针刺火帽生产工艺

1、课程设计说明书题 目： 针刺火帽HZ-35工艺设计 专 业： 特种能源技术与工程 队 员： 王超逸 陈海洋 翟思源 杨强 李岩 指导教师： 郝志坚 能源与水利学院2016年 11 月分工翟思源，火帽的结构与尺寸确定陈海洋，药剂的选择和配方的确定，制作ppt李岩，火帽的使用条件和发火机理杨强，火帽的装配工艺流程图，说明书王超逸，火帽成品检验的内容和要求，说明书1 火帽结构和尺寸的确定 针刺火帽的直径一般为3-6mm，高度为2-5mm。针刺火帽由击针刺入发火，会有一部分能量消耗在盖片上。所以该片厚度越厚硬度越大，在盖片上消耗的能量越多，火帽的感度随之下降，因此，本设计盖片不应较厚，盖片所用材料硬度

2、不应较大。其示意图如图1.1。 图1.1 针刺火帽结构示意图1-火帽壳；2-盖片；3-加强套；4-虫胶漆；5-击发药因为盖片和火帽壳应采用过盈配合，火帽壳和加强套也应采用过盈配合，所以盖片的外径应略大于火帽壳的内径，火帽壳的外径应略大于加强套的内径。由于铝盖片比铜盖片感度高，且铝的单位价格小于铜的单位价格，所以HZ-35的盖片以铝为材料。铜的延展性高，加强套和火帽壳以铜为材料可使加强套和火帽壳在装配时能更容易装配。2 击发药配方设计2.1 击发药的组成击发药中有氧化剂、可燃剂及起爆药。点火能力既然主要靠氧化剂和可燃物间的反应，那么要使它们点火能力强，就得使它们在反应时放出最大能量。要使它们放出

3、最大能量，首先，要选择含氧量多的氧化剂及燃烧热大的可燃物来组成击发药。其次，击发药中应用足够的氧化剂，使氧化剂和可燃剂进行完全反应，既它们在药剂中的比例要大，而且配比要恰当。良好的点火能力要求有一定的固体和液体生成物，为此应考虑生成物的熔点和沸点。点火能力强还要有一定的持续时间，而起爆药的爆炸反应快，因此单一的起爆药不能作为火冒的击发药。在药剂中加入起爆药是为了保证感度的要求，而不是点火能力的要求，在保证感度的要求下应尽量少加起爆要。2.2 击发药的物理状态点火能力主要取决于氧化剂与可燃物间的反应。击发药是非均相反应，因此反应与药粒大小有关。反应速度主要取决于击发药中不活泼成分，而氯钾属于活泼

4、的氧化剂，因此，主要取决于硫化锑地粒度。一般粒度大，反应持续时间长，点火能力大。另外，粒度大，感度均一性就差。为了解决这一矛盾，可用细粒的硫化锑，经过造粒来增大粒度，从而既保证了点火能力又不影响感度。2.3 药剂的密度和量药剂量增大使火焰持续时间增长，点火能力增强。引信火冒的击发药的量一般为0.130.22g,也有少到0.032g的。一般密度大点火能力就大。应为密度大，燃速小，燃烧持续时间长，同时燃烧时药粒不易喷射。但是密度增大到一定程度后它的影响就不大了。本次课程设计击发药的量为0.18g。密度为87.378g/cm3。2.4 环境条件被点燃对象放置的距离（如果是通道，则通道的长度、宽度、曲

5、折表面粗糙度等情况，以及通道中有无小孔等）和环境的温度、气体压力等都对点燃的难易程度有影响。其原因是显而易见的，如通道长、曲折多、通道截面半径小、内壁不光滑等对火冒点火能力提出更高的要求。环境主要指温度和气压。总的来说，气压低不容易点燃，温度低，点燃也较难。2.5 击发药的组成本次课程设计的击发药由四氮稀、三硝基间苯二酚铅、硝酸钡、硫化锑、二氧化铅、PETN组成。其组分百分比如下表3.1表3.1 击发药的配方 名称四氮稀三硝基间苯二酚铅硝酸钡硫化锑二氧化铅PETN百分比%33849555其中，四氮烯保证击发药的感度，但是四氮烯发热量小，不足以分解氧化剂，故添加三硝基间苯二酚铅来提高能量。硝酸钡

6、的分解温度较高，放氧速度比较慢，故击发药中三硝基间苯二酚铅的含量比较高，用二氧化铅来加强硝酸钡的作用。作为氧化剂，它的加入可以提高火冒感度。硫化锑和PETN做为可燃剂。2.6击发药的氧平衡计算目前击发药配方以零氧和负氧为主，所以本次课程设计进行氧平衡验证由以上计算结果本次课程设计击发药的氧平衡为：所以本配方符合击发药氧平衡的相关要求。3针刺火帽的发火机理和使用条件3.1发货机理 引信中的火帽绝大部分是针刺火帽，当击针刺入火帽时，先通过盖片，再进入压紧的药剂，针刺起爆是由针尖端刺入压紧的药剂中引起的，这一过程看成是冲击和摩擦的联合作用过程。但是主要是摩擦使机械能转变成热能的。当击针刺入药剂时，一

