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火工品屬于武器系統(tǒng)的敏感器件,生產(chǎn)技術(shù)要求為體積小、零件質(zhì)量高、適應環(huán)境性好、作用可靠,密封性好等,所以,采用普通的工藝難以解決要求封裝空間小、密封性好的火工品裝配問題。通過采用激光焊接技術(shù)可以利用其高能束聚焦方式,進行深度、快速熔焊,加上激光器的聚集光斑面積較小,熱影響區(qū)較小,沒必要填充金屬,所以,焊接的表面均勻、美觀,優(yōu)勢突出。
1焊接技術(shù)在火工品應用中的要求
一是焊縫寬度小,火工品體積通常較小,焊接區(qū)域缺乏可動空間,密封性要求高,采用一般的密封膠、整體封接均不可??;二是焊縫質(zhì)量好,要求焊縫光滑、無氣孔,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)平整;三是熱影響區(qū)域小,由于火工品中裝有敏感藥劑,其熱影響區(qū)域要最小,否則制約火工藥劑的發(fā)揮。
2激光焊接技術(shù)的特點
通過激光的輻射能量達到有效焊接目的。工作過程為:以某種方法將激光活性介質(zhì)比如CO2與其他氣體的混合氣體等加以激勵,實現(xiàn)在諧振腔中的多次振蕩,產(chǎn)生受激輻射光束,在接觸到工件時,工件會吸收其能量,溫度符合熔點時開始焊接。其特點有:一是深寬比高,焊縫寬度較小,熱影響區(qū)域小,產(chǎn)生的變形小,焊接速度快;二是焊縫質(zhì)量高,沒有氣孔,焊縫具有強韌性。
3激光焊接在火工品中的應用
3.1激光焊接在火工品的密封性上應用以上的技術(shù)特點顯然符合火工品的生產(chǎn)工藝要求?;鸸て吠ǔV饕獞迷谖淦飨到y(tǒng)、國防兵器體系中,導彈系統(tǒng)等之中。(1)火工品結(jié)構(gòu)密封應用。通過對一種產(chǎn)品進行激光焊接技術(shù)的應用,采用激光束聚焦能量焊接殼體、電極塞,焊接焊接不需焊料加入,焊接熔深0.2~0.3mm,并且根本不影響殼體強度,焊縫緊密、光滑、寬度小??梢詳?shù)字化控制焊接能量,保證每個產(chǎn)品可在顯微鏡下進行焊縫檢查。還可以通過將其和鋁墊圈密封方式比較,檢驗其焊接質(zhì)量。方法是:對于鋁墊圈的密封實驗,由于鋁墊圈容易變形,因此用來密封殼體和電極塞,在兩者的底部涂以密封膠,將鋁墊圈、電極塞先后裝上,并且給予電極塞220kg的壓力,促其變形至槽內(nèi),從而實現(xiàn)密封,最后靜置固化。對于激光焊接密封的實驗,利用激光焊接的方法焊接殼體和電極塞,不適用鋁墊圈,裝配完成后對比兩組的氣密性。采用溫度沖擊試驗,常溫試驗后,再進行-40℃和+60℃溫度下的試驗。實驗結(jié)果顯示,鋁墊圈密封后的產(chǎn)品的氣密性減弱,發(fā)生漏氣問題;激光焊接技術(shù)應用的產(chǎn)品深熔性好,由于激光焊接焊縫處材料通過焊接母體熔融產(chǎn)生,焊縫的質(zhì)量好。(2)火工品藥劑封裝工藝應用?;鸸て费b配需要將藥劑密封,以往采用涂膠的方式來密封、防潮、粘接,通常采用環(huán)氧密封膠,其弊端日益凸顯,比如手工利用竹簽涂覆,膠的用量多少難以把握,容易產(chǎn)生小氣孔,制約了產(chǎn)品的合格率、密封性;固化膠的金屬粘連強度、力度各有不同、能力有限;固化膠固化后和金屬材料收縮率有差異,制約產(chǎn)品的密封性、長貯性,如今已經(jīng)不能適用先進工藝的要求。采用激光焊接技術(shù)將火工藥劑整體密封在金屬殼內(nèi),能夠增強火工品的貯存壽命,防止藥劑受潮失效問題發(fā)生。若對已經(jīng)裝有火工藥劑的產(chǎn)品焊接危險性大,因此,焊接的熱影響區(qū)域要小,激光焊接工藝正好符合。有對一種雷管進行的管殼密封焊接實驗,將I-INS炸藥裝入雷管,在實施焊接的過程沒有發(fā)生爆炸,最后還進行氦質(zhì)譜泄露實驗,密封性相比采用固化膠密封性好。
