CN114456020A

CN114456020A - 一种过渡层材料、应用及改善战斗部装药内部应力的工艺

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Publication number: CN114456020A
Application number: CN202111613733.9A
Authority: CN
Inventors: 刁小强; 陶俊; 王晓峰; 徐洪涛; 方学谦; 戴致鑫; 邢晓玲; 韩仲熙
Original assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Current assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: CN114456020B

Abstract

本发明公开了一种过渡层材料、应用及改善战斗部装药内部应力的工艺，包括以下原料组分：复合改性材料和金属粉，以质量百分比计，复合改性材料10％～30％，金属粉70％～90％；所述复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比(1～5):1组成；所述金属粉为球磨铝粉，粒径为40～60μm。本发明的过渡层材料，其选用的顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物组成的复合改性材料，以及球磨铝粉，均为混合炸药常用材料，来源广泛，并与炸药、壳体有良好的相容性；该过渡层材料具有模量小、易压缩变形的性质，可有效降低异型结构战斗部温度试验过程中产生的装药内部应力；从而达到减少或消除装药缺陷的目的。适用于混合炸药在异型结构弹体内的高质量装药。

Description

一种过渡层材料、应用及改善战斗部装药内部应力的工艺

技术领域

本发明涉及一种过渡层材料，可用于填充异型结构战斗部底部，相比未填充过渡层的战斗部装药，可有效改善装药内部应力。

背景技术

对于异型结构战斗部而言，尤其是以“口小肚大”型的杀爆弹药战斗部为典型例，其战斗部装药通过高温试验后，往往出现底隙或裂纹等装药疵病。其原因在于：在弹体加热过程中，装药发生热膨胀，其内部膨胀应力达到数十MPa以上，作用在弹体顶部垫层上使垫层发生压缩变形，与此同时，装药在弹体内部相对壳体向上运动，由于壳体顶部为收口结构，所以在装药相对壳体向上运动过程中，在装药与壳体的接触面上发生强烈挤压作用，导致装药产生塑性变形，使装药局部强化，从而导致装药被“卡”在弹体顶部。当环境温度下降后，装药从热膨胀状态收缩，由于膨胀后装药被“卡”在弹体顶部，无法恢复原状，内部的收缩应力在装药内部从上而下层层传递，最终导致装药缺陷产生，如底部出现底隙，或局部出现裂纹。装药缺陷在炮击过程中可能导致膛炸，对弹药的发射安全性带来严重的安全隐患。因此，降低弹体装药在温度试验过程中产生的内应力，是改善装药缺陷产生的重要手段。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种改善异型结构战斗部装药内部应力的过渡层材料。

为实现上述目的，本发明公开了以下技术方案：

一种过渡层材料，包括以下原料组分：复合改性材料和金属粉，以质量百分比计，所述复合改性材料10％～30％，所述金属粉70％～90％；

所述复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比(1～5):1组成；

所述金属粉为球磨铝粉，粒径为40～60μm。

进一步的，包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料20％，金属粉80％；

所述复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比3:1组成。

本发明还公开所述的过渡层材料用于改善异型结构战斗部装药内部应力的应用。

进一步的，所述异型结构战斗部的口部直径φ1为40～80mm，底部直径φ2为80～120mm，高度为150～300mm。

一种采用本发明所述的过渡层材料改善异型结构战斗部装药内部应力的工艺，包括：

选用口部直径φ1为40～80mm，底部直径φ2为80～120mm，高度为150～300mm的异型结构战斗部模拟弹，并在所述异型结构战斗部模拟弹的弹体口部和异型结构战斗部模拟弹的底部装配压力传感器；接着在异型结构战斗部模拟弹的底部放入40～200g所述过渡层材料，采用分次压制工艺进行RL-F炸药装药，压制工艺参数：压力150Mpa、分五次压制，控制最终平均装药密度1.65～1.75g/cm³。

进一步的，所述过渡层材料包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料20％，金属粉80％；

所述复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比3:1组成，金属粉选用FLQ355A铝粉。

具体的，所述RL-F炸药包括质量百分比为钝化黑索金78.5％、铝粉20％和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物1.5％。

