CN107514937B - 一种分段封接高承压封接件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于火工品应用领域，提供了一种分段封接高承压封接件。解决了由输出爆轰产生的冲击力对产品的结构和密封性的破坏。本发明采用传统的12Cr18Ni9作为封接壳体材料，采用铁封玻璃作为封接玻璃材料，采用4J50作为封接插针材料，首次采用分段留间隙的封接方式，通过封接间隙对冲击波的削弱来保持封接结构的完成，进而保证发火后产品的承压、密封性要求。本发明通过革新封接方法，改变封接结构来提高产品的密封承压性能，具有设计新颖，结构简单、易于实现、不影响产品固有安全可靠性等优点。

Description

一种分段封接高承压封接件
技术领域
本发明属于火工品领域，涉及一种弹药类武器装备的电火工品，具体涉及一种用于整体封接式电起爆器。
背景技术
随着我国国防安全的需要和中国载人航天工程的发展，电火工品的应用领域也在不断的扩大，电火工品对于宇航产品和导弹武器的作用犹如人体的心脏，虽小却起着至关重要的作用。电火工品的密封和承压一直以来都是两个至关重要的技术指标。
整体封接电起爆器的结构主要由封接件、陶瓷片、电桥、装药、盖片等部分组成，其中封接组件是电起爆器的结构载体，传统的整体封接组件结构它包括了起爆器所有的物理接口，影响产品的电性能及承压、密封性能，是产品的重要组成部件，它对电起爆器的性能有着决定性的影响。如果密封性能差，可能导致推进剂泄漏、设备污染等问题发生，严重时可以导致任务失败；如果产品的承压能力过低，则在复杂的热和力学等工作环境中会导致结构的破坏。
传统的整体封接起爆器在输出爆轰时，产生的冲击波会使封接玻璃震碎，发生泄漏，传统的解决方案都是增加隔板，但增加隔板会使产品的尺寸增加，尺寸的增加会影响系统空间布局和总体装配，同时也会增加产品的重量，进而影响系统的有效载荷。
综上所述，提供一种解决小型输出爆轰电起爆器的密封、承压能力的方法是十分必要的，即可以解决小型化，又可以解决密封、承压的问题，满足新形势下宇航型号和导弹武器的发展需求。
发明内容
本发明所解决的问题是提供一种分段封接高承压封接件，应用于输出爆轰的电起爆器中。
革新了封接方法，通过封接间隙对冲击波的削弱保证封接结构的完整，提高产品承压、密封性能。具体技术方案如下：
一种分段封接高承压封接件，由壳体、封接玻璃、插针整体封接而成。
壳体选用不锈钢材料设计为中空柱体，腔体有两个直径相同的通孔的横截面分为输入端、输出端两个部分，壳体的通孔内设计有凸台，便于封接端面的控制和产品承压能力的提高。
插针选用的材料为4J50，通过铁封玻璃将两根外形一致的插针封接在壳体的空腔内，所用封接玻璃为铁封玻璃，封接玻璃为膨胀系数小于壳体金属材料的膨胀系数，而大于插针金属材料的膨胀系数，即壳体材料的膨胀系数＞玻璃的膨胀系数＞插针材料的膨胀系数，在封接冷却时由于壳体金属材料的收缩比玻璃的收缩大，玻璃的收缩比插针的收缩大，从而使壳体材料对玻璃产生压应力，玻璃对插针材料产生应力，以此达到封接的目的。
所用的封接方式为分段封接，凸台左侧近输入端有3mm厚的封接厚度，凸台右侧近输出端有4mm厚的封接厚度，通过中间封接间隙来缓冲冲击波对封接结构的破坏，进而保证产品的密封性。
本发明的有益效果体现在以下几个方面：
(1)本发明采用了不锈钢+铁封玻璃+4J50的封接配合，这种结构形式在多种火工品上使用，工艺成熟，有良好的电性能，保证了产品的安全可靠性。
(2)本发明采用分段留间隙的封接组件，通过封接间隙对冲击波的削弱，大大的提高了产品的密封性和承压性，能更好满足火工装置密封、承压要求，保证了产品的可靠性要求。
