CN108707054A - 一种预制密度梯度炸药造型粉压制模具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种预制密度梯度炸药造型粉压制模具，包括圆台型冲头1、垫片2、限位环3、模筒4、底座5、退模筒6，模筒4装配于底座5之上，限位环3嵌于模筒4外，圆台型冲头1用于每次压制时对药粉的加压施力，装配于模筒4之中，垫片2、限位环3用于后续每次压制时的定位，垫片2装配于模筒4之上，限位环3装配于垫片2外，退模筒6用于压制完成后的退模，装配于取掉底座5之后的模筒4下方。本发明提供的预制密度梯度炸药造型粉压制模具适用于具备一定轴径向密度差(5％～8％)的炸药药柱的压制成型。与现有技术比较，压制的产品具备轴径向密度差，满足利用大落锤加载试验研究装药密度梯度对发射安全性影响的药柱试验件的要求。

Description

一种预制密度梯度炸药造型粉压制模具
技术领域
本发明涉及一种压药模具，特别涉及一种炸药造型粉压制模具，适用于对有轴径向密度梯度要求的药柱的压制成型。
背景技术
弹药炮射过程中的发射安全性是其弹药使用性能的关键，装药内部孔隙是发射过程中的主要危险源，其变形过程直接影响战斗部装药热点的能量演化规律。随着弹药装药密度梯度 (即轴径向密度差)的改变，炸药装药发射过程中的变形过程发生变化，在孔隙率较大的低密度区域产生较大的压缩变形，对炸药装药的发射安全性产生直接影响。以装填压装混合炸药的大中口径杀爆弹药为例，由于弹体结构的限制(肚大口小型)，其弹体内部装药的密度梯度一般在5％～8％左右，这种密度梯度下的炸药装药是否可以满足发射安全性的要求尚需进一步验证。因此，有必要对装药密度梯度对发射安全性的影响进行深入研究。
针对炸药装药的发射安全性，国内现有技术主要采用大型落锤装置进行炸药发射安全性的评估，而大型落锤试验采用的试验件一般为Φ40mm×40mm的成型炸药药柱。对于压装炸药而言，现有技术是通过压机和Φ40mm模具，将炸药造型粉压制成Φ40mm×40mm的药柱作为试验件，通过现有模具压制成型的药柱，为密度均匀性较好的不具有密度梯度的大型落锤用试验件，无法用于装药密度梯度对发射安全性的影响研究。因此，通过设计新型压药模具，得到具有一系列密度梯度分布的成型药柱用于发射安全性研究，是相关研究人员亟需解决的重要难题。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种预制密度梯度的炸药造型粉压制模具，利用该模具对炸药造型粉进行压制，可以得到具有一系列密度梯度分布的炸药成型药柱。
本发明所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其特征在于，包括圆台型冲头(1)、垫片(2)、限位环(3)、模筒(4)、底座(5)、退模筒(6)，模筒(4)装配于底座(5)之上，限位环(3)嵌于模筒(4)外，圆台型冲头(1)用于每次压制时对药粉的加压施力，装配于模筒(4)之中，垫片(2)、限位环(3)用于后续每次压制时的定位，垫片(2)装配于模筒(4)之上，限位环(3)装配于垫片(2)外，退模筒(6)用于压制完成后的退模，装配于取掉底座(5)之后的模筒(4)下方；圆台型冲头(1)圆台部分上端面的直径r1为40mm，下端面的直径r2为15mm≤r2≤30mm，圆台部分高度h1为20mm≤h1≤40mm，垫片(2)的厚度h2为1mm≤h2≤5mm；
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其特征在于圆台型冲头1圆台部分上端面的直径r1为40mm，下端面的直径r2为30mm，圆台部分高度h1为20mm，垫片2的厚度h2为2mm。
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其特征在于圆台型冲头1圆台部分上端面的直径r1为40mm，下端面的直径r2为15mm，圆台部分高度h1为30mm，垫片2的厚度h2为4mm。
定义圆台型冲头1上端面和锥段部分的夹角为α，圆台型冲头1圆台部分上端面的直径为r1，下端面为直径r2，圆台部分高度为h1，垫片2的厚度为h2。
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具使用方法为：将底座5装配于模筒4下方，在模筒4内倒入预压炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第一次压制；压制结束后拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4 内倒入第二次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第二次压制；重复第二次压制动作直至压制过程结束；压制结束后拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4下方取下底座5，在模筒4下方装配退模筒6，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行退模；退模后从退模筒6内取出退下的药柱，上车床锯切成高度为40mm的炸药药柱，得到所需试验件。
