一种减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法

摘要

本发明公开了一种减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法，在成熟模压成型工艺的技术基础上，引入温度逆向补偿法，即设置底座温度高于模套温度，模套温度高于上冲头温度，相邻的底座温度和模套温度、模套温度与上冲头温度之间的温度差值，即温度梯度大于5℃，不高于15℃。本发明主要采用组合温度逆向补偿办法，即提高底座温度，使其高于模套温度，模套温度高于冲头温度。通过温度补偿的办法减少药柱成型时上下端面的温度差引起的热应力，进一步适度补偿大长径比药柱由于摩擦而减少的有效压力。该办法不仅可以减少药柱内部裂纹，又能有效改善药柱内部均匀性。

权利要求

1.一种减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法，其特征在于：在成熟模压成型工艺的技术基础上，引入温度逆向补偿法，即设置底座温度高于模套温度，模套温度高于上冲头温度，相邻的底座温度和模套温度、模套温度与上冲头温度之间的温度差值，即温度梯度大于5℃，不高于15℃；控制加载过程中升泄压速率不超过3MPa/min。

2.根据权利要求1所述减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法，其特征在于：控制冷却温度为比室温高10℃～25℃，控制冷却速率为不超过5℃/h，冷却温度为炸药部件压制退模后的温度。

3.根据权利要求1所述减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法，其特征在于：所述的PBX为黑索今基PBX。

4.根据权利要求3所述减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法，其特征在于：所述大长径比是长径比超过1:1。

说明书

一种减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种减少炸药成型件内部裂纹的方法，具体涉及一种减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法，属于炸药成型技术领域。

背景技术

[0002] 大长径比温度敏感型压装型高聚物粘结炸药(PBX)，如黑索今(RDX)基PBX，由于其机械强度高、起爆能力强、可靠性好等优点而被用于武器系统中。

[0003] 但是随着长径比的不断增加，药柱内部的热、力分布更加不均匀，当长径比超过1时，药柱会由于弹性回弹过大及内部应力释放过快等原因形成内部纵横交错的裂纹，部分甚至出现贯穿性裂纹，其对武器的起爆性能、力学性能和安全性能带来了不利影响。

[0004] 因此，需要对能减少温度敏感型大长径比PBX成型裂纹的方法进行研究。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种减少大长径比RDX基PBX成型裂纹的方法，该方法既能减少药柱内部裂纹，又能有效改善药柱内部均匀性。

[0006] 本发明是这样实现的：

[0007] 一种减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹的方法，是在已知成熟模压成型工艺的技术基础上，引入温度逆向补偿法，即设置底座温度高于模套温度，模套温度高于上冲头温度，相邻的底座温度和模套温度、模套温度与上冲头温度之间的温度差值，即温度梯度大于5℃，不高于15℃。

[0008] 更进一步的方案是：

[0009] 控制冷却温度为比室温高10℃～25℃，控制冷却速率为不超过5℃/h，通过提高冷却温度和降低冷却速率来减少热冲击对药柱内部质量的影响；冷却温度为炸药部件压制退模后的温度。

[0010] 更进一步的方案是：

[0011] 控制加载过程中升泄压速率不超过3MPa/min，通过慢速升泄压来减少成型药柱的内应力，降低药柱内部裂纹形成机率。

[0012] 更进一步的方案是：

[0013] 所述大长径比是长径比超过1:1。

[0014] 本发明提高冷却温度可以减低炸药件自然时效时跟环境的温差，即降低了药柱内部热应力，而降低冷却速率可以避免炸药部件在压制过程内部产生较大热应力，特别是对于大长径比药柱可以避免热应力超过药柱轴向抗拉强度而产生的裂纹情况。通过该办法补偿大长径比药柱由于摩擦而减少的有效压力。

[0015] 下面对本发明提供的方法进行具体的说明。

[0016] 本申请中，在模具组合中采用温度逆向补偿法，主要是通过提高底座温度来扩大热容量，使其高于模套温度，模套温度高于上冲头温度，温度梯度为5℃～15℃，根据温度和压力等效原则，采用上述逆向温度差的办法来补偿大长径比药柱下端因摩擦而减少的有效压力，从而从整体上提升药柱内部质量。

[0017] 本申请中，通过提高冷却温度(高于室温10℃～25℃)和降低冷却速率(冷却速率不超过5℃/h)来减少热冲击对药柱内部质量的影响，具体的实施方案可以采用如在压制成型过程中增加保温棉套、成型后放置于一定温度的烘箱缓慢冷却的办法，只要能够满足相应的发明目的就行。

[0018] 本申请中，控制加载过程中升泄压速率不超过3MPa/min，通过慢速升泄压来减少成型药柱的内应力，降低药柱内部裂纹形成机率，泄压方式可以采取常规的慢速升泄压法，其中升泄压速率不超过3MPa/min。

