CN112062647A - 一种炸药压制成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种炸药压制成型工艺，包括采用炸药压制成型模具进行炸药压制，包括装配炸药压制成型模具、炸药压制成型、退模和整形四个步骤，真空条件下常温压制，退模过程中启动下压冲子，通过下压冲子保持上压冲子压力100Pa～300Pa，提升阴模，去掉底座和下压冲子，通过上压冲子挤压炸药，完成炸药退模。本发明解决了炸药在高比压成型时退模出现裂纹损伤的问题，可以实现低比压成型炸药冷压高比压成型，药柱耐受断裂压力增加100MPa，炸药表面和炸药内部质量完好。

Description

一种炸药压制成型工艺

技术领域

本发明涉及火炸药成型技术领域，尤其是涉及一种炸药压制成型工艺，具体涉及种提高炸药成型阈值压力的成型工艺。

背景技术

压装工艺是弹药装药中被广泛采用的装药方法之一，具有适用范围广、生产周期短等优点。压制成型装置又称压装模具，是压装工艺中重要的工艺装备。压装炸药的工艺过程包括：称量-装填-压药-退模。为解决炸药压制过程中的安全事故，现有炸药压制模具与文献《压装装药双向压药的模具设计》(兵工自动化，201301期)报道的压装模具设计相同或类似。该结构及其工艺在实施过程中，根据炸药成型性差异，所适宜的压制压力不同，分为低比压成型炸药和高比压成型炸药。例如某EVA/石蜡作为粘结剂组成为80％奥克托金/15％Al/5％粘结剂的混合炸药，在室温条件下压制成型的阈值压力小于140MPa，属于典型的低比压成型炸药。对于该类炸药，因压制过程中应力梯度较大，产生应力集中，导致在比压较高时出现裂纹甚至断裂，无法实现高比压压制成型，而降低炸药压制压力，不仅炸药密度较低，而且炸药力学性能较差。目前针对低比压成型炸药，采取的另外一种措施主要是采用热压工艺，工艺周期大幅度增加，安全性降低。因此，现有工艺无法适用于低比压成型炸药在高比压下的常温压制成型。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种炸药压制成型工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种炸药压制成型工艺，其特征在于，包括采用炸药压制成型模具进行炸药压制，所述的炸药压制成型模具包括基座、依次设置在基座上的底座和阴模，所述的阴模套设在底座上，且阴模顶端穿设有与阴模同轴的上压冲子，所述的阴模可相对于上压冲子和底座轴向移动，所述的基座内沿轴向设置可以产生向上压力的下压冲子，所述的上压冲子和下压冲子产生相对的压力，进行炸药的压制；

所述的上压冲子的形状为圆柱体和圆台一体成型的形状，所述的圆柱体与圆台的上底面连接，所述的圆台的下底面与所述的底座之间形成用于放置炸药的炸药段，所述的圆台的侧面与下底面之间的内夹角为α，圆台的侧面与下底面之间与阴模相接触处设有倒圆角β，所述的α为27°～67°，所述的β为r0.5～r2；

所述的上压冲子与阴模内壁相接触处部位形成上压冲子段，所述的底座与阴模内壁相接触部位形成底座段，所述的底座段的直径大于上压冲子段的下底面直径；所述底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.5％～0.8％；

所述的阴模沿周向分设多个轴向通道，所述的轴向通道设置方向与阴模的轴向平行，所述的轴向通道靠近阴模内壁设置若干个连续的凹腔，所述的凹腔通过通气孔与阴模内壁导通；

所述的阴模外侧设置可与压机或外接设备连接的挂耳，实现阴模相对于上压冲子和底座轴向移动；

压制炸药时，炸药间的残余气体从通气孔进入凹腔，并经过轴向通道排出到模具外；

该工艺包括：

步骤一：装配炸药压制成型模具：依次装配阴模、底座、基座和下压冲子，通过挂耳将装配好的模具装配到压机上，固定锁扣；缓慢装填炸药，并垂直底座放入上压冲子，并将上压冲子固定到压机上，保持上压冲子在阴模的中心位置，并与阴模同轴；

