CN109580704A - 一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置，属于固体含能材料仪器检测类设备。装置的调高立杆、手柄杆和导向套固定安装在上架板上；传感器固定架安装在调高立杆上；支杆固定在传感器固定架上，并与调高立杆平行；位移传感器安装在支杆上；支杆穿过砝码组与砝码托盘后与导向杆固定连接；负载杆一端与导向杆连接，另一端与压头连接；导向杆能够沿着导向套移动；测温计用于测量传热介质的温度；上架板与下架板之间构成的空间部分置于带有传热介质的浴槽内。本发明首次直接测出炸药药柱的膨胀量，同时操作简单，节约时间，操作过程没有任何危险，方便安全。位移传感器具有较高精确度，使得测试结果精确度高。

Description

一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置，属于固体含能材料仪器检测类设备。

背景技术

炸药药柱在装填过程中，由于内部含能材料的热膨胀作用，其晶型、尺寸等会发生变化，导致药柱内部出现空隙过大、部分压力集中等现象，上述作用对最终药柱的装填效果及性能等会产生极大的影响。因此，炸药药柱的热膨胀量直接影响其质量和安全，能快速检测药柱的膨胀量在炸药实际使用过程中非常重要。目前对于陶瓷、非金属材料、耐火材料等在烘烧过程中的膨胀性能测试都是用热膨胀仪来检测，通过热膨胀仪测试其膨胀量变化，从而计算其热膨胀系数，测试过程采用电感位移传感器，该方法不适用于炸药药柱的膨胀性能的测试。目前国内外公开发表过一些测量膨胀量的专利，例如中国专利CN203432967U利用四联动态膨胀测试仪，测量页岩膨胀量的一种测试装置，以及中国专利CN206291842U对金属材料及其制品的冲击试样侧向膨胀量进行测定的测试装置。由此可见，直接测量膨胀量的专利和仪器设备已具备，但是还没有可以快速准确直接测试炸药药柱热膨胀量的装置。

因此研制一套高效、便捷的用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置具有相当重要的意义。因为通过膨胀量的测试可以了解药柱的适应性和变化率，对于弹药安全高效应用具有重要的作用。

发明内容

本发明的目的是针对炸药药柱所设计的提供一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置。该测试装置可以测试药柱在设定温度下的膨胀量；也可测试药柱在一定预压量下，设定温度下的膨胀量，并且可以实时检测炸药药柱在受热膨胀过程中的全部数据，通过计算机自动绘制变形曲线。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置，包括：调高立杆、位移传感器、微调螺母、传感器固定架、砝码组、砝码托盘、手柄杆、导向套、上架板、测温计、负载杆、压头、试样、试样支块和下架板。

连接关系如下：调高立杆、手柄杆和导向套固定安装在上架板上；传感器固定架安装在调高立杆上，能够沿着调高立杆上下移动；支杆固定在传感器固定架上，并与调高立杆平行；位移传感器安装在支杆上；支杆穿过砝码组与砝码托盘后与导向杆固定连接；负载杆一端与导向杆连接，另一端与压头连接；导向杆能够沿着导向套移动；测温计用于测量传热介质的温度；上架板与下架板之间构成的空间部分置于带有传热介质的浴槽内。

工作过程：炸药药柱在一定温度下、一定外力施加量的条件下经受高温时会发生热变形，压制在样品上的位移传感器会发生变形，通过测试位移传感器的变形量从而表征样品的膨胀量。

将热变形试样架置于浴槽内，待测试样放置于下架板上固定好；测试箱体浴槽内加入水，使测温计能浸于水内；调整传感器固定架的位置使得压头与待测试样接触，根据待测试样情况，预估所需加入的砝码质量；将砝码置于托盘上，通过砝码的重量给与待测试样一定的压力；测温计实时测量浴槽内传热介质的温度，确定温度变化情况，以确定待测试样受热程度；位移传感器通过压头感知待测试样在一定压力，一定温度下的膨胀量变化，因此可以实时传递待测试样膨胀量变化情况。