[0019] 本发明采用组合温度逆向补偿办法，即提高底座温度，使其高于模套温度，模套温度高于冲头温度。通过温度补偿的办法减少药柱成型时上下端面的温度差引起的热应力，进一步适度补偿大长径比药柱由于摩擦而减少的有效压力。加压过程中使用无极升泄压及控制泄压速率技术，即通过慢速升泄压来减少成型药柱的内应力，提高药柱内部均匀性。进一步提高冷却温度和降低冷却速率，即在压制成型过程中增加保温棉套、成型后放置于一定温度的烘箱缓慢冷却的办法来减少热冲击对药柱内部质量的影响。在确保稳定控制及减少药柱内部裂纹的基础上，通过研究密度稳定性工艺及在药柱不同区进行取样，控制药柱密度在一个稳定的区间，达到减少了药柱内部密度差及改善内部质量的目标。该办法不仅可以减少药柱内部裂纹，又能有效改善药柱内部均匀性。

附图说明

[0020] 图1为温度补偿方法示意图；

[0021] 图2为密度分布取样图；

[0022] 图3为本发明实施例制备的药柱内部X光探伤情况示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0024] 如附图1所示，为模压成型工艺的常规装置示意图，上面为上冲头、中间为模套、下面是底座，附图1左边为现有常规的模压成型工艺的温度特征，可见温度从底座向上到上冲头逐渐升高，而本申请实施例如附图1右边所示，底座温度高于模套温度，模套温度高于上冲头温度，相邻的底座温度和模套温度、模套温度与上冲头温度之间的温度差值，即温度梯度大于5℃，不高于15℃。

[0025] 在底座下方还设置有垫块，垫块与底座直接相连，主要起到提供热源，扩大热容量，使底座降温速率变慢和提高退模后的冷却温度。

[0026] 作为本发明的一个更优的实施例，在减少温度敏感型大长径比PBX成型内部裂纹时，还进一步进行如下控制：

[0027] 控制冷却温度为比室温高10℃～25℃，控制冷却速率为不超过5℃/h，冷却温度为炸药部件压制退模后的温度。

[0028] 控制加载过程中升泄压速率不超过3MPa/min，通过慢速升泄压来减少成型药柱的内应力，降低药柱内部裂纹形成机率。

[0029] 本发明在模具组合中采用温度逆向补偿和在成型中采用多手段保温减少热应力对药柱成型质量影响，在加压过程中使用无极泄压法取代原有的三段保压法减少药柱内应力对药柱质量的影响。在确保稳定控制及减少药柱内部裂纹的基础上，通过研究密度稳定性工艺及在药柱不同区进行取样，控制药柱密度在一个稳定的区间，达到减少了药柱内部密度差及改善内部质量的目标。

[0030] 下面以大长径比的黑索今(RDX)基PBX为例进行具体说明。

[0031] 黑索今(RDX)基PBX一般是由重量百分比90％以上的RDX和高分子粘结剂组成，高分子粘接剂可以是氟橡胶。

[0032] 按照本发明提供的技术方案，设置大长径比RDX基PBX药柱模压成型工艺过程中的相关参数如下表：

[0033] 表1大长径比RDX基PBX药柱新工艺

[0034]

[0035] 选择压制压力100～120MPa，保压时间20min，复压2次，炸药预热温度(58～60)℃压制了16发产品，产品内部均无裂纹，说明控制药柱内部裂纹工艺技术非常稳定。

[0036] (2)大长径比RDX基PBX药柱性能

[0037] (1)药柱密度分布

[0038] 采用控制内部裂纹新工艺压制炸药件，通过图2所示的密度分布取样图进行取样，测量密度分布，如附图2所示，具体是采集上部、中部和下部的1、2、3、4、5部分的样品吗。

[0039] a.同层：△ρ上＝0.005g/cm3；△ρ下＝0.007g/cm3；△ρ中＝0.009g/cm3[0040] b.整体：△ρ＝0.012g/cm3。

[0041] 采用相同的取样方法对原有成型件，进行取样、加工、测试密度分布。同层：△ρ上＝0.015g/cm3；△ρ下＝0.028g/cm3；△ρ中＝0.025g/cm3；整体：△ρ＝0.027g/cm3。

[0042] 可以看出，采用控制内部裂纹新工艺压制的药柱密度均匀性好于原有工艺成型的药柱。

[0043] (2)大长径比药柱的内部质量

[0044] 实验过程采用上述办法后压制了16发实验件，利用X射线对药柱进行检测，药柱内部无明显裂纹以及直径大于2mm的气孔、杂质等缺陷。如附图3所示。

[0045] 在确保稳定控制及减少药柱内部裂纹的基础上，通过在药柱不同区进行取样，控制药柱密度在一个稳定的区间，达到减少了药柱内部密度差及改善内部质量的目标。

[0046] 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。