步骤二，炸药压制成型：将炸药压制成型模具放入密闭腔内，抽真空驱除空气后加入氮气至1个大气压；设置压机压力，开始抽气，在真空常温条件下开启压机，对炸药压制成型模具施压，上压冲子缓慢下压，炸药间的残余气体从气孔进入凹腔，并经过气体通道排出到炸药压制成型模具外，卸去真空，保压10s到180s，炸药压制成型；

步骤三，退模：控制压机压力，将炸药压制成型模具中的上压冲子压力降低到100Pa～300Pa，固定上压冲子；去掉固定底座和基座的锁扣，启动下压冲子，通过下压冲子保持上压冲子压力100Pa～300Pa；通过挂耳提升阴模后，固定阴模，去掉底座和下压冲子，通过上压冲子挤压炸药，完成炸药退模；

步骤四，整形：根据炸药尺寸要求对炸药药柱进行车削整形处理。

具体的，所述的凹腔的形状为半圆形，半径为0.5～1.0mm。

具体的，所述的通气孔为的形状为圆柱形，通气孔与所述阴模的轴向垂直设置，通气孔的直径小于1.0mm，长度小于1mm。

具体的，所述的凹腔与通气孔一一对应联通设置。

更具体的，步骤三中，通过挂耳提升阴模，提升距离为炸药长度的0.5％～1.0％，提升速率小于1mm/min。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)炸药点火是氧化还原反应，本发明中以氮气替换空气，减小空气中的氧氛围，进而消除在挤压过程中游离氧对炸药分解作用的催化；

(2)传统的压装工艺只能减小造型粉之间的空气，而不能消除造型粉中的粘结剂与炸药颗粒之间的界面层中的空气，本发明消除了粘结剂与炸药颗粒之间的界面层中的空气；炸药表面和炸药内部质量完好；

(3)本发明涉及卸去真空并保压后将上压冲子压力降低到100Pa～300Pa时，固定上压冲子，再去掉固定底座和基座的锁扣，启动下压冲子，通过下压冲子保持上压冲子压力100Pa～300Pa，通过挂耳提升阴模，提升距离为炸药长度的0.5％～1.0％，提升速率小于1mm/min。该过程能减小应力快速释放，进而保证药柱的完整性。

附图说明

图1本发明炸药压制成型模具结构示意图；

图中各个标号的含义为：

1、上压冲子；2、阴模；2-1、挂耳；3、底座；4、基座；5、下压冲子；6、炸药；7、轴向通道；8、凹腔；8-1、通气孔；9、锁扣。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

炸药是否能够压制成型，主要取决于两个因素，内因是炸药的赋形性，外因是炸药的压制条件，即炸药压制的工艺条件和压制的工艺模具。

在满足炸药使用要求的条件下，可以改变炸药的配方配比或者炸药的包覆性能，以提高炸药的耐压能力。一旦炸药配方确定，炸药的压制工艺条件和压制的工艺模具就决定了炸药的成型性。炸药的赋形性与自身的包覆和耐压性能有关。而采用热压工艺之所以能够提高炸药的成形压力阈值，主要原因除了高温条件下炸药表面的粘结剂软化或者塑化，包覆更加均匀外，还有一个因素是高温条件下炸药间的气体膨胀，单位体积内的气体含量减小，提高了炸药的耐压性能。

本发明的构思是：采用气体溢出的技术途径，提高炸药的密实性，同时释放残余应力，则能够减小甚至消除退模后的破裂隐患。在压制前进行气体交换，抽去空气，加入氮气，在阴模上设计导气通道，通过通气孔排除体系内的气体。

实施例1：

遵从上述技术方案，本实施例给出一种炸药压制成型工艺，包括采用炸药压制成型模具进行炸药压制，炸药压制成型模具包括基座4、依次设置在基座4上的底座3和阴模2，阴模2套设在底座3上，且阴模2顶端穿设有与阴模2同轴的上压冲子1，阴模2可相对于上压冲子1和底座3轴向移动，基座4内沿轴向设置可以产生向上压力的下压冲子5，上压冲子1和下压冲子5产生相对的压力，进行炸药6的压制；