在试验过程中计算机可自动记录并保存测试过程中的数据，并以图表的格式显示出来，可打印操作。

仪器参数：

温度控制范围：环境温度～120℃

升温速率：0.5℃/min～5℃/min

最大温度误差：±0.5℃

形变测量方法：位移传感器测量

变形测量范围：0～1.000mm

变形分辨率：0.001mm

测试原理：炸药药柱在一定温度下、一定外力施加量的条件下经受高温时会发生热变形，压制在样品上的位移传感器会发生变形，通过测试位移传感器的变形量从而表征样品的膨胀量。测试槽尺寸为400×300×200mm，在浴槽中加入液体传热介质，根据需要，可选用室温时粘度较低且在测试中对试样不产生影响，如软化、膨胀、破裂的传热介质，如水、硅油、变压器油、液体石蜡或乙二醇等，由于试验温度一般较高，介质加热后膨胀，因此，在常温下加入介质，宜低于并接近箱体上平面5cm为宜，不宜太低，否则会使加热器空烧而致设备损坏。

温度控制器可设置升温速率及上限温度，上限温度的设置一般略高于预期测试温度。当线性升温达到此值时，加热停止。

仪器特点：

1、试样架为一体式结构，膨胀系数小，实验数据真实准确。

2、升降系统为一体机型，噪音低。

3、油箱采用304不锈钢制成并具有特殊结构，温度均匀性好，精度保持±0.5℃以内，同时采用先进的可控硅控制温度，相对于普通镀锌板油箱具有抗老化、耐腐蚀，在高温下不掉皮等特点。

4、实时显示试验温度和温度变形曲线。

5、位移传感器调整方便，具有精调、微调双调整方式。

7、误差通过软件自动修正，试验完成或达到上限温度时，自动停止加热。

8、试验完成后，打印试验曲线和试验报告，查询历次试验的历史纪录，并能重绘历次试验的试验曲线。

有益效果

1、本发明能够直接测出炸药药柱的膨胀量，通过膨胀量可以计算体系的膨胀系数，操作简单，测试时间短，操作过程没有任何危险。位移传感器具有较高精确度。

2、试样架为一体式结构，膨胀系数小，实验数据真实准确。

3、仪器内部选用先进的可控硅控制温度，较普通仪器更耐腐蚀，使用寿命长。

4、可以转化为图表化显示，变化趋势一目了然，方便对药柱进行分析改善。

附图说明

图1为本实施例1装置示意图；

图2为本实施例1试样温度与膨胀量关系图；

图3为本实施例2试样温度与膨胀量关系图；

图4为本实施例2试验装置实施结构图。

其中1—调高立杆、2—位移传感器、3—微调螺母、4—传感器固定架、5—砝码组、6—砝码托盘、7—手柄杆、8—导向套、9—上架板、10—测温计、11—负载杆、12—压头、13—试样、14—试样支块、15—下架板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，但是所述实施方式举例不构成对本发明的限制。

实施例1

一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置，包括：调高立杆1、位移传感器2、微调螺母3、传感器固定架4、砝码组5、砝码托盘6、手柄杆7、导向套8、上架板9、测温计10、负载杆11、压头12、试样13、试样支块14、下架板15，如图1所示。

连接关系：调高立杆1、手柄杆7和导向套8固定安装在上架板9上；传感器固定架4安装在调高立杆1上，能够沿着调高立杆1上下移动；支杆固定在传感器固定架4上，并与调高立杆1平行；位移传感器2安装在支杆上；支杆穿过砝码组4与砝码托盘6后与导向杆固定连接；负载杆11一端与导向杆连接，另一端与压头12连接；导向杆能够沿着导向套8移动；测温计10用于测量传热介质的温度；上架板9与下架板15之间构成的空间部分置于带有传热介质的浴槽内。

