電容儲(chǔ)能焊接火工品泄漏率研究范文
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《火工品雜志》2016年第一期
摘要：
為了解長(zhǎng)期貯存對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品密封性能的影響，對(duì)不同焊接設(shè)備裝配的產(chǎn)品進(jìn)行老化試驗(yàn)前后的泄漏率測(cè)試，通過(guò)開(kāi)展不同時(shí)間的老化試驗(yàn)，分析老化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品密封性能的影響。結(jié)果表明：老化環(huán)境會(huì)對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的密封性能造成一定程度的影響，并且隨著老化時(shí)間的增加，火工品的密封性能出現(xiàn)顯著的降低，甚至無(wú)法滿足國(guó)軍標(biāo)的要求。后續(xù)工作中需要對(duì)焊接產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊接工藝參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期提高儲(chǔ)能焊接火工品在長(zhǎng)期貯存條件下的密封性能。
關(guān)鍵詞：
隨著武器系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，作為其中的關(guān)鍵點(diǎn)火元件——火工品也逐漸向高安全性、小型化、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等方向發(fā)展，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)火工品的高效率、低成本制造。目前國(guó)內(nèi)火工品的生產(chǎn)主要是靠手工操作，尤其是高價(jià)值的火工品，不僅生產(chǎn)效率低、成本高，而且產(chǎn)品性能不能適應(yīng)今后武器系統(tǒng)的發(fā)展，也無(wú)法滿足日益惡劣的使用和貯存環(huán)境，因此設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)出了火工品的激光焊接、儲(chǔ)能焊接等新型封裝技術(shù)[1-2]，從而實(shí)現(xiàn)火工品的高效率生產(chǎn)。新型封裝技術(shù)不僅利于火工品的自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，也使生產(chǎn)火工品的密封性能有了很大改善，使火工品在不需要灌封膠的條件下就可以滿足GJB344A-2005中對(duì)火工品密封性的要求（1×10-6Pa•m3•s-1）。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)新型封裝技術(shù)在火工品裝配中的研究才起步，研究還比較粗淺，主要集中在焊接工藝條件的探索和優(yōu)化、焊接結(jié)構(gòu)的微觀表征、力學(xué)性能和泄漏性能的表征等方面[3-5]。本文以電容儲(chǔ)能焊接火工品為研究對(duì)象，對(duì)老化試驗(yàn)前后產(chǎn)品的泄漏率進(jìn)行檢測(cè)，研究新型封裝方式對(duì)火工品長(zhǎng)期密封性能的影響，為今后的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1實(shí)驗(yàn)方法
試驗(yàn)產(chǎn)品為某型號(hào)用火工品，焊接材料為4J29可伐合金（摻雜金），試驗(yàn)設(shè)備為美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)，ZLS-26D/M氦質(zhì)譜檢漏儀為成都儀器廠制造。依據(jù)GJB736.8-1990火工品試驗(yàn)方法71℃試驗(yàn)法進(jìn)行了28d、37d和84d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后分別對(duì)兩個(gè)焊接機(jī)裝配的產(chǎn)品進(jìn)行了泄漏率檢測(cè)，按照GJB5309.3火工品試驗(yàn)方法第3部分泄漏試驗(yàn)氦氣法中的方法進(jìn)行焊接產(chǎn)品的泄漏率檢測(cè)。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
2.1老化28d試驗(yàn)前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果與分析分別采用美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)裝配了10發(fā)產(chǎn)品，進(jìn)行了28d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后泄漏率的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1~2。通過(guò)表1~2老化試驗(yàn)前后產(chǎn)品的泄漏率可以看出，儲(chǔ)能焊接封裝方式能夠保證產(chǎn)品的密封性能，經(jīng)過(guò)28d老化后產(chǎn)品的密封性能仍然滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而說(shuō)明用該方式裝配產(chǎn)品能夠用于具有密封要求的系統(tǒng)中。同時(shí)還可以看出，不同焊接設(shè)備裝配產(chǎn)品的泄漏率在老化試驗(yàn)前后都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明國(guó)產(chǎn)焊接機(jī)的性能與國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng)，利于儲(chǔ)能焊接技術(shù)的推廣應(yīng)用。
