CN114591120A - 一种适用于浇注pbx的声共振原位装药方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，包括如下步骤：对战斗部壳体进行容量扩展，将炸药和粘结剂加入到容量扩展后的战斗部壳体中，然后加入溶剂润湿，将装有物料的战斗部壳体作为一个整体固定在声共振台面上，开始声共振设备，物料依次经过润湿、形成球团、球团长大、剪切稀化过程，待物料充分混合均匀后，在振动状态下通过真空处理去除物料中的溶剂，在声共振混合装药工序之后通过切割冒口去除壳体扩展部分，获得装填完整的装药件。该方法利用声共振技术实现炸药混合的同时在壳体内原位装药成型，可以通过一个工序替代混合和浇注两个工序，实现异型战斗部壳体的一次混合装药成型。

Description

一种适用于浇注PBX的声共振原位装药方法
技术领域
本发明属于炸药制造领域，具体涉及一种适用于浇注PBX的声共振原位装药方法。
背景技术
随着科学技术的发展和导弹等新型武器的需要，高聚物作为粘结剂越来越广泛地用于混合炸药，制成浇注型高聚物粘结炸药(PBX)，它是一种以高聚物粘接体系为基的混合炸药，主要组分包括单质炸药、氧化剂、金属燃烧剂、粘接剂及功能助剂等，是一种高粘度多组分的复合含能材料，在火炸药领域得到广泛应用，是未来武器弹药发展中最重要的装药种类，也是TNT基熔铸炸药的升级换代产品。但是，浇注PBX目前并没有大量应用到我国战斗部批量化装药中，主要原因是其装药效率远不及熔铸炸药，不适合小药量大批量的装药。
在浇注PBX的装药工艺技术方面，目前相对成熟的是捏合浇注工艺，捏合获得成分均匀的药浆后将药浆浇注入战斗部壳体中，然后固化成型。捏合机混合工艺对于高粘度炸药的混合效果和安全性有所欠缺一直是限制炸药固含量进一步提升的瓶颈，浇注工艺受到药浆流动性、流平性和操作人员熟练度的制约难以保证质量一致性，同时捏合浇注分工序也带来工序流转的低效和现场人员的居高不下，浇注工序成为浇注PBX装药效率提升的瓶颈。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，该方法利用声共振技术实现炸药混合的同时在壳体内原位装药成型，可以通过一个工序替代混合和浇注两个工序，实现异型战斗部壳体的一次混合装药成型，这对于提高浇注PBX的装药效率，推进浇注PBX在战斗部批量化装药中的应用具有重要意义。
为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：
一种适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，包括如下步骤：对战斗部壳体进行容量扩展，将炸药和粘结剂加入到容量扩展后的战斗部壳体中，然后加入溶剂润湿，将装有物料的战斗部壳体作为一个整体固定在声共振台面上，开始声共振设备，物料依次经过润湿、形成球团、球团长大、剪切稀化过程，待物料充分混合均匀后，在振动状态下通过真空处理去除物料中的溶剂，在声共振混合装药工序之后通过切割冒口去除壳体扩展部分，获得装填完整的装药件。
其中，所述的炸药、热固性粘结剂和溶剂可采用一次性投料，也可采用分段投料，将液相组分覆盖在固相粉体组分上表面。对于含铝炸药，考虑到安全，可采用分段投料以避免单质炸药和金属粉体的直接接触摩擦。
所述的容量扩展设计是指在战斗部壳体顶端做一定量的延伸，并将扩展部分与壳体牢固连接，作为一个整体固定在声共振台面上进行声共振混合，并在声共振混合工序之后通过切割冒口进行去除。
进一步的技术方案为，所述炸药选自RDX、HMX、CL-20中的一种或多种，所述粘结剂为端羟基聚丁二烯、季戊四醇丙烯醛树脂中的一种或多种，溶剂为苯乙烯、乙酸乙酯中的一种或多种。
进一步的技术方案为，所述炸药与粘结剂的质量比为不低于9:1。
进一步的技术方案为，所述战斗部壳体固定在声共振台面上后开机，于频率30Hz、加速度30g、温度40～60℃下混合5～8min；停机，将壳体内壁和顶盖上附着的炸药粉体刮下；再次开机，于频率60Hz、加速度60g、温度40～60℃下混合10～15min。
进一步的技术方案为，所述真空处理的条件为频率60Hz、加速度60g、温度40～60℃下抽真空至少10min。
下面对本发明做进一步的解释说明。
声共振原位装药技术并非简单的采用壳体作为容器进行声共振混合，而是基于声共振技术的全新装药工艺。声共振原位装药可以通过一个工序替代混合和浇注两个工序，实现异型战斗部壳体的一次混合装药成型，还需要解决一些新的关键技术问题，如原材料粉体松装密度与混合后药浆密度之间的巨大差异带来的装药填充率问题，混合进入药浆的溶剂和空气带来的装药内部孔隙和装填致密性问题等。
在本发明的方法中，混合装药工序可根据物料状态划分为多个特征阶段，如浸润阶段、弹性跳动阶段、剪切稀化阶段、真空处理阶段等。不同工艺阶段表现出不同的安全风险，如润湿阶段的静电积聚、弹性跳动阶段的机械撞击、剪切稀化阶段的药浆发热、真空处理阶段的药浆沸腾等。声共振原位装药主要通过频率、振幅、加速度等振动参数及时间、温度、真空度等工艺参数的调控来获得高质量的装药效果，而这些参数的设置必须要同时考虑将安全风险降低到可控的范围内。
本发明与浇注PBX传统的捏合浇注技术相比，具有以下的有益效果：
本发明方法利用湍流实现浇注PBX的安全高效混合装药，没有旋转机械元件，对物理刺激敏感的炸药具有本质安全的优势；在战斗部壳体内原位装药成型，避免了受炸药流变性和流平性的影响在浇注时容易出现壳体填充不满的质量问题，对炸药配方固含量和装药件壳体内部形状具有广泛的适应性；抛开对手工操作依赖性高的浇注工序，声共振原位装药更容易实现生产全流程的自动化，有效减少现场操作人员，提高装药效率，保证产品的质量一致性。
附图说明
图1为壳体容量扩展设计照片；
图2为浇注PBX声共振原位装药过程照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1：
针对战斗部壳体特点进行容量扩展设计，并将容量扩展部分与壳体牢固连接，作为一个整体盛装原材料。称取单质炸药为RDX 90g，粘接剂为季戊四醇丙烯醛树脂9.7g，固化剂为DES 0.3g，炸药配方组成共计100g，再称取苯乙烯6g作为稀释剂。将炸药配方和稀释剂精确称量并置于壳体中，其中单质炸药粉体置于底层，粘接剂、固化剂和稀释剂覆盖在炸药粉体上表面。将容量扩展的壳体固定在声共振设备台面上，启动声共振设备。于频率30Hz、加速度30g、温度(40～60)℃下混合5min；停机，将壳体内壁和顶盖上附着的炸药粉体刮下；再次开机，于频率60Hz、加速度60g、温度(40～60)℃下混合15min；于频率30Hz、加速度10g、温度(40～60)℃下抽真空至少10min。通过切割冒口去除壳体扩展部分，获得装填完整的装药件。
实施例2：
针对战斗部壳体特点进行容量扩展设计，并将容量扩展部分与壳体牢固连接，作为一个整体盛装原材料。称取单质炸药为RDX 92g，粘接剂为季戊四醇丙烯醛树脂7.7g，固化剂为DES 0.3g，炸药配方组成共计100g，再称取苯乙烯9g作为稀释剂。将炸药配方和稀释剂精确称量并置于壳体中，其中单质炸药粉体置于底层，粘接剂、固化剂和稀释剂覆盖在炸药粉体上表面。将容量扩展的壳体固定在声共振设备台面上，启动声共振设备。于频率30Hz、加速度30g、温度(40～60)℃下混合5min；停机，将壳体内壁和顶盖上附着的炸药粉体刮下；再次开机，于频率60Hz、加速度60g、温度(40～60)℃下混合15min；于频率30Hz、加速度10g、温度(40～60)℃下抽真空至少10min。通过切割冒口去除壳体扩展部分，获得装填完整的装药件。
实施例3：
针对战斗部壳体特点进行容量扩展设计，并将容量扩展部分与壳体牢固连接，作为一个整体盛装原材料。称取单质炸药为RDX 65g，金属燃烧剂为5μm铝粉25g，粘接剂为端羟基聚丁二烯5g，小组分功能助剂共计4.46g，固化剂为TDI 0.54g，炸药配方组成共计100g。不需要稀释剂。将金属燃烧剂和粘接剂精确称量并置于壳体中，其中金属燃烧剂粉体置于底层，粘接剂覆盖在金属燃烧剂粉体上表面，将容量扩展的壳体固定在声共振设备台面上，启动声共振设备。于频率30Hz、加速度30g、温度(40～60)℃下混合3min。停机，将壳体内壁壁和顶盖上附着的炸药粉体刮下，将单质炸药、小组分功能助剂和固化剂精确称量并再次置于混合容器，其中单质炸药粉体置于下层，小组分功能助剂和固化剂覆盖在炸药粉体上表面。启动声共振设备。于频率30Hz、加速度30g、温度(40～60)℃下混合3min；停机，将壳体内壁和顶盖上附着的炸药粉体刮下；再次开机，于频率60Hz、加速度60g、温度(40～60)℃下混合15min；于频率30Hz、加速度10g、温度(40～60)℃下抽真空至少10min。通过切割冒口去除壳体扩展部分，获得装填完整的装药件。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (5)

