CN106885496B - 金属桥换能元及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属桥电爆器件，提供一种金属桥换能元及其制造方法，该金属桥换能元包括基片、在基片表面通过增材制造技术增加金属材料形成的金属桥层、在金属桥层的部分区域以及基片的部分区域通过增材制造技术增加非金属材料形成的飞片层、在飞片层上通过增材制造技术增加非金属材料形成的加速膛层，所述加速膛层的中心区域设置有小孔，所述金属桥层中没有覆盖非金属材料的区域作为金属桥换能元的电极。本发明提出的技术方案采用增材技术形成金属桥换能元各层结构，通过对该金属桥电爆器件中的核心部件采用依次成型方式形成分层结构，排除了制造过程中的人为干扰，保证了各个部件之间精确对位以及各层之间的紧密贴合。

Description

金属桥换能元及其制造方法
技术领域
本发明属于金属桥电爆器件领域，特别涉及一种金属桥换能元及其制造方法。
背景技术
金属桥电爆器件只有在特定的放电回路中，而且电压大于500V的情况下才有可能被起爆，在人体静电、武器系统产生的静电以及杂散电流作用下不会发生意外作用，是一种高安全和高可靠性的火工品。金属桥电爆器件一般由基片、金属桥、飞片、加速膛、装药等组成，其中基片、金属桥、飞片和加速膛组成的金属桥换能元是金属桥电爆器件的核心部件。近年来，金属桥电爆器件低能化，集成化以及低成本成为研究热点。基于此，研究人员在放电回路参数优化，关键器件研制、金属桥构型及参数、飞片材料、加速膛材料及参数优化、始发装药的研制以及制造技术改进等方面开展了大量研究工作。
传统的金属桥电爆器件制造方法是采用机械加工与手工精密装配的方法，一方面，这种方法过程相对复杂，原材料成本与人力成本都较高，最终导致金属桥电爆器件的生产效率很低，造价很高；另一方面，在装配过程中，既需要保证金属桥中心桥区与加速膛的内孔精确对准，又需要保证基片、金属桥、飞片、加速膛和装药在轴向上紧密接触。该过程受到人为因素的干扰与决定性较大，对保证金属桥电爆器件的作用可靠性会产生一定影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属桥换能元及其制造方法，采用增材技术制造一种金属桥换能元，对该金属桥电爆器件中的核心部件采用依次成型方式形成分层结构，排除了制造过程中的人为干扰，保证了各层之间的精确对位以及各层之间的紧密贴合。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明首先涉及一种金属桥换能元，其包括基片、在基片表面通过增材制造技术增加金属材料形成的金属桥层、在金属桥层的部分区域以及基片的部分区域通过增材制造技术增加非金属材料形成的飞片层、在飞片层上通过增材制造技术增加非金属材料形成的加速膛层，所述加速膛层的中心区域设置有小孔，所述金属桥层中没有覆盖非金属材料的区域作为金属桥换能元的电极。
作为一种优选的实施方式，所述金属桥层的厚度为2～10μm，飞片层的厚度为20～150μm，加速膛层的厚度为200～800μm。
作为另一种优选的实施方式，所述非金属材料为聚对二甲苯材料或聚酰亚胺材料。
作为另一种优选的实施方式，所述加速膛层上的小孔的直径为1～2mm。
作为另一种优选的实施方式，所述基片为陶瓷基片或微晶玻璃基片。
本发明还涉及一种金属桥换能元的制造方法，该方法包括步骤：
A、在基片表面通过增材制造技术增加金属材料形成金属桥层；
B、在金属桥层的部分区域以及基片的部分区域通过增材制造技术增加非金属材料形成飞片层，所述金属桥层中没有覆盖非金属材料的区域作为金属桥换能元的电极；
C、在飞片层上通过增材制造技术增加非金属材料形成加速膛层，在形成加速膛层的过程中，在加速膛层的中心区域设置一个小孔。
作为一种优选的实施方式，所述步骤A之前还包括：采用丙酮、去离子水并通过标准的清洗工艺对基片的表面进行处理。
作为另一种优选的实施方式，如果步骤B和步骤C中使用的非金属材料相同，则在通过步骤B形成飞片层结构的同时通过步骤C形成加速膛层结构。
作为另一种优选的实施方式，所述非金属材料为聚对二甲苯材料或聚酰亚胺材料。
作为另一种优选的实施方式，所述金属桥层的厚度为2～10μm，飞片层的厚度为20～150μm，加速膛层的厚度为200～800μm。
本发明提出的技术方案具有以下有益效果：
本发明采用增材技术形成金属桥换能元各层结构，通过对该金属桥电爆器件中的核心部件采用依次成型方式形成分层结构，排除了制造过程中的人为干扰，保证了各个部件之间精确对位以及各层之间的紧密贴合。
附图说明
图1为本发明的实施例一提供的金属桥换能元中的基片与金属桥层的结构示意图。
图2为本发明的实施例一提供的金属桥换能元中的基片、金属桥层与飞片层的结构示意图。
图3为本发明的实施例一提供的金属桥换能元的结构示意图。
图中，1-基片；2-金属桥层；21-电极；22-电极；3-飞片层；4-加速膛层；41-小孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的具体实施方式进行清楚、完整的描述。
