RU2723364C1

RU2723364C1 - Electric detonator manufacturing method

Info

Publication number: RU2723364C1
Application number: RU2019135148A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Иванович Воробьев; Максим Валерьевич Епифановский; Сергей Александрович Чевтаев; Алексей Александрович Додонов; Татьяна Эристовна Прохорова
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-06-10

Abstract

FIELD: blasting operations.

SUBSTANCE: invention relates to blasting operations, in particular to development and assembly of electric blasting devices, in particular electric detonators (ED), with exploding film bridge, and can be used in various fields of national economy for detonation of brisant explosives (BE). Proposed method comprises equipping case with explosive material, making initiator together with bridge and electrodes, connecting parts in assembly and subsequent connection of electrode with initiator electrodes. Housing is made simultaneously with reinforced bushing and electrodes. Connection of initiator electrodes with electrodes of housing is performed by cold ultrasonic welding, wherein duration of ultrasonic pulse is selected in range of 250–500 ms, value of current passed through ultrasonic apparatus striker is in range of 70–120 mA, force of welding needle pressing is in range of 50–55 g. Casing electrodes are selected from material compatible for ultrasonic welding with material of initiator electrodes.

EFFECT: invention increases safety of handling and manufacturability of electric fuse.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к взрывным работам, в частности к разработке и сборке электровзрывных устройств, в частности электродетонаторов (ЭД), с взрывающимся пленочным мостиком и может использоваться в различных областях народного хозяйства для подрыва бризантных взрывчатых веществ (БВВ).The invention relates to blasting operations, in particular to the development and assembly of electric explosive devices, in particular electric detonators (ED), with an exploding film bridge and can be used in various areas of the national economy to detonate explosive explosives (explosive explosives).

Задачей, стоящей в рассматриваемой области техники, является улучшение компоновочных характеристик детонаторов с взрывающимся пленочным мостиком, повышение технологичности производства, уменьшение габаритов.The challenge facing the field of technology is to improve the layout characteristics of detonators with an exploding film bridge, increasing the manufacturability of production, reducing the size.

Известен способ изготовления детонаторов по заявке US 2016/0305750 (публик. от 20.10.2016), который включает изготовление инициатора вместе с электродами путем послойного склеивания, соединение частей в сборку путем склеивания с подложкой. Для улучшения сцепления мостика устанавливают промежуточный слой между ним и электродами. Однако, при этом ухудшается технологичность изготовления.A known method of manufacturing detonators according to the application US 2016/0305750 (published on 10.10.2016), which includes the manufacture of the initiator together with the electrodes by layer-by-layer bonding, joining the parts into an assembly by bonding with a substrate. To improve the grip of the bridge, an intermediate layer is installed between it and the electrodes. However, this reduces the manufacturability.