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具其关键部件为圆台型冲头1和垫片2。圆台型冲头1的圆台部分的上端面的直径r1、下端面的直径r2、圆台部分高度h1、以及垫片2的厚度h2共同决定了压制药柱的轴径向密度梯度。其中：圆台型冲头1的圆台部分的上端面的直径r1、下端面的直径r2、圆台部分高度h1主要决定了圆台型冲头1上端面和锥段部分的夹角α的角度大小(tanα＝h1/(r1-r2)/2，查三角函数得出α角度值)，夹角α决定了径向密度的变化。夹角α越小，锥度越大，冲头底端面直接接触施压的药粉面积越小，挤出到圆台型冲头1四周的药粉越多，这些药粉主要通过侧向压力互相挤压成型而不是正面受压压制成型，成型密度较低，径向密度差增加；夹角α越大，锥度越小，冲头底端面直接接触施压的药粉面积越大，压制过程中从圆台型冲头1四周挤出的炸药药粉越少，通过侧向压力互相挤压成型的药粉量越少，成型密度较高，径向密度差减小；当α＝90°时，圆台部分为圆柱形，此时冲头形状与普通压制模具冲头一致，药粉均受到冲头底端正面压力作用，径向密度差减至最低。垫片2厚度h2主要决定了轴向密度的变化，垫片2的厚度h2越小，每次压制的空间体积越小，在压制同样高度的药柱时压制次数越多，压制药柱的轴向密度梯度越小；垫片2的厚度h2越大，每次压制的空间体积越大，在压制同样高度的药柱时压制次数越少，压制药柱的轴向密度梯度越大。
采用本发明的预制密度梯度炸药造型粉压制模具压制的炸药药柱，通过改变冲头圆台部分的直径、高度，以及垫片的厚度，可具备不同的轴径向密度梯度分布。详细数据比较见实施例。
附图说明
图1为一种预制密度梯度炸药造型粉压制模具图，图1中：1、圆台型冲头；2、垫片；3、限位环；4、模筒；5、炸药药粉；6、底座；7、退模筒。
图2为圆台型冲头示意图，图2中：r1为圆台部分上端面直径，r2为圆台部分下端面直径，h1为圆台部分高度，α为圆台上端面和锥段部分的夹角。
图3为垫片示意图，图3中：h2为垫片厚度。
图4表示测试药柱取样时，不同部位的标号。
具体实施方式
实施例1
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，包括圆台型冲头1、垫片2、限位环3、模筒 4、底座5、退模筒6。模筒4装配于底座5之上，限位环3嵌于模筒4外，圆台型冲头1用于每次压制时对药粉的加压施力，装配于模筒4之中。垫片2、限位环3用于后续每次压制时的定位，垫片2装配于模筒4之上，限位环3装配于垫片2外。退模筒6用于压制完成后的退模，装配于取掉底座5之后的模筒4下方。
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其圆台型冲头1圆台部分上端面的直径r1为 40mm，下端面的直径r2为30mm，圆台部分高度h1为20mm，垫片2的厚度h2为2mm。
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具使用方法为：将底座5装配于模筒4下方，在模筒4内倒入预压炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第一次压制；压制结束后拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4 内倒入第二次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第二次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第三次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T 模压机进行第三次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第四次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第四次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第五次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第五次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第六次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第六次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第七次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第七次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第八次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第八次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环 3，在模筒4内倒入第九次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第九次压制；压制结束后拔出圆台型冲头1，取下限位环 3，在模筒4下方取下底座5，在模筒4下方装配退模筒6，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行退模；退模后从退模筒6内取出退下的药柱，上车床锯切成高度为40mm 的炸药药柱，得到所需试验件。
在本实施例中，炸药造型粉为RL-F炸药，该炸药由黑索今、铝粉和粘结剂体系组成，理论密度为1.83g·cm-3。压机选用100T单向模压机，压力为150Mpa。
作为对比，现有技术压制模具为常规普通压制模具，模具冲头直径40mm，压机选用100T 单向模压机，压力为150Mpa。
密度均匀性分析：
对药柱轴径向密度差(与平均装药密度的差值)进行测量。