实施例1
图3为本发明实施例1提供的金属桥换能元的结构原理示意图。如图3所示，该金属桥换能元包括基片1、在基片1表面通过增材制造技术增加金属材料形成的金属桥层2、在金属桥层2的部分区域以及基片1的部分区域通过增材制造技术增加非金属材料形成的飞片层3、在飞片层3上通过增材制造技术增加非金属材料形成的加速膛层4。具体地，基片1为陶瓷基片或微晶玻璃基片，可以直接采用市场现有的陶瓷基片产品，也可以采用增材技术进行陶瓷基片成型得到基片。形成金属桥层2的金属材料为金、铜、铝、镍等单一的或者复合金属材料，形成飞片层3的非金属材料为常用的聚对二甲苯材料或聚酰亚胺材料，形成加速膛层4的非金属材料也可以采用常用的聚对二甲苯材料或聚酰亚胺材料。本实施例中，依次在基片1上制备的金属桥层2、飞片层3和加速膛层4的厚度尺寸都较小，其中金属桥层2的厚度为8μm，飞片层3的厚度为80μm，加速膛层4的厚度为700μm。
本实施例中，加速膛层4的中心区域设置有直径为1mm的小孔41。
本实施例中，金属桥层2中没有覆盖非金属材料的区域作为金属桥换能元的电极，具体地，本实施例中，金属桥层2中没有覆盖非金属材料的左侧区域形成电极21，金属桥层中没有覆盖非金属材料的右侧区域形成电极22，电极21、电极22与外部电源连接。
实施例1中的金属桥换能元的制造方法可以参考下述具体方法实施例。
实施例2
实施例2为金属桥换能元的制造方法，该方法包括以下步骤：
步骤(一)、采用丙酮、去离子水并通过标准的清洗工艺对基片1的表面进行处理。
步骤(二)、如图1所示，按照图1中的金属桥层2的形状，在基片1表面进行金属桥形状的增材制造，形成金属桥层2。本实施例中金属桥形状中心的部分为方形，长宽尺寸均为0.8mm，厚度为8μm，在实际使用中，也可以通过增材技术制造出其它尺寸的金属桥形状，金属桥的尺寸可以是其它尺寸。
步骤(三)、如图2所示，在金属桥层2的部分区域及基片1的部分区域上通过增材制造技术增加聚对二甲苯非金属材料，形成飞片层3，飞片层3的厚度为80um。另外，金属桥层2中没有覆盖非金属材料的区域作为金属桥换能元的电极，具体地，本实施例中，金属桥层2中没有覆盖非金属材料的左侧区域形成电极21，金属桥层2中没有覆盖非金属材料的右侧区域形成电极22，电极21、电极22与外部电源连接。需要说明，飞片层3材料也可以是其它与增材技术相兼容的高分子材料。
步骤(四)、如图3所示，在飞片层3的上方，通过增材制造技术增加聚酰亚胺非金属材料，形成加速膛层4。形成加速膛层4的过程中，在该层的中心区域留一个直径为1mm的孔，形成加速膛结构。整个加速膛层4的厚度为0.7mm。需要说明，如果步骤(三)和步骤(四)中使用的非金属材料相同，则在通过步骤(三)形成飞片层3结构的同时通过步骤(四)形成加速膛层4结构。
从以上实施例可以看出，本发明实施例采用增材技术形成金属桥换能元各层结构，通过对该金属桥电爆器件中的核心部件采用依次成型方式，排除了制造过程中的人为干扰，保证了各个部件之间精确对位以及各层之间的紧密贴合。
需要说明，上述描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，也不是对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种金属桥换能元，其特征在于包括基片、在基片表面通过增材制造技术增加金属材料形成的金属桥层、在金属桥层的部分区域以及基片的部分区域通过增材制造技术增加非金属材料形成的飞片层、在飞片层上通过增材制造技术增加非金属材料形成的加速膛层，所述加速膛层的中心区域设置有小孔，所述金属桥层中没有覆盖非金属材料的区域作为金属桥换能元的电极；
所述金属桥层的厚度为2～10μm，飞片层的厚度为20～150μm，加速膛层的厚度为200～800μm；
所述非金属材料为聚对二甲苯材料或聚酰亚胺材料；
所述加速膛层上的小孔的直径为1～2mm；
所述基片为陶瓷基片或微晶玻璃基片。
2.权利要求1所述金属桥换能元的制造方法，其特征在于包括步骤：
A、在基片表面通过增材制造技术增加金属材料形成金属桥层；
B、在金属桥层的部分区域以及基片的部分区域通过增材制造技术增加非金属材料形成飞片层，所述金属桥层中没有覆盖非金属材料的区域作为金属桥换能元的电极；
C、在飞片层上通过增材制造技术增加非金属材料形成加速膛层，在形成加速膛层的过程中，在加速膛层的中心区域设置一个小孔。
3.根据权利要求2所述的金属桥换能元的制造方法，其特征在于所述步骤A之前还包括：采用丙酮和去离子水并通过标准的清洗工艺对基片的表面进行处理。
4.根据权利要求2所述的金属桥换能元的制造方法，其特征在于如果步骤B和步骤C中使用的非金属材料相同，则在通过步骤B形成飞片层结构的同时通过步骤C形成加速膛层结构。
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