3.2激光焊接技術(shù)在火工品結(jié)構(gòu)連接上的應用(1)外部連接?;鸸て吠獠挎溄硬牧蠁伪?,螺紋連接基本難以完成。連接處的連接強度有一定要求。一般的焊接可能將薄壁擊穿,產(chǎn)生寬的焊縫。利用電子束焊接,處于真空中的工作環(huán)境,焊縫出現(xiàn)突出現(xiàn)象,尾蓋厚度小的話,螺紋連接也難以實現(xiàn)。采用激光焊接技術(shù)的焊接熔點小、焊接強度大、焊縫狹窄、整體美觀等優(yōu)點和采用惰性氣體保護的環(huán)境下來進行焊接,可以避免外部薄壁連接問題發(fā)生。(2)內(nèi)部連接。選擇一種沖擊片雷管進行封裝,在電極塞和橋薄上固定好加速膛,在狹小的密封空間內(nèi),焊接的電極塞殼體壁薄,密封膠強度小。采用激光焊接工藝能夠較好地實現(xiàn)封裝,在第三代火工產(chǎn)品中應用較好。
4激光焊接技術(shù)的應用不足和應用前景
4.1實際應用中的不足焊縫質(zhì)量檢測工作不完善。由于火工品在武器系統(tǒng)中的應用要求其必須具有一定的承受惡劣環(huán)境的技術(shù),利用激光焊接技術(shù)進行結(jié)構(gòu)焊接,必須對其焊接質(zhì)量中要求的環(huán)境如高低溫、沖擊、振動、過載等認真檢測,開展實驗,進行數(shù)據(jù)分析,逐步完善;點火藥盒的結(jié)構(gòu)單一,一般檢驗有無漏裝藥僅利用產(chǎn)品稱重方式開展,并以抽檢來進行檢驗,因此必須進行射線檢測,避免錯裝、漏裝等問題;密封圈的裝配一定要細致、到位,否則會將傳火通道堵塞,必須提出檢驗要求,讓操作人員在總裝前及時檢查傳火通道,避免火工品質(zhì)量受損;火工品多媒體記錄只有發(fā)火實驗數(shù)據(jù)、射線底片,因此要提升產(chǎn)品的過程質(zhì)量可追溯性。焊接溫度是影響火工藥劑的重要因素之一,必須加以控制。在對裝有藥劑的火工品進行焊接過程中,焊接溫度要求必須低于火工藥劑的發(fā)火臨界值,及時分析并整理藥劑的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),及時控制焊接功率,從而促進高質(zhì)量的焊接工藝實現(xiàn),達到較高的焊縫強度,避免火工藥劑受到影響。面對以上的應用問題,必須及時進行解決。對于火工品中的關(guān)鍵控制點要進行控制,并且及時記錄,保證有紙質(zhì)、圖片、攝像等記錄,及時進行追溯和有效控制;同時還要對過程控制的要求進行進一步的量化、細化,能夠具體化的實施。比如對于火工品的裝藥過程要及時拍攝記錄,實現(xiàn)可追溯;在激光焊接火工品中出現(xiàn)的假品、工藝件、合格品必須加以區(qū)別,采用顏色等標記。此外,還可以安排專人進行質(zhì)量監(jiān)控,設計產(chǎn)品質(zhì)量控制表進行產(chǎn)品檢查記錄,及時發(fā)現(xiàn)問題,保證產(chǎn)品的優(yōu)良生產(chǎn)。
4.2激光焊接技術(shù)應用前景激光焊接因其技術(shù)的優(yōu)勢,在第三代武器系統(tǒng)中應用較廣,提升了火工品的封裝、性能。可是,激光焊接技術(shù)的投資較大,必須積極開發(fā)大功率的CO2、NdoYAG激光器,擴大消費市場,不斷降低激光焊接技術(shù)成本,逐步加大新型激光器的研發(fā),加大對焊接環(huán)節(jié)的控制,實時監(jiān)測焊縫缺陷,爭取實現(xiàn)自動化,不斷優(yōu)化激光焊接工藝水平,促進激光焊接技術(shù)在更廣范圍內(nèi)的應用;火工技術(shù)的迅速發(fā)展,還會使火工品的設計規(guī)劃走向小型化、穩(wěn)定化、安全化,改變零部件的應用方式、加工方式,提升工藝技藝。
5結(jié)語
綜上所述,采用激光焊接技術(shù),對于火工品的零部件以及整體結(jié)構(gòu)、封裝等可以得到較好的密封性能,提升了焊接的質(zhì)量,保證火工品性能穩(wěn)定;采用火工品代替?zhèn)鹘y(tǒng)涂膠技術(shù),解放了人力,提升了工作效率,對于藥劑的封裝具開辟了新的技術(shù)陣地。通過激光的加工技藝,將其應用在火工品的焊接中,大大提高了火工品的生產(chǎn)效率。伴隨新型的激光技術(shù)和焊接技術(shù),更多先進的激光焊接技術(shù)可能應運而生,因此要不斷加以實踐和探索,促進火工品的質(zhì)量效益。
作者:弓輝 單位:汾西礦業(yè)集團 化工公司