上压冲子1的形状为圆柱体和圆台一体成型的形状，圆柱体与圆台的上底面连接，圆台的下底面与底座3之间形成用于放置炸药6的炸药段，圆台的侧面与下底面之间的内夹角为α，圆台的侧面与下底面之间与阴模2相接触处设有倒圆角β，α为27°～67°，β为r0.5～r2；

上压冲子1与阴模2内壁相接触处部位形成上压冲子段，底座3与阴模2内壁相接触部位形成底座段，底座段的直径大于上压冲子段的下底面直径；所述底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.5％～0.8％；

阴模2沿周向分设多个轴向通道7，轴向通道7设置方向与阴模2的轴向平行，轴向通道7靠近阴模2内壁设置若干个连续的凹腔8，凹腔8通过通气孔8-1与阴模2内壁导通；

阴模2外侧设置可与压机或外接设备连接的挂耳2-1，实现阴模2相对于上压冲子1和底座3轴向移动；挂耳2-1数量至少为4个，分别两两一组对称设置在阴模2外壁凸出结构上，所述挂耳2-1设置方向与阴模2轴向平行。

压制炸药6时，炸药6间的残余气体从通气孔8-1进入凹腔8，并经过轴向通道7排出到模具外。在本实施例中，上压冲子段的下底面直径113.5为mm，高度为100mm；炸药段高度为100mm，炸药段轴向向下直径尺寸逐渐变大，炸药段中心直径为114mm；底座段直径为114.3mm，高度为30mm。优选的，上压冲子1、阴模2和底座3的材质均铍青铜。

该工艺包括：

步骤一：装配炸药6压制成型模具：制备配比为80％奥克托金/15％Al/5％粘结剂的复合炸药6颗粒，依次装配阴模2、底座3、基座4和下压冲子5，通过挂耳2-1将装配好的模具装配到压机上，固定锁扣9；缓慢装填炸药6，并垂直底座3放入上压冲子1，并将上压冲子1固定到压机上，保持上压冲子1在阴模2的中心位置，并与阴模2同轴；

步骤二，炸药6压制成型：

1)将炸药6压制成型模具放入密闭腔内，抽真空驱除空气后加入氮气至1个大气压；设置压机压力260Mpa，真空度-0.085MPa，温度室温，下压速度5mm/min；开启压机预热30min；对炸药6压制成型模具施压，上压冲子1缓慢下压，炸药6间的残余气体从气孔进入凹腔8，并经过气体通道排出到炸药6压制成型模具外；

2)卸去真空，保压10s到180s，炸药6压制成型；

步骤三，退模：

1)控制压机压力，将炸药6压制成型模具中的上压冲子1压力降低到200Pa，固定上压冲子1；

2)去掉固定底座3和基座4的锁扣9，启动下压冲子5，通过下压冲子5保持上压冲子1压力100Pa～300Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的0.8％，0.8mm，提升速率小于1mm/min；

3)通过挂耳2-1固定阴模2，去掉底座3和下压冲子5，通过上压冲子1挤压炸药6，完成炸药6退模；

步骤四，整形：

根据炸药6尺寸要求对炸药6药柱进行车削整形处理。将压制成型并退模的炸药6坯件自然放置24h，释放内应力后进行车削整形，修整成直径114mm，长度100mm的炸药6药柱；因炸药6脱模后应力释放，炸药6在自由面尺寸膨胀，原直径和长度分别大于114mm和100mm。

具体的，凹腔8的形状为半圆形，半径为0.5～1.0mm。通气孔8-1为的形状为圆柱形，通气孔8-1与所述阴模2的轴向垂直设置，通气孔8-1的直径小于1.0mm，长度小于1mm。具体的，凹腔8与通气孔8-1一一对应联通设置。