Известен способ изготовления детонатора по патенту CN 108255132 (публик. от 29.06.2018). В этой конструкции подложка и корпус с отверстием под размещения ВВ выполнены литьем под давлением, что более технологично, чем механическая обработка. Однако, данную технологию изготовления нельзя применять, если габариты детонатора очень маленькие.A known method of manufacturing a detonator according to patent CN 108255132 (published from 06/29/2018). In this design, the substrate and the housing with an opening for the placement of explosives are made by injection molding, which is more technologically advanced than machining. However, this manufacturing technology cannot be applied if the dimensions of the detonator are very small.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ изготовления ЭД по патенту US 5370053 (публ. от 06.12.1994), Согласно описанию к патенту US 5370053, способ включает следующие операции. Снаряжение корпуса (колпачка с фланцем) взрывчатым материалом, изготовление инициатора вместе с электродами путем послойного склеивания и последующей выдержки под прессом, соединение частей в сборку путем приклеивания фланца колпачка к инициатору, далее сборка склеивается с подложкой, предварительно изготовленной вместе с электродами, соединение которых с электродами инициатора осуществляют путем пайки. Далее сборку капсулируют. Для снижения индуктивности электроды выполнены тонкими и установлены на плоской поверхности. Прямоугольная пластиковая крышка с центральным отверстием и канавкой надевается на сборку, входит в зацепление с фланцем и приклеивается к взрывающейся фольге. Такое расположение значительно увеличивает площадь склеивания, и любые боковые нагрузки, приложенные к колпачку, передаются на крышку, увеличивая сопротивление конструкций нагрузке. Однако, выполнение электродов тонкими требует дополнительных мер по обеспечению электрической связи с подрывным кабелем.The closest analogue of the claimed invention is a method for manufacturing ED according to patent US 5370053 (publ. From 06.12.1994). According to the description of patent US 5370053, the method includes the following operations. Equipment of the case (cap with a flange) with explosive material, manufacture of the initiator together with the electrodes by gluing in layers and then holding it under a press, connecting the parts to the assembly by gluing the cap flange to the initiator, then the assembly is glued to a substrate prefabricated together with electrodes, the connection of which with the initiator electrodes are carried out by soldering. Next, the assembly is encapsulated. To reduce the inductance, the electrodes are made thin and mounted on a flat surface. A rectangular plastic cover with a central hole and a groove is put on the assembly, engages with the flange and sticks to the exploding foil. This arrangement significantly increases the bonding area, and any lateral loads applied to the cap are transferred to the cap, increasing the load resistance of the structures. However, making the electrodes thin requires additional measures to ensure electrical connection with the subversive cable.

Недостатком наиболее близкого аналога является то, что выполнение пайки на снаряженной сборке не безопасна, может привести к воспламенению, порче продукции, а следовательно, к необходимости применения дополнительных мер по исключению таких ситуаций, накладывает ограничения на выбор взрывчатого материала для обеспечения безопасности, кроме того, технология сборки включает многочисленные операции, которые можно сократить и усовершенствовать.The disadvantage of the closest analogue is that the soldering on the equipped assembly is not safe, can lead to ignition, spoilage of products, and therefore, the need for additional measures to eliminate such situations, imposes restrictions on the choice of explosive material to ensure safety, in addition, assembly technology includes numerous operations that can be reduced and improved.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение безопасности обращения и технологичности изготовления.The technical result of the proposed solution is to increase the safety of handling and manufacturability.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления электродетонатора, включающем снаряжение корпуса взрывчатым материалом, изготовление инициатора вместе с мостиком и электродами, соединение частей в сборку и последующее соединение электродов корпуса с электродами инициатора, новым является то, что, корпус изготавливают одновременно с армированной втулкой и электродами, а соединение электродов инициатора с электродами корпуса осуществляют путем холодной ультразвуковой сварки, при этом длительность ультразвукового импульса выбирают в диапазоне 250-500 мс, величину тока, пропускаемого через стриктер ультразвукового аппарата, - в диапазоне 70-120 мА, усилие прижатия сварочной иглы - в диапазоне 50-55 г, причем электроды корпуса выбирают из материала, совместимого для ультразвуковой сварки с материалом электродов инициатора.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of manufacturing an electric detonator, including equipping the case with explosive material, manufacturing the initiator together with the bridge and electrodes, connecting the parts to the assembly and subsequent connecting the body electrodes to the initiator electrodes, it is new that the case is made simultaneously with a reinforced sleeve and electrodes, and the connection of the initiator electrodes with the electrodes of the housing is carried out by cold ultrasonic welding, while the duration of the ultrasonic pulse is selected in the range of 250-500 ms, the current flow through the stricker of the ultrasonic apparatus is in the range of 70-120 mA, force pressing the welding needle is in the range of 50-55 g, and the body electrodes are selected from a material compatible for ultrasonic welding with the material of the initiator electrodes.

Изготовление корпуса одновременно с армированной втулкой и электродами позволяет снизить количество производственных операций и обеспечить герметичность изделия, обеспечение которой является одним из основных требований, предъявляемых к конструкции. Кроме того, такое соединение повышает прочность конструкции, что приводит к безопасности обращения.The manufacture of the housing simultaneously with a reinforced sleeve and electrodes allows to reduce the number of production operations and ensure the tightness of the product, the provision of which is one of the basic requirements for the design. In addition, this connection increases the structural strength, which leads to safe handling.

