，D97為3．89μm，說明混合后的粒徑比較細，粒徑的分布比較窄，延期藥的粒度比較好。

1．3延期體的制作

采用拉拔鉛索的方式制作延期體。稱取50g延期藥，裝入到經(jīng)酒精清洗過晾干后且一端封口的鉛管中，振動后用海綿將另一端封口，進行拉拔。經(jīng)過不同方式拉拔之后，制得外徑為6．24mm的2種鉛延期索:一種為單芯，其藥芯直徑為1．5mm，記為延期體A;另一種為三芯，其藥芯直徑為0．2mm，記為延期體B。最后把2種鉛索切成長為15mm的延期體，待用。由于卡腰位置涉及到延期體的相對位置，本次試驗作如下假定:與導(dǎo)爆管相連的一端為延期體上端，另一端為延期體下端。

1．4延期體的裝配方式

取400發(fā)空雷管管殼，用BenchLatheLF280車床將管殼底部鉆出一個直徑5mm的圓形小孔，然后各取200發(fā)A、B延期體裝入管口;由于延期體只能下落到管殼中部便被卡住了，所以采用單發(fā)定位定壓氣動油壓壓裝設(shè)備把延期體壓到管殼底部。具體設(shè)置參數(shù)為:行程高度為15．5mm，定壓0．5MPa，下降時間7．0s，保壓時間3．5s。壓后的延期體與雷管殼緊密配合，延期體上端面略有變形。

1．5延期體測時裝置

延期體測時裝置如圖2所示。它主要由兩個光電傳感器獲取信號，一個獲取導(dǎo)爆管的光信號，一個獲取延期體末端的噴火信號，然后將信號傳輸?shù)街悄苄屠坠茈妳?shù)測試儀處理，得出兩個時間之差，即近似為延期體的燃燒時間。

1．6雷管延時精度的表征

試驗使用雷管參數(shù)測試儀測試延期體的延期時間，用延期時間的標準差S、極差R和相對誤差γ表征雷管的延時精度。相對誤差γ的實際意義為衡量雷管延時精度的正負百分比相對誤差，是最貼近衡量雷管真實延時精度的一個參數(shù)。相對誤差γ的計算公式為:γ=R/2t×100%。（1式中:R為極差;t為平均延期時間。

2試驗結(jié)果與分析

2．1卡腰尺寸對雷管延時精度的影響

將上述壓好延期體的A、B兩種雷管各取150發(fā)進行卡腰。卡腰位置距延期體上端2．0mm，卡腰尺寸分別為5．8、6．3mm和6．8mm(不卡腰)3種，每種卡腰尺寸的樣品取50發(fā);然后插入塑料塞和導(dǎo)爆管緊口，緊口尺寸為5．5mm;最后測試裝配好的雷管，用ZBS9601B智能爆速測量儀測試其延期時間，如表1所示。分析表1可知，對于單芯的A延期體，卡腰直徑越大，燃速越快，平均延期時間越短，標準差、極差和相對誤差越小，精度越高，不卡腰時精度最高;對于三芯的B延期體，卡腰直徑越大，燃速越快，平均延期時間越短，標準差、極差和相對誤差越小，精度越高。綜上可知，對于此硼系延期藥來說，從延期體結(jié)構(gòu)上看，無論是單芯結(jié)構(gòu)還是三芯結(jié)構(gòu)，卡腰尺寸越大，延時精度越好。這是由于硼系延期藥是微氣體延期藥，在燃燒時，氣壓變化對燃燒速度的影響比較大，所以在卡腰位置，氣體容易堵塞，導(dǎo)致下端氣體壓力驟增，破壞燃燒的穩(wěn)定性。卡腰尺寸變大后，延期體藥芯的變化相對變小了，在卡腰位置氣體的堵塞效應(yīng)減小，壓力變化減小，所以燃燒相對穩(wěn)定，延時精度變高。從藥芯直徑上來看，當卡腰尺寸一定時，直徑越小的延期體延時精度越高;當卡腰尺寸放大相同程度時，直徑越大的延期體精度越高。這是因為直徑大的延期體單位長度內(nèi)延期藥多，燃燒產(chǎn)生的氣體量比較大，當卡腰尺寸變大之后，氣體的堵塞效應(yīng)減小幅度變大，所以燃燒越穩(wěn)定，延時精度越高。