更具体的，步骤三中，通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的0.5％～1.0％，提升速率小于1mm/min。

本实施例采用该炸药6压制成型工艺，将配比为80％奥克托金/15％Al/5％粘结剂低比压成型炸药6进行冷压高比压压制成型。在室温条件下压制及退模，药柱完整，可以实现冷压高比压退模，药柱耐受断裂压力增加130MPa，炸药6表面和炸药6内部质量完好。

对比采用普通工艺和模具与本发明的工艺在室温下压制和退模，结果如下表所示。

表1实施效果表

实施例2

同实施例1，不同的是采用本发明压制JH-14炸药6造型粉，药量3g，设计上压冲子1为铍青铜，内夹角α为27°，倒圆角β大小为r0.5，底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.5％；

步骤三中，上压冲子1压力降低到100Pa，固定上压冲子1；通过下压冲子5保持上压冲子1压力100Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的0.5％，0.5mm，提升速率小于1mm/min；压制后的药柱完整，炸药6表面和炸药6内部质量完好。

实施例3

同实施例1，不同的是采用本发明压制JH-14炸药6造型粉，药量3g，设计上压冲子1为铍青铜，内夹角α为67°，倒圆角β大小为r2，底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.6％。

步骤三中，上压冲子1压力降低到150Pa，固定上压冲子1；通过下压冲子5保持上压冲子1压力150Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的0.6％，0.6mm，提升速率小于1mm/min；压制后的药柱完整，炸药6表面和炸药6内部质量完好。

实施例4

同实施例1，不同的是采用本发明压制JH-14炸药6造型粉，药量3g，设计上压冲子1为铍青铜，内夹角α为35°，倒圆角β大小为r0.7，底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.8％。

步骤三中，上压冲子1压力降低到200Pa，固定上压冲子1；通过下压冲子5保持上压冲子1压力200Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的0.9％，0.9mm，提升速率小于1mm/min；压制后的药柱完整，炸药6表面和炸药6内部质量完好。

实施例5

同实施例1，不同的是采用本发明压制JH-14炸药6造型粉，药量3g，设计上压冲子1为铍青铜，内夹角α为58°，倒圆角β大小为r0.6，底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.7％。

步骤三中，上压冲子1压力降低到260Pa，固定上压冲子1；通过下压冲子5保持上压冲子1压力260Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的0.9％，0.9mm，提升速率小于1mm/min；压制后的药柱完整，炸药6表面和炸药6内部质量完好。

实施例5

同实施例1，不同的是采用本发明压制JH-14炸药6造型粉，药量3g，设计上压冲子1为铍青铜，内夹角α为60°，倒圆角β大小为r1，底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.65％。

步骤三中，上压冲子1压力降低到300Pa，固定上压冲子1；通过下压冲子5保持上压冲子1压力300Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的1.0％，1.0mm，提升速率小于1mm/min；压制后的药柱完整，炸药6表面和炸药6内部质量完好。

对比例1

同实施例1，不同的是步骤三中，上压冲子1压力降低到50Pa，固定上压冲子1；通过下压冲子5保持上压冲子1压力50Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的0.4％，提升速率小于1mm/min；压制后的药柱缺损，炸药6表面和炸药6内部存在点火隐患。

对比例2

同实施例1，不同的是步骤三中，上压冲子1压力降低到350Pa，固定上压冲子1；通过下压冲子5保持上压冲子1压力350Pa；通过挂耳2-1提升阴模2，提升距离为炸药6长度的1.2％，提升速率小于1mm/min；压制后，存在高概率的摩擦及点火可能性。存在安全隐患。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种炸药压制成型工艺，其特征在于，包括采用炸药压制成型模具进行炸药(6)压制，所述的炸药压制成型模具包括基座(4)、依次设置在基座(4)上的底座(3)和阴模(2)，所述的阴模(2)套设在底座(3)上，且阴模(2)顶端穿设有与阴模(2)同轴的上压冲子(1)，所述的阴模(2)可相对于上压冲子(1)和底座(3)轴向移动，所述的基座(4)内沿轴向设置可以产生向上压力的下压冲子(5)，所述的上压冲子(1)和下压冲子(5)产生相对的压力，进行炸药(6)的压制；