7、方面药剂为腾出击针刺入的空间而受到挤压，试药粒之间发生摩擦，另一方面击针和药剂的接触面上也有摩擦，当击针撞击时，在击针的表面和药剂中有棱角的地方形成应力集中现象产生“热点”。热点的温度很高，当温度足够高并能维持一段时间火帽就会被起爆。归纳为击针刺击帽壳变形应力集中产生“热点”击针刺入药剂一定深度，“热点”达到一点温度，维持了一定时间感度大的药剂分解整个药剂激起爆炸变化。机理分内外两个因素，内在因素有药剂的性质、药剂的感度、外界因素有击针刺入的条件、击针的硬度、刺入药剂的速度和深度。3.2使用条件3.2.1装配条件 火帽和火帽座之间的紧密性，就是两者一点要牢固，动装配的火帽感度低安全性能差。因为

8、火帽松动击针刺入时会产生位移损失能量，松动时的火帽在勤务处理时容易撒药，撒出浮药很不安全3.2.2击针性质 击针的硬度和针尖的角度对发火有影响，击针的硬度大感度大，所以要保证击针的硬度符合标准，具体视情况和材料而定击针硬度的标准。而击针的角度在使用中为25度到30度因为感度大会使感度下降而过尖的击针保证不了击针的强度，所以要视情况而设计。3.2.3输入能量 火帽发火所需的能量的大小表示感度，所需能量小感度大。输入能量中则有能量损失没有作用到该用到的地方，损失的越多，产品得到的就越少会表现出顿感，因为能量损失随时间增加而增加，所以输入的能量越慢，损失大输入速度快，损失小再输入大功率时损失的部分可

9、以忽略，所以输入的能量一定要经过严格的计算。4火帽的装压工艺4.1针刺火帽的主要装配工艺流程图火帽壳入模 装药预压放加强帽终压退出去浮药滚光涂漆外观检查组批包装入库 图4.1 针刺火帽装配工艺流程4.2 重要的工序介绍 装击发药工序：要求把准确药量装入每个火帽壳中约0.18g，要保证药剂各成分比例均匀，技术安全，应有一定的技安措施，一般采用隔离操作。 压药：火帽压药分两次压，第一次的目的是平药面便于放盖片，只要0.003Gpa就足够了，第二次是终压，压力为0.11Gpa这是保证药剂最终密度的压力，因此需要控制，可以用定压力，也可以用定高度，定压力所得的产品精度比定高度的好。 退出：压完药后，火

10、帽自模中退出，引信火帽的壳比较薄，压药后易变形，需要用压机退出，退出的火帽沾有药粉，要滚光。 滚光：滚光是把火帽和木屑以一定的比例倒入小布袋中，三四个布袋放入木滚筒内以 3545r·min-1的速度转动1315min，取出后在筛子上进行筛分，以分离木屑和火帽。另外，因为装药量少、压药压力小的火帽再滚光的过程中会出现掉帽和掉药现象，所以，滚光工序可以将装药量少、压药压力小的火帽剔除。筛分后可用压缩空气对火帽吹，除去附着的木屑。滚光和筛分都会产生静电，因此要有防静电措施。除设备接地外，空气中的相对湿度也要控制，筛后要停几分钟再取出。涂漆：火帽的材料是铜，涂漆是为了防锈蚀。收口：有些火帽要

11、求收口，这样的火帽有较大的耐震性。有收口工序时，压药只需压一次，而收口工序在放盖片之后，收口分两次进行，这样可以保证收口平整，第一次把壳口收成45。角，第二次把边卷进去。收口后在接缝处涂虫漆胶以加密封性。5 火帽的检验工厂所生产的火帽以一定数量组批后，经抽验合格后才能使用。其检验的项目基本按照技术要求来确定，一般有以下六点要求：尺寸和外观检验；感度试验；点火能力试验；发射安全性试验；运输振动安全性试验；对温度、湿度变化的安定性试验。5.1 尺寸和外观检验根据不同厂家不同尺寸与外观的需求。尺寸试验：包括外径、高度和压要高度，都在规定范围外观检验：不允许加强帽上沾有浮药、加强帽与火帽壳间涂漆不全、

12、火帽有毛刺、加强帽有突起和形变等5.2 感度试验火帽的感度在落锤仪上测定。如图5-1所示是针刺火帽感度落锤仪。即用一定质量的锤，从一定高度落下打在击针上，击针刺入火帽而发火。其火帽感度用感度曲线表示，即以落高和发火百分数为坐标画出的曲线。 图5-1火帽针刺感度落锤仪 1-卡环 2-落锤 3-结合器其试验是将一批火帽抽样分成若干组，每组要求打一个落高试验。以上生产中累积的50条感度曲线为标准范围，如图5-2所示。要求每组感度试验的每个落高发火率均在此标准范围。标准试验要求上限和下限各试验100发，中间点各50发。实际产品在大量试验下，上限发火率大于99.5%，下限发火率小于1/300图5-2火帽

13、感度曲线5.3振动的安全性试验振动的安全试验分为两种，发射时对振动的安全试验和运输与勤务处理的安全试验。火帽发射时对振动的安全性试验在锤击试验机上经行，如图5-3。试验的所给的振动相当于所受到的惯性力的震动，考核火帽在受到此种惯性力振动时是否会发火或破裂等。要求:锤击后火帽不能发火，不能破裂，不能鼓起。 图5-3 锤击机试验1-垫片;2-击砧座;3-击砧;4-击锤;5-锤柄;6-护板7-半圆轮;8-机轴;9-轴承;10-机架;11-皮带;12-重砣运输和勤务处理时的安全性试验在振动试验机上进行 图5-4 振动试验机1-底座 2-机身 3-铰链 4-上板 5下板 6-凸轮 7-主轴 8-轴承 9-皮带轮5.4点火能力及安定性试验火帽点火能力通常用测压力、温度和火焰长度试验的