取样方法：分别在靠近药柱轴向位置四等分处锯切出厚度约为5mm左右的药柱薄片，每个药柱薄片从装药中心部位到装药边缘部位分别锯切出3块不同位置的大小约为0.5cm3左右的小药块，从中心部位到边缘部位编号依次为A区、B区、C区，从轴向底部到顶部编号依次为1，2，3，4。取样示意图如图4所示。利用GJB772A-97方法401.2药柱(块)密度液体静力称量法测量药块密度。
表1为本实施例与现有技术压制药柱的密度数据的比较。表中数据均为6发药柱取样后测试结果的平均值。
表1本实施例与现有技术压制药柱的密度比较(g·cm-3)
可以看出，对RL-F炸药而言，采用本发明的预制密度梯度炸药造型粉压制模具压制的产品轴径向最大密度梯度差为0.095g·cm-3，约为装药平均密度的5％；现有技术压制的药柱为密度均一药柱，其最大轴径向密度差0.6％，密度梯度不明显，无法提供具有一定密度梯度的炸药药柱。因此，采用本发明的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，可得到具有5％密度梯度差的药柱，满足利用大落锤加载试验研究装药密度梯度对发射安全性影响对药柱试验件的要求。
实施例2
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，包括圆台型冲头1、垫片2、限位环3、模筒 4、底座5、退模筒6。模筒4装配于底座5之上，限位环3嵌于模筒4外，圆台型冲头1用于每次压制时对药粉的加压施力，装配于模筒4之中。垫片2、限位环3用于后续每次压制时的定位，垫片2装配于模筒4之上，限位环3装配于垫片2外。退模筒6用于压制完成后的退模，装配于取掉底座5之后的模筒4下方。
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其圆台型冲头1圆台部分上端面的直径r1为 40mm，下端面的直径r2为15mm，圆台部分高度h1为30mm，垫片2的厚度h2为4mm。
所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具使用方法为：将底座5装配于模筒4下方，在模筒4内倒入预压炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第一次压制；压制结束后拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4 内倒入第二次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第二次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第三次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T 模压机进行第三次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第四次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第四次压制；拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4内倒入第五次压制的炸药药粉，将限位环3嵌于模筒4外，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行第五次压制；压制结束后拔出圆台型冲头1，取下限位环3，在模筒4下方取下底座5，在模筒4下方装配退模筒6，将圆台型冲头1装配于模筒4内，利用100T模压机进行退模；退模后从退模筒6 内取出退下的药柱，上车床锯切成高度为40mm的炸药药柱，得到所需试验件。
在本实施例中，炸药造型粉为RL-F炸药，该炸药由黑索今、铝粉和粘结剂体系组成，理论密度为1.83g·cm-3。压机选用100T单向模压机，压力为150Mpa。
作为对比，现有技术压制模具为常规普通压制模具，模具冲头直径40mm，压机选用100T 单向模压机，压力为150Mpa。
表2为本实施例与现有技术压制药柱的密度数据的比较。表中数据均为6发药柱取样后测试结果的平均值。
表2本实施例与现有技术压制药柱的密度比较(g·cm-3)

Claims (3)

1.一种预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其特征在于，包括圆台型冲头(1)、垫片(2)、限位环(3)、模筒(4)、底座(5)、退模筒(6)，模筒(4)装配于底座(5)之上，限位环(3)嵌于模筒(4)外，圆台型冲头(1)用于每次压制时对药粉的加压施力，装配于模筒(4)之中，垫片(2)、限位环(3)用于后续每次压制时的定位，垫片(2)装配于模筒(4)之上，限位环(3)装配于垫片(2)外，退模筒(6)用于压制完成后的退模，装配于取掉底座(5)之后的模筒(4)下方；圆台型冲头(1)圆台部分上端面的直径r1为40mm，下端面的直径r2为15mm≤r2≤30mm，圆台部分高度h1为20mm≤h1≤40mm，垫片(2)的厚度h2为1mm≤h2≤5mm。
2.根据权利要求1所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其特征在于，圆台型冲头(1)圆台部分上端面的直径r1为40mm，下端面的直径r2为30mm，圆台部分高度h1为20mm，垫片(2)的厚度h2为2mm。
3.根据权利要求1所述的预制密度梯度炸药造型粉压制模具，其特征在于，圆台型冲头(1)圆台部分上端面的直径r1为40mm，下端面的直径r2为15mm，圆台部分高度h1为30mm，垫片(2)的厚度h2为4mm。
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