1.一种适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，其特征在于，包括如下步骤：对战斗部壳体进行容量扩展，将炸药和粘结剂加入到容量扩展后的战斗部壳体中，然后加入溶剂润湿，将装有物料的战斗部壳体作为一个整体固定在声共振台面上，开始声共振设备，物料依次经过润湿、形成球团、球团长大、剪切稀化过程，待物料充分混合均匀后，在振动状态下通过真空处理去除物料中的溶剂，在声共振混合装药工序之后通过切割冒口去除壳体扩展部分，获得装填完整的装药件。
2.根据权利要求1所述的适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，其特征在于，所述炸药选自RDX、HMX、CL-20中的一种或多种，所述粘结剂为端羟基聚丁二烯、季戊四醇丙烯醛树脂中的一种或多种，溶剂为苯乙烯、乙酸乙酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，其特征在于，所述炸药与粘结剂的质量比为不低于9:1。
4.根据权利要求1所述的适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，其特征在于，所述战斗部壳体固定在声共振台面上后开机，于频率30Hz、加速度30g、温度40～60℃下混合5～8min；停机，将壳体内壁和顶盖上附着的炸药粉体刮下；再次开机，于频率60Hz、加速度60g、温度40～60℃下混合10～15min。
5.根据权利要求1所述的适用于浇注PBX的声共振原位装药方法，其特征在于，所述真空处理的条件为频率60Hz、加速度60g、温度40～60℃下抽真空至少10min。
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