聚能罩壁厚对切割深度的影响.docVIP

聚能罩壁厚对切割深度的影响 1 引言型罩能提高穿孔深度。但在实际加工中，变壁厚无疑将加大加工难度，影响其加工精度。这里仅在罩顶角60、炸高为零的条件下，针对5种不同的壁厚分别进行试验、观察，得出最佳壁厚与切割效果(深度)的关系。2 背景资料及试验设计试验采用RDXTNT（5050），散装，密度为010 g.cm3。两种炸药的有关性能参数如表1。聚能切割的效果直接和炸药及其装药的类型有关。根据爆轰基本原理和不可压缩流体的有关理论，炸药的爆速越高，它所形成的射流速度也越高。当然，切割效果也就越好。在炸药及其装药不变的情况下，它的切割深度受药型罩的材质、顶角、炸高、药型罩的壁厚、炸药的装药密度、有罩与无罩等多种因素的影响。其中材质、装药密度、有罩与无罩等对切割效果的影响已作过较多研究，而顶角、炸高、壁厚对切割深度影响虽也作过研究，但其结果仍呈现出分散、极不一致的情景，给直接引用带来诸多不便。限于篇幅，本文仅研究聚能罩壁厚对其切割深度的影响1。文献2中曾提到了药型罩壁厚对射流性能和威力会产生显著的影响。并且指出：药型罩的最佳壁厚是随着药型罩材料的比重的减小而增加，采用顶部薄、底部厚的变壁厚药21 金属罩的材料根据聚能装药对药型罩材料密度大、塑性好、且在形成射流过程中不汽化等要求，再考虑到经济因素，选用铁皮作药型罩。22 靶板材料采用厚度为20 mm的A3钢（100 mm200 mm）。23 炸药表1 选用炸药的有关性能参数炸药名称OB爆热kJ.kg1爆温K爆轰压MPa爆容dm3kg1.作功能力cm3临界直径mm猛度mmTNT739410045643357730750167803001016RDX216514663224150900337004801015249其中TNT是应用最多的军用单体炸药和工业炸药的敏化剂。一般呈淡黄色鳞片状晶体。TNT热安定性很高，火焰作用于TNT可使其在空气中平稳爆轰，在密闭情况下或大量堆积时燃烧可转化为爆轰。而RDX是应用最广泛的一种高能炸药，为白色粉状结晶。其爆炸威力大、化学稳定性好，但因感度较高不能单独使用。由于RDX具有较高的爆炸能量，TNT具有较低的机械感度和较好的铸装工艺性能，故TNT和RDX的混合物兼有二者的优点。24 起爆方式采用8瞬发电雷管直接引爆主装药的起爆方式，尽量在顶部中点起爆，即棱上起爆(区别于端面起爆方式，该方式因端部效应影响，将削弱有效侵彻药型罩的长度)或中心起爆，它有利于侵彻作用对称性，可均匀施压。25 起爆电源起爆电源采用MFB-200型发爆器。26 药型罩形状考虑加工方便，采用面对称轴向聚能药型罩，如图1。外壳用与药型罩本身厚度相同的铁皮。外壳与药罩间进行焊接，紧密固定。药型罩形状为V型，做成的药包外壳呈长方体状，其尺寸为165 mm45 mm60 mm。 图1 切割装药结构示意图27 炸高为方便起见，试验选用零炸高。具体试验装置如图2。为防止药型罩、支架、靶板三者在起爆前产生错位、塌落，采用起爆线进行捆扎，以使其相对固定。图2 试验装置图3 试验结果与数据处理文献2中虽提出了罩壁厚变化对切割深度影响的定性描述：采用顶部薄、底部厚的变壁厚药型罩能提高穿孔深度。但实际加工过程中，变壁厚将加大加工难度，影响加工精度。这里仅在罩顶角60、母线长36 mm、炸高为零的前提下，对5种不同壁厚分别进行试验，企图得出最佳壁厚与切割深度的关系。31 试验结果试验参数及结果列于表2，从试验结果可以看出，药型罩的切割深度随罩壁厚增大而增加(本试验中外壳的厚度有变化，但罩的直径未变化)。 表2 罩壁厚变化对切割深度的影响编号金 属 罩装 药靶 板炸高mm切割深度mm材料顶角壁厚mm长度mm质量g材料厚度mm020304铁皮6006165140A3200102104106171819铁皮6008165140A3200112114114202122铁皮6010165140A3200118119121232425铁皮6012165140A3200125125127262730铁皮6014165140A320012912813032 数据处理令罩壁厚x，切割深度Hy，则f（，H）f（x，y），列表3进行计算，其中切割深度取表2中同组试验的平均值。 表3 计算列表 Nxyx2y2xy106104036108166242081130641279690431011910014161119041212614415876151251412919616641180650591540702906036由上表，据相关系数 4 分析与讨论可计算得出相关系数r0958，由此可见，壁厚与切割深度是正相关的。选取模型yabx，N（0，2）。可由试验结果(样本)得到上式(一元线性回归模型)中a、b的估计，最后即得H关于的线性回归方程。为计算方便引入下列符号：（1）（2）（3）这样即可得a，b的估计（4）（5）将表3数据代入式(1)至式(5)，得Sxx040 Sxy126315867这样即可得到回归直线方程867315x又Syy434，而且知道Sxy126，315，即得下面将对回归效果是否显著加以检验，取005。由前面计算知：315，Sxx040，（）20124，查表得t0052（n2）t0025（3）31842，由假设H0b0的拒绝域为故拒绝H0b0，认为回归效果是显著的，即H随的变化是线性的。这时可由给出b的置信度为1095的置信区间为（138，492）。这样对于给定的点0，可以以一定的置信度预测对应的H的观测值的取值范围（即所谓预测区间）。从而由切割深度去寻求合适的壁厚的值，做到科学、合理、经济地选择参数。通过试验，研究了切割深度与罩壁厚的关系，并通过线性回归等数学方法作了处理，得出了该种条件下的回归方程，并给出了相关系数、显著性检验及值的置信区间等。从而可依需要的切割深度去选择恰当的壁厚，以做到科学、合理、经济地选择参数。此外，还可以看出，在试验条件下切割深度随罩壁厚的变化呈线性关系，那么是不是越大越好呢?回答是否定的。因为受试验条件制约，只是给出了所选5种壁厚条件下的实验结果。是否随罩壁厚继续增大，切割深度也随之增大?会不会有拐点出现?会不会存在最佳壁厚?所有这些还待进一步研究商榷。同时如在批量应用聚能药包时，所用