2．2卡腰位置對雷管延時精度的影響

將上述壓好延期體的A、B兩種雷管各取50發(fā)進行卡腰，卡腰尺寸為5．8mm，卡腰位置距延期體下端2mm，然后插入塑料塞和導(dǎo)爆管緊口，緊口尺寸5．5mm，最后用ZBS9601B智能爆速測量儀測試裝配好的雷管。按照同樣方法對卡腰位置距延期體上端端面2mm的雷管延時數(shù)據(jù)，得到不同卡腰位置的A、B雷管延期時間結(jié)果，如表2。表2雷管A和雷管B在不同卡腰位置時的延期時間本次試驗除了卡腰位置不相同，其他因素全部一致，對比分析表2可以發(fā)現(xiàn):在燃燒速度方面，不論是單芯還是三芯延期體，卡腰位置在下端比在上端的延期時間要長，說明卡腰在上端時燃燒速度更快。這是因為卡腰在上端的延期體，當延期藥燃燒到卡腰位置下面的時候，產(chǎn)生的氣體在卡腰位置堵塞累積，導(dǎo)致下部分延期藥燃燒時氣體壓力增大，從而使燃燒加快。在燃燒穩(wěn)定性方面，不論是單芯還是三芯延期體，卡腰位置在下端比在上端的延時標準差要小，延時誤差要小，說明卡腰在下端時燃燒過程更穩(wěn)定。延時極差卻并不一致，單芯的延期體卡在下端時延時極差更小，而三芯的延期體卡在下端和卡在上端延時極差非常接近。卡在下端時延期時間變長，從總體上來看，卡腰在下端時比卡腰在上端時的雷管的延時精度更高。這是因為卡腰在下端時，卡腰上面部分的延期藥燃燒氣壓變化較小，屬于正常的脈動燃燒，相對穩(wěn)定;相反的，當卡腰在上端時，卡腰下面部分燃燒時在卡腰位置會形成氣體堵塞，導(dǎo)致下面燃燒時氣體壓力變化較大，燃燒不穩(wěn)定。此外，對比A、B兩種不同結(jié)構(gòu)的延期體發(fā)現(xiàn)，A雷管卡腰在下端的時候，燃速降低了12．02%，延期時間的相對誤差提高了0．97%;B雷管卡腰在下端的時候，燃速降低了5．99%，延期時間的相對誤差提高了0．16%;說明同等卡腰位置的條件下，不同藥芯直徑的延期體燃速降低的幅度和延期時間的相對誤差提高的幅度不相同。單芯延期體藥芯直徑大，提升幅度高;三芯延期體藥芯直徑小，提升幅度低。這是因為藥芯直徑大，燃燒時產(chǎn)生的氣體多，在卡腰位置氣體堵塞更嚴重，造成的氣體急劇增加，壓力更大，所以下部分燃燒更不穩(wěn)定，速度更快;當卡腰位置移到底端的時候就能更好地避免這種狀況，所以燃速降低更多，燃燒更穩(wěn)定。因此，當卡腰位置由上端移到下端時，藥芯直徑更大的延期體燃燒更穩(wěn)定，燃速降低更多，延時精度更好。

3結(jié)論

1)卡腰工藝會影響延期體的燃燒速度和燃燒穩(wěn)定性，從而對雷管延時精度造成影響。

2)相同的延期體結(jié)構(gòu)，卡腰尺寸越大，燃燒速度越快，氣體堵塞效應(yīng)越小，燃燒越穩(wěn)定，雷管延時精度越高。若是生產(chǎn)中采用不卡腰的緊配合，燃燒最穩(wěn)定，精度最高，同時因為少了一道工序，可以極大地提高生產(chǎn)效率。

3)當卡腰尺寸變化一致時，不同藥芯直徑的延期體在精度提升幅度上也不一樣。對于腰尺寸在5．8mm到6．8mm的雷管，卡腰尺寸由小到大變化一致時，藥芯直徑越大，燃速降低越快，燃燒越穩(wěn)定，雷管延時精度越高。

4)當其他所有條件一致，雷管的卡腰位置由延期體上端移到底端時，延期體的燃速更慢，受氣體壓力影響更小，燃燒更穩(wěn)定，雷管延時精度更高。

5)當卡腰位置變化一致時，不同藥芯直徑的延期體在延時精度提升幅度上也不一樣。雷管的卡腰位置由延期體上端移到延期體底端時，藥芯直徑更大的延期體燃燒穩(wěn)定性提升更快，燃速降低更多，延時精度提升更高。

參考文獻：

［1］謝興華．起爆器材［M］．合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009．

［2］吳幼成，宋敬埔．延期藥技術(shù)綜述［J］．爆破器材，2000，29(2):23-27，39．

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［5］陳世雄．雷管用超細毫秒延時藥實驗研究［D］．淮南:安徽理工大學(xué)，2014．

［6］沈兆武，馬宏昊．高精度高安全無起爆藥延期雷管的關(guān)鍵技術(shù)［C］//中國爆破新技術(shù)Ⅱ．青島，2008:690-695．

作者:聶祥進 陳世雄 彭文林 杜偉蘭 李瑞 單位:貴州久聯(lián)民爆器材發(fā)展股份有限公司 南京理工大學(xué)智能彈藥技術(shù)國防重點實驗室