本发明的与现有技术相比具有以下技术效果：

本发明的一种过渡层材料，其选用的顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(EVA树脂)组成的复合改性材料，以及球磨铝粉，均为混合炸药常用材料，来源广泛，并与炸药、壳体有良好的相容性；

该过渡层材料具有模量小、易压缩变形的性质，可有效降低异型结构战斗部温度试验过程中产生的装药内部应力；从而达到减少或消除装药缺陷的目的；

通过调节过渡层材料中球磨铝粉含量，使其能够达到或接近实际装药密度，不会由于密度过低、过高而使探伤检测时对结果造成误判。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1表示试验用“口小肚大”型异型结构模拟弹；

图2表示实施例1未添加过渡层的温度试验过程应力实时测量结果；

图3表示实施例1添加过渡层的温度试验过程应力实时测量结果；

图4表示实施例2未添加过渡层的温度试验过程应力实时测量结果；

图5表示实施例2添加过渡层的温度试验过程应力实时测量结果。

具体实施方式

任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，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。

本发明在弹体内部底部加入一种与炸药、壳体材料相容、与装药密度接近，并且模量小、易压缩变形的过渡材料，来降低弹体在温度试验过程中产生的内应力，从而达到改善装药缺陷的目的。实施例中，采用RL-F炸药，利用“口小肚大”型异型结构模拟弹进行分次压制装药成型，在模拟弹顶部和底部装配传感器，对温度实验过程中装药产生的应力进行实时测量，对比未装填过渡层材料和装填过渡层材料后产生的应力。

本发明所用实验试剂均市售可得。

本发明公开一种过渡层材料，包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料10％～30％，金属粉70％～90％；

其中，所述复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比(1～5):1组成；

所述金属粉为球磨铝粉，粒径为40～60μm。

采用复合材料是为了改善材料本身强度，纯的顺丁橡胶偏软，乙烯－醋酸乙烯酯共聚物偏硬；所述金属粉为球磨铝粉，实施例中采用的铝粉规格为FLQ355A，其粒度D50大概为50微米左右，选用铝粉的原则为与装药所用炸药(实施例为RL-F炸药)其中含有的铝粉规格一致，选用不同炸药装药，过渡层采用的铝粉规格也随之变化。加入铝粉的目的，一是调节过渡层材料密度使其尽量与实际装药密度一致(复合改性材料为高分子密度较低)，一是调节整体材料的强度；

所述的过渡层材料的制备方法为：将顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物加入烧杯中，加入适量石油醚溶剂，加热搅拌溶解，完全溶解后将铝粉加入，搅拌混合均匀后从烧杯倒出，待溶剂挥发物料呈泥团或粘稠泥浆状后，过8～12目筛或造粒机制备成颗粒状物料备用。

结合附图1所示，本发明采用所述的过渡层材料改善异型结构战斗部装药内部应力的工艺，包括：

选用口部直径φ1为40～80mm，底部直径φ2为80～120mm，高度为150～300mm的异型结构战斗部模拟弹，并在所述异型结构战斗部模拟弹的弹体口部和异型结构战斗部模拟弹的底部装配压力传感器；接着在异型结构战斗部模拟弹的底部放入40～200g(不超过整体装药质量的5％)所述过渡层材料，采用分次压制工艺进行RL-F炸药装药，压制工艺参数：压力150Mpa、分五次压制，控制最终平均装药密度1.65～1.75g/cm³，一般为1.7g/cm³。

过渡层材料量的选择为：不尽可能减少对爆炸威力的影响，过渡层作为一种惰性材料其质量不应超过整弹装药量的5％。整弹装药量是指包括过渡层材料和炸药的总装药量。

实施例1：

本实施例公开一种过渡层材料，包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料20％，金属粉80％；所述复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比3:1组成。