工作过程：抽取同一批炸药药柱中的三个样本，将待测试样放置在测试下架板15上，测试箱体浴槽内加入水，使测温计10能浸于水内，预制30g的砝码5，将位移传感器2安装好。把待测试样品板放入测试箱体内；设定恒温水槽的加热温度为2℃/min，水温为90℃，上限温度设置为120℃。实时监测测试箱内的温度，对待测样品上的位移传感器2进行实时监测，记录数据。由于砝码产生的重力和传热介质升温作用，待测样品发生热膨胀，通过压头12感知膨胀量的变化，实时传递给位移传感器2，记录待测样品膨胀量变化情况。通过计算软件，做出温度与膨胀量之间的关系图。如图2所示；由图2可以得知，三个样本的膨胀量变化趋势相似，没有出现极大或极小的误差，90℃、100℃、110℃、120℃下测试结果的极差分别为8μm、5μm、5μm、4μm，说明本发明装置测试精度准确。由图2曲线可以看出，在80℃之前，试样热膨胀量变化不大，在80℃至120℃之间，膨胀量迅速增加，说明超过80℃以后，温度对该试样热膨胀量影响过大，并在120℃左右，试样膨胀量达到最大值。因此可以根据实际使用要求，对该试样做出一定改善处理。

最终得到待测试样在不同温度下的膨胀量数据。实验数据如表1所示。

实施例2

实施例2的连接关系如实施例1。

将单一实施结构平行并排放置，使得6个实施结构可以同时测试，如图4实施结构图所示。

工作过程：抽取同一批炸药药柱中的三个样本，将待测试样放置在测试下架板15上，测试箱体浴槽内加入水，使测温计10能浸于水内，预制50g的砝码5，将位移传感器2安装好。把待测试样品板放入测试箱体内；设定恒温水槽的加热温度为1℃/min，水温为25℃，水温上限温度为115℃。实时监测测试箱内的温度，对待测样品上的位移传感器2进行实时监测，记录数据。由于砝码产生的重力和传热介质升温作用，待测样品发生热膨胀，通过压头12感知膨胀量的变化，实时传递给位移传感器2，记录待测样品膨胀量变化情况。通过计算软件，做出温度与膨胀量之间的关系图如图3所示，由图3可以得知，三个样本的膨胀量变化趋势相似，没有出现极大或极小的误差，35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃、95℃、105℃、115℃下测试结果的极差分别为5μm、3μm、4μm、3μm、4μm、4μm、4μm、3μm、3μm，说明本发明装置测试精度准确。在50℃之前，试样热膨胀量较为稳定，在60℃至80℃之间，曲线斜率变大，膨胀量迅速增加，说明超过60℃以后，温度对该试样的膨胀量影响较大，在115℃达到最大膨胀量。因此可以根据实际使用要求，对该试样做出一定改善处理。

最终得到待测试样在不同温度下的膨胀量数据。实验数据如表2所示。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于检测炸药药柱在受热状态下膨胀量的测试装置，其特征在于：包括：调高立杆、位移传感器、微调螺母、传感器固定架、砝码组、砝码托盘、手柄杆、导向套、上架板、测温计、负载杆、压头、试样、试样支块、下架板；

调高立杆、手柄杆和导向套固定安装在上架板上；传感器固定架安装在调高立杆上，能够沿着调高立杆上下移动；支杆固定在传感器固定架上，并与调高立杆平行；位移传感器安装在支杆上；支杆穿过砝码组与砝码托盘后与导向杆固定连接；负载杆一端与导向杆连接，另一端与压头连接；导向杆能够沿着导向套移动；测温计用于测量传热介质的温度；上架板与下架板之间构成的空间部分置于带有传热介质的浴槽内。

2.如权利要求1所述装置的测试方法，其特征在于：炸药药柱在一定温度下、一定外力施加量的条件下经受高温时会发生热变形，压制在样品上的位置传感器会发生变形，通过测试位置传感器的变形量从而表征样品的膨胀量；

将热变形试样架置于浴槽内，待测试样放置于下架板上固定好；测试箱体浴槽内加入水，使测温计能浸于水内；调整传感器固定架的位置使得压头与待测试样接触，根据待测试样情况，预估所需加入的砝码质量；将砝码置于托盘上，通过砝码的重量给与待测试样一定的压力；测温计实时测量浴槽内传热介质的温度，确定温度变化情况，以确定待测试样受热程度；位移传感器通过压头感知待测试样在一定压力，一定温度下的膨胀量变化，因此可以实时传递待测试样膨胀量变化情况。