(3)本发明通过采用分段留间隙的封接组件，实现了产品金属壳体和内部零件的集成化设计和模块化设计，小型化和轻质化程度较高，可用于对系统空间布局和有效载荷要求较高的火箭、导弹、星际探测器等控制系统火工装置上。
附图说明
本发明共有3幅附图
图1是未改进整段封接组件结构示意图；
图2是分段高承压封接组件结构示意图；
图3是不锈钢材料壳体的示意图；
图4是插针示意图；
图5是封接流程图。
具体实施方式
下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步详述。
本发明提供一种分段封接高承压封接件，应用于输出爆轰的电起爆器中。其中封接组件的结构如图2所示，由壳体1、封接玻璃2、插针3组成。
所述的壳体结构如图3所示，壳体材料为12Cr18Ni9，该材料具有强度高、环境适应性号的特征，在承受高温高压气体作用时，能够保证结构的完整，壳体通孔内设计有凸台，便于控制封接端面和提高承压能力，此壳体材料线性膨胀系数比玻璃大，与玻璃之间有良好的浸润性。
所述的插针结构如图4所示，插针材料为4J50，插针的线膨胀系数比铁封玻璃和壳体材料均小，与玻璃之间有良好的浸润性，插针烧结完成后采用成熟的镀金工艺处理。
所述的封接玻璃为铁封玻璃，该玻璃在室温～300℃的线膨胀系数为(92～98)×10-7/℃。
图3为本发明实施例分段高承压封接件结构示意图，由壳体、铁封玻璃、插针组成，具体的实施过程为：三者材料的膨胀系数：壳体(12Cr18Ni9)膨胀系数≧封接玻璃膨胀系数≧插针(4J50)膨胀系数。封接时，插针装配到壳体后，将铁封玻璃填充在每个封接结构单元内，与壳体一起置于600℃～1000℃高温环境及惰性气氛环境中进行整体非匹配封接后，形成一个无缝连接的压缩整体(封接件)。具体的工作流程如图5所示：
图3所述的分段高承压封接件，在凸台左侧近输入端有3mm封接厚度，凸台右侧近输出端有4mm厚封接厚度。中间有1.5mm厚缓冲间隙。保证了产品的密封、承压性能。近输入端设计了小间隙静电泄放通道，保证了的产品的绝缘性能。为验证本发明的各项性能，对本发明改进前后进行了性能对比。表1为试验情况。
表1封接件相关性能分析
由表1可知采用分段封接高承压封接工艺有效的提高了实施例的密封、承压性能。该封接组件适用于要求点元件自身承压性能较高、密封性能好、环境适应性强、安全可靠性高和小型轻质化的各种装置和系统中，满足新形势下宇航型号和导弹武器的发展需求。

Claims (1)

1.一种分段封接高承压封接件，由壳体(1)、封接玻璃(2)、插针(3)组成，其特征在于，
所述的壳体(1)选用12Cr18Ni9不锈钢材料设计为中空柱体，腔体有两个直径相同的通孔，横截面分为输入端、输出端两个部分，壳体(1)通孔内设计有凸台，凸台左侧近输入端有3mm厚的封接厚度，凸台右侧近输出端有4mm厚的封接厚度，中间有1.5mm厚封接间隙；
所述的封接玻璃(2)为铁封玻璃，封接玻璃(2)膨胀系数小于壳体(1)金属材料的膨胀系数，而大于插针(3)金属材料的膨胀系数，即壳体(1)材料的膨胀系数＞封接玻璃(2)的膨胀系数＞插针(3)材料的膨胀系数；
所述的插针(3)材料为4J50；
通过封接玻璃(2)将两根外形一致的插针(3)封接在壳体(1)的空腔内，所用的封接方式为分段封接，将封接玻璃(2)填充在每个封接结构单元内，与壳体(1)一起置于600℃～1000℃高温环境及惰性气氛环境中进行整体非匹配封接，得到分段封接高承压封接件。
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