Соединение электродов инициатора с электродами корпуса путем холодной ультразвуковой сварки позволяет осуществлять соединение электродов на снаряженной конструкции, а также обеспечить изготовление корпуса с армированной втулкой и электродами одновременно.The connection of the initiator electrodes with the electrodes of the casing by means of cold ultrasonic welding allows the electrodes to be connected on an equipped structure, as well as to ensure the manufacture of a casing with a reinforced sleeve and electrodes simultaneously.

Выбор указанных выше диапазонов длительности ультразвукового импульса, величины тока, пропускаемого через стриктер ультразвукового аппарата, и усилия прижатия сварочной иглы, связан с необходимостью формирования электрического контакта достаточной площади сечения для передачи электрического импульса и надежного соединения по прочности.The choice of the above ranges of the duration of the ultrasonic pulse, the magnitude of the current passed through the stricker of the ultrasonic apparatus, and the pressing force of the welding needle, is associated with the need to form an electrical contact with a sufficient cross-sectional area to transmit an electric pulse and a reliable connection in strength.

Выбор материала электродов корпуса, совместимого для ультразвуковой сварки с материалом электродов инициатора, связан с обеспечением хорошей свариваемости, электропроводностью, износостойкостью, обрабатываемостью, коррозионной стойкостью.The choice of material for the electrodes of the housing, compatible for ultrasonic welding with the material of the electrodes of the initiator, is associated with ensuring good weldability, electrical conductivity, wear resistance, machinability, and corrosion resistance.

На фиг. 1 представлен общий вид детонатора, где: 1 - корпус ДЭМ-С с армированный втулкой 2 и электродами 3; 4 - инициатор; 5 - колпачок; 6 - ВГДНС; 6 крышка; 7 - крышка; 8 - заряд приемный.In FIG. 1 shows a General view of the detonator, where: 1 - DEM-S housing with a reinforced sleeve 2 and electrodes 3; 4 - initiator; 5 - cap; 6 - VGDNS; 6 cover; 7 - a cover; 8 - receiving charge.

Примером конкретного выполнения устройства, изготовленного с помощью заявляемого способа, может служить детонатор электромеханический (ДЭМ-С) высоковольтный, корпус которого изготовлен из полимерного литьевого материала с армированной в корпусе стальной втулкой и бронзовыми электродами. Во втулке установлен алюминиевый колпачок, в который запрессован заряд БВВ из высокодисперсного гексанитростильбена (ВДГНС). Состав разработан ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», на способ его изготовления получен патент RU 2337902 (публик. 10.11.2008). На заряд БВВ установлен инициатор, который выполнен в виде отдельного узла и снабжен электродами из алюминиевой фольги для соединения с электродами ДЭМ. Инициатор разработан ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», получен патент RU 2472103 (публик. 10.01.2013). Инициатор включает взрывающийся пленочный мостик, отделенный от заряда БВВ пластиной с отверстием и полиимидной диэлектрической пленкой ПМФ - 2-ДТП, фрагмент которой в процессе работы ДЭМ-С метается в сторону БВВ и является ударником. Взрывающийся пленочный мостик сформирован путем напыления алюминия на керамическую подложку. При подаче импульса электрического тока к пленочному мостику происходит взрыв последнего. При этом давление расширяющейся плазмы, образованной из материала моста, заставляет ударник двигаться до соударения с зарядом БВВ. Соударение ударника с БВВ вызывает его детонацию, с помощью которой задействуется приемный заряд.An example of a specific implementation of a device manufactured using the proposed method can be an electromechanical detonator (DEM-S) high-voltage, the casing of which is made of polymer cast material with a steel sleeve reinforced in the casing and bronze electrodes. An aluminum cap is installed in the sleeve, into which the charge of explosive substances made of finely dispersed hexanitrostilbene (VDGNS) is pressed. The composition was developed by FSUE RFNC-VNIIEF; the patent RU 2337902 (publ. 10.11.2008) was obtained for the method of its manufacture. An initiator is installed on the charge of the BVV, which is made in the form of a separate unit and is equipped with aluminum foil electrodes for connection with DEM electrodes. The initiator was developed by the Federal State Unitary Enterprise "RFNC-VNIIEF", the patent RU 2472103 (publ. 10.01.2013) was obtained. The initiator includes an exploding film bridge, separated from the charge of the explosive charge plate with a hole and a polyimide dielectric film PMF - 2-DTP, a fragment of which during the operation of the DEM-S rushes toward the explosive force and is a striker. An exploding film bridge is formed by sputtering aluminum onto a ceramic substrate. When an electric current pulse is applied to the film bridge, the latter explodes. In this case, the pressure of the expanding plasma formed from the material of the bridge causes the projectile to move until it collides with the charge of the explosive charge. The collision of a projectile with a BVV causes its detonation, with the help of which the receiving charge is activated.