2.2老化37d試驗(yàn)前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果與分析分別采用美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)裝配了10發(fā)產(chǎn)品，進(jìn)行了37d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后泄漏率的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3~4。根據(jù)表3~4泄漏率檢測(cè)結(jié)果可以看出，老化試驗(yàn)前，全部產(chǎn)品均能滿足標(biāo)準(zhǔn)中泄漏率的要求，但是在經(jīng)歷老化37d試驗(yàn)后，部分產(chǎn)品的泄漏率超出了標(biāo)準(zhǔn)要求；泄漏率沒(méi)有超標(biāo)的產(chǎn)品其泄漏率較老化前降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明老化后產(chǎn)品的密封性能發(fā)生了一定程度的降低。對(duì)比兩種設(shè)備焊接產(chǎn)品的泄漏率，發(fā)現(xiàn)均存在老化試驗(yàn)后泄漏率不滿足要求的產(chǎn)品，進(jìn)一步說(shuō)明用不同設(shè)備焊接的產(chǎn)品，其泄漏率并無(wú)顯著差異。分析老化試驗(yàn)后泄漏率超標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在老化試驗(yàn)前產(chǎn)品泄漏率已接近國(guó)軍標(biāo)中規(guī)定泄漏率的上限。分析認(rèn)為這幾發(fā)產(chǎn)品可能存在焊接質(zhì)量不佳的情況，譬如焊接區(qū)域存在氣孔、塌陷等缺陷，也可能是由于焊接部位不平整造成焊接面不平，出現(xiàn)焊接不牢固點(diǎn)，在老化試驗(yàn)后由于熱脹冷縮作用使不牢固點(diǎn)的尺寸被放大，從而造成密封性能降低。并且，這種現(xiàn)象在不同焊接設(shè)備裝配產(chǎn)品中都有出現(xiàn)，可以排除設(shè)備工藝參數(shù)不同導(dǎo)致的密封性能下降。
2.3老化84d試驗(yàn)前后泄漏率檢測(cè)結(jié)果與分析分別采用美國(guó)Nte儲(chǔ)能焊接機(jī)和國(guó)產(chǎn)DR-4500儲(chǔ)能焊接機(jī)裝配了9發(fā)產(chǎn)品，進(jìn)行了84d的老化試驗(yàn)，試驗(yàn)前后泄漏率的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5~6。根據(jù)表5~6中數(shù)據(jù)可以看出，老化84d產(chǎn)品的泄漏率變化情況與老化37d的一樣，仍然是部分產(chǎn)品的泄漏率超出了標(biāo)準(zhǔn)中的要求，而泄漏率沒(méi)有超標(biāo)的產(chǎn)品其泄漏率較老化前也降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)；對(duì)于泄漏率超標(biāo)的產(chǎn)品，在老化試驗(yàn)前其泄漏率也已接近標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的上限，并且不同設(shè)備裝配產(chǎn)品中也都出現(xiàn)這種情況。
2.4結(jié)果討論通過(guò)上述的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以看出老化環(huán)境對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的密封性還是有很大的影響，隨著老化天數(shù)的增加，產(chǎn)品的密封性能會(huì)出現(xiàn)不同程度的降低，這可能既有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，也可能有焊接工藝的因素。因此對(duì)于儲(chǔ)能焊接火工品的研發(fā)，提出以下幾點(diǎn)建議：（1）需要對(duì)焊接結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品密封性能的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究，通過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性；（2）探索焊接工藝條件與焊接質(zhì)量的關(guān)系，據(jù)此確定產(chǎn)品的泄漏率上限，使其能夠滿足長(zhǎng)期貯存的要求；（3）采用合適的檢測(cè)手段對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，杜絕虛焊、內(nèi)部缺陷等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
3結(jié)論
（1）老化環(huán)境對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的密封性能有一定的影響，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后產(chǎn)品的密封性能降低；（2）產(chǎn)品在老化前的泄漏率檢測(cè)結(jié)果如接近標(biāo)準(zhǔn)要求上限，即8.9×10-7Pa•m3•s-1，那么可以初步判斷該產(chǎn)品經(jīng)老化后泄漏率會(huì)出現(xiàn)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的現(xiàn)象，對(duì)于這類產(chǎn)品應(yīng)慎重使用；（3）后續(xù)應(yīng)加大對(duì)儲(chǔ)能焊接火工品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝以及檢測(cè)技術(shù)等方面的研究，以提高產(chǎn)品在長(zhǎng)期環(huán)境下的密封性能。
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作者：楊寧 葉蕓 王猛 王窈 付秋菠 單位：中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所