本实施例公开的过渡层材料用于改善异型结构战斗部装药内部应力的应用。

进一步的，采用所述的过渡层材料改善异型结构战斗部装药内部应力的工艺，包括：

结合附图1所示，选用口部直径φ1为40mm，底部直径φ2为80mm，高度为150mm的异型结构战斗部模拟弹，并在所述异型结构战斗部模拟弹的弹体口部和异型结构战斗部模拟弹的底部装配压力传感器；接着在异型结构战斗部模拟弹的底部放入40g所述过渡层材料，采用分次压制工艺进行RL-F炸药装药，压制工艺参数：压力150Mpa、分五次压制，前三次每次压制的炸药药量为250g，后两次为125g，控制最终平均装药密度1.7g/cm³。在实施例中总装药量1000g。

本实施例选用的过渡层材料包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料20％，金属粉80％；复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比3:1组成，金属粉选用FLQ355A铝粉。

所述RL-F炸药包括质量百分比为钝化黑索金78.5％、铝粉20％和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物1.5％。

本实施例还给出在底部不装填过渡层材料作为对照组，然后直接采用分次压制工艺进行RL-F炸药装药，工艺参数：压力150Mpa、分五次压制，控制最终平均装药密度1.70g/cm³；

装药后两发模拟弹同时进行高温试验：升温至65℃保温，再自然降至室温，对温度试验过程中装药内应力反馈到顶部和底部的压力进行实时测量，并对顶部和底部压力最大值进行对比，结果如表1所示：

表1添加过渡层前后内部应力对比

可以看出，采用本发明的过渡层材料装填模拟弹后，在温度实验过程中，添加过渡层的装药，其产生的内应力反馈出的最大顶部应力和最大底部应力，均显著小于未添加过渡层的装药。

从图2和图3曲线图可以看出的是，添加过渡层后曲线的斜率明显缓和，表明压力上升过程变缓。峰值减小和斜率变缓，都对减小异型结构战斗部的内部应力，改善装药缺陷有益。

实施例2

本实施例中，选用口部直径φ1为80mm，底部直径φ2为120mm，高度为300mm的异型结构战斗部模拟弹，并在所述异型结构战斗部模拟弹的弹体口部和异型结构战斗部模拟弹的底部装配压力传感器；接着在异型结构战斗部模拟弹的底部放入200g所述过渡层材料，采用分次压制工艺进行RL-F炸药装药，压制工艺参数：压力150Mpa、分五次压制，前三次每次压制的炸药药量为1200g，后两次为700g，控制最终平均装药密度1.7g/cm³。在实施例中总装药量5000g。

本实施例选用的过渡层材料包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料15％，金属粉85％；复合改性材料由顺丁橡胶和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物以质量比4:1组成，金属粉选用FLQ355A铝粉。

装药后两发模拟弹同时进行高温试验：升温至65℃保温，再自然降至室温，对温度试验过程中装药内应力反馈到顶部和底部的压力进行实时测量，并对顶部和底部压力最大值进行对比，结果如表2所示：

表2添加过渡层前后内部应力对比

从图4和图5曲线图同样可以看出，添加过渡层后曲线的斜率明显缓和，表明战斗部内顶部和底部的压力上升过程变缓。峰值减小和斜率变缓，都对减小异型结构战斗部的内部应力，改善整体的装药缺陷有益。

在上列实施例，对本发明的目的、技术方案和有点进行了进一步地详细说明，所应说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

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

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，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

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

Claims

1.一种过渡层材料，包括以下原料组分：复合改性材料和金属粉，其特征在于，以质量百分比计，所述复合改性材料10％～30％，所述金属粉70％～90％；

所述金属粉为球磨铝粉，粒径为40～60μm。

2.根据权利要求1所述的过渡层材料，其特征在于，包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料20％，金属粉80％；

3.权利要求1或2所述的过渡层材料用于改善异型结构战斗部装药内部应力的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述异型结构战斗部的口部直径φ1为40～80mm，底部直径φ2为80～120mm，高度为150～300mm。

5.一种采用权利要求1或2所述的过渡层材料改善异型结构战斗部装药内部应力的工艺，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述过渡层材料包括以下原料组分：以质量百分比计，复合改性材料20％，金属粉80％；

7.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述RL-F炸药包括质量百分比为钝化黑索金78.5％、铝粉20％和乙烯－醋酸乙烯酯共聚物1.5％。