Способ изготовления ДЭМ-С включает следующие операции.A method of manufacturing a DEM-S includes the following operations.

Изготавливают корпус 1 ДЭМ-С одновременно с армированной втулкой 2 и электродами 3 путем литья полиамидного материала в пресс-форму. Во втулку 2 устанавливают колпачок 3. Снаряжают корпус 1 взрывчатым материалом путем его запрессовки во втулку 2 и колпачок 3 ВДГНС. Изготавливают инициатор 4 вместе с мостиком и электродами 3 по патенту RU 2473040 (публик. 20.01.2013). Инициатор 4 устанавливают на снаряженную втулку 2 корпуса 1, совмещая электроды инициатора 4 с электродами 3 корпуса 1 ДЭМ-С. Соединение электродов инициатора с электродами корпуса 1 осуществляют путем холодной ультразвуковой сварки в местах совмещения электродов. При этом длительность ультразвукового импульса выбирают около 300 мс, величину тока, пропускаемого через стриктер ультразвукового аппарата, - 100 мА, усилие прижатия сварочной иглы - 53 г. Сборку закрывают крышкой 7.A housing 1 DEM-C is made simultaneously with a reinforced sleeve 2 and electrodes 3 by casting polyamide material into a mold. A cap 3 is installed in the sleeve 2. The body 1 is equipped with explosive material by pressing it into the sleeve 2 and the cap 3 of the VDGNS. An initiator 4 is made together with a bridge and electrodes 3 according to patent RU 2473040 (publ. 20.01.2013). The initiator 4 is installed on the equipped sleeve 2 of the housing 1, combining the electrodes of the initiator 4 with the electrodes 3 of the housing 1 DEM-S. The connection of the initiator electrodes with the electrodes of the housing 1 is carried out by cold ultrasonic welding in the places where the electrodes are aligned. In this case, the duration of the ultrasonic pulse is chosen to be about 300 ms, the current flowing through the stricker of the ultrasonic apparatus is 100 mA, the pressing force of the welding needle is 53 g. The assembly is closed with cover 7.

Т.о., заявляемый способ изготовления электродетонатора позволяет существенно снизить количество технологических операций, обеспечив надежный электрический контакт и безопасность обращения.Thus, the inventive method of manufacturing an electric detonator can significantly reduce the number of technological operations, ensuring reliable electrical contact and safe handling.

Claims

A method of manufacturing an electric detonator, including equipping the case with explosive material, manufacturing the initiator together with the bridge and electrodes, connecting the parts to the assembly and subsequent connecting the body electrodes to the initiator electrodes, characterized in that the case is made simultaneously with a reinforced sleeve and electrodes, and the connection of the initiator electrodes to the electrodes the cases are carried out by cold ultrasonic welding, while the duration of the ultrasonic pulse is selected in the range of 250-500 ms, the current transmitted through the stricker of the ultrasonic apparatus is in the range of 70-120 mA, the pressure of the welding needle is in the range of 50-55 g, the electrodes of the housing are selected from a material compatible for ultrasonic welding with the material of the initiator electrodes.