所述的上压冲子(1)的形状为圆柱体和圆台一体成型的形状，所述的圆柱体与圆台的上底面连接，所述的圆台的下底面与所述的底座(3)之间形成用于放置炸药(6)的炸药段，所述的圆台的侧面与下底面之间的内夹角为α，圆台的侧面与下底面之间与阴模(2)相接触处设有倒圆角β，所述的α为27°～67°，所述的β为r0.5～r2；

所述的上压冲子(1)与阴模(2)内壁相接触处部位形成上压冲子段，所述的底座(3)与阴模(2)内壁相接触部位形成底座段，所述的底座段的直径大于上压冲子段的下底面直径；所述底座段与上压冲子段的下底面的直径差值为炸药段中心直径的0.5％～0.8％；

所述的阴模(2)沿周向分设多个轴向通道(7)，所述的轴向通道(7)设置方向与阴模(2)的轴向平行，所述的轴向通道(7)靠近阴模(2)内壁设置若干个连续的凹腔(8)，所述的凹腔(8)通过通气孔(8-1)与阴模(2)内壁导通；

所述的阴模(2)外侧设置可与压机或外接设备连接的挂耳(2-1)，实现阴模(2)相对于上压冲子(1)和底座(3)轴向移动；

压制炸药(6)时，炸药(6)间的残余气体从通气孔(8-1)进入凹腔(8)，并经过轴向通道(7)排出到模具外；

该工艺包括：

步骤一：装配炸药(6)压制成型模具：依次装配阴模(2)、底座(3)、基座(4)和下压冲子(5)，通过挂耳(2-1)将装配好的模具装配到压机上，固定锁扣(9)；缓慢装填炸药(6)，并垂直底座(3)放入上压冲子(1)，并将上压冲子(1)固定到压机上，保持上压冲子(1)在阴模(2)的中心位置，并与阴模(2)同轴；

步骤二，炸药(6)压制成型：将炸药(6)压制成型模具放入密闭腔内，抽真空驱除空气后加入氮气至1个大气压；设置压机压力，开始抽气，在真空常温条件下开启压机，对炸药(6)压制成型模具施压，上压冲子(1)缓慢下压，炸药(6)间的残余气体从气孔进入凹腔(8)，并经过气体通道排出到炸药(6)压制成型模具外，卸去真空，保压10s到180s，炸药(6)压制成型；

步骤三，退模：控制压机压力，将炸药(6)压制成型模具中的上压冲子(1)压力降低到100Pa～300Pa，固定上压冲子(1)；去掉固定底座(3)和基座(4)的锁扣(9)，启动下压冲子(5)，通过下压冲子(5)保持上压冲子(1)压力100Pa～300Pa；通过挂耳(2-1)提升阴模(2)后，固定阴模(2)，去掉底座(3)和下压冲子(5)，通过上压冲子(1)挤压炸药(6)，完成炸药(6)退模；

步骤四，整形：根据炸药(6)尺寸要求对炸药(6)药柱进行车削整形处理。

2.如权利要求1所述的炸药压制成型工艺，其特征在于，所述的凹腔(8)的形状为半圆形，半径为0.5～1.0mm。

3.如权利要求1所述的炸药压制成型工艺，其特征在于，所述的通气孔(8-1)为的形状为圆柱形，通气孔(8-1)与所述阴模(2)的轴向垂直设置，通气孔(8-1)的直径小于1.0mm，长度小于1mm。

4.如权利要求1所述的炸药压制成型工艺，其特征在于，所述的凹腔(8)与通气孔(8-1)一一对应联通设置。

5.如权利要求1所述的炸药压制成型工艺，其特征在于，步骤三中，通过挂耳(2-1)提升阴模(2)，提升距离为炸药(6)长度的0.5％～1.0％，提升速率小于1mm/min。

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