電容儲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：
為了解長期貯存對儲能焊接火工品密封性能的影響，對不同焊接設備裝配的產品進行老化試驗前后的泄漏率測試，通過開展不同時間的老化試驗，分析老化時間對產品密封性能的影響。結果表明：老化環(huán)境會對儲能焊接火工品的密封性能造成一定程度的影響，并且隨著老化時間的增加，火工品的密封性能出現(xiàn)顯著的降低，甚至無法滿足國軍標的要求。后續(xù)工作中需要對焊接產品結構、焊接工藝參數(shù)進行系統(tǒng)研究，以期提高儲能焊接火工品在長期貯存條件下的密封性能。
關鍵詞：
隨著武器系統(tǒng)的不斷進步和發(fā)展，作為其中的關鍵點火元件——火工品也逐漸向高安全性、小型化、環(huán)境適應能力強等方向發(fā)展，同時要實現(xiàn)自動化、連續(xù)化生產，進而實現(xiàn)火工品的高效率、低成本制造。目前國內火工品的生產主要是靠手工操作，尤其是高價值的火工品，不僅生產效率低、成本高，而且產品性能不能適應今后武器系統(tǒng)的發(fā)展，也無法滿足日益惡劣的使用和貯存環(huán)境，因此設計人員開發(fā)出了火工品的激光焊接、儲能焊接等新型封裝技術[1-2]，從而實現(xiàn)火工品的高效率生產。新型封裝技術不僅利于火工品的自動化、連續(xù)化生產，也使生產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中對火工品密封性的要求（1×10-6Pa•m3•s-1）。目前，國內對新型封裝技術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、焊接結構的微觀表征、力學性能和泄漏性能的表征等方面[3-5]。本文以電容儲能焊接火工品為研究對象，對老化試驗前后產品的泄漏率進行檢測，研究新型封裝方式對火工品長期密封性能的影響，為今后的焊接結構設計、焊接工藝研究提供基礎數(shù)據(jù)。
1實驗方法
試驗產品為某型號用火工品，焊接材料為4J29可伐合金（摻雜金），試驗設備為美國Nte儲能焊接機和國產DR-4500儲能焊接機，ZLS-26D/M氦質譜檢漏儀為成都儀器廠制造。依據(jù)GJB736.8-1990火工品試驗方法71℃試驗法進行了28d、37d和84d的老化試驗，試驗前后分別對兩個焊接機裝配的產品進行了泄漏率檢測，按照GJB5309.3火工品試驗方法第3部分泄漏試驗氦氣法中的方法進行焊接產品的泄漏率檢測。
2實驗結果分析
2.1老化28d試驗前后泄漏率檢測結果與分析分別采用美國Nte儲能焊接機和國產DR-4500儲能焊接機裝配了10發(fā)產品，進行了28d的老化試驗，試驗前后泄漏率的檢測結果見表1~2。通過表1~2老化試驗前后產品的泄漏率可以看出，儲能焊接封裝方式能夠保證產品的密封性能，經過28d老化后產品的密封性能仍然滿足標準要求，進而說明用該方式裝配產品能夠用于具有密封要求的系統(tǒng)中。同時還可以看出，不同焊接設備裝配產品的泄漏率在老化試驗前后都能滿足標準要求，說明國產焊接機的性能與國外產品相當，利于儲能焊接技術的推廣應用。
2.2老化37d試驗前后泄漏率檢測結果與分析分別采用美國Nte儲能焊接機和國產DR-4500儲能焊接機裝配了10發(fā)產品，進行了37d的老化試驗，試驗前后泄漏率的檢測結果見表3~4。根據(jù)表3~4泄漏率檢測結果可以看出，老化試驗前，全部產品均能滿足標準中泄漏率的要求，但是在經歷老化37d試驗后，部分產品的泄漏率超出了標準要求；泄漏率沒有超標的產品其泄漏率較老化前降低了1個數(shù)量級，說明老化后產品的密封性能發(fā)生了一定程度的降低。對比兩種設備焊接產品的泄漏率，發(fā)現(xiàn)均存在老化試驗后泄漏率不滿足要求的產品，進一步說明用不同設備焊接的產品，其泄漏率并無顯著差異。分析老化試驗后泄漏率超標準的試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在老化試驗前產品泄漏率已接近國軍標中規(guī)定泄漏率的上限。分析認為這幾發(fā)產品可能存在焊接質量不佳的情況，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，在老化試驗后由于熱脹冷縮作用使不牢固點的尺寸被放大，從而造成密封性能降低。并且，這種現(xiàn)象在不同焊接設備裝配產品中都有出現(xiàn)，可以排除設備工藝參數(shù)不同導致的密封性能下降。
2.3老化84d試驗前后泄漏率檢測結果與分析分別采用美國Nte儲能焊接機和國產DR-4500儲能焊接機裝配了9發(fā)產品，進行了84d的老化試驗，試驗前后泄漏率的檢測結果見表5~6。根據(jù)表5~6中數(shù)據(jù)可以看出，老化84d產品的泄漏率變化情況與老化37d的一樣，仍然是部分產品的泄漏率超出了標準中的要求，而泄漏率沒有超標的產品其泄漏率較老化前也降低了1個數(shù)量級；對于泄漏率超標的產品，在老化試驗前其泄漏率也已接近標準中規(guī)定的上限，并且不同設備裝配產品中也都出現(xiàn)這種情況。
2.4結果討論通過上述的試驗數(shù)據(jù)分析，可以看出老化環(huán)境對儲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，產品的密封性能會出現(xiàn)不同程度的降低，這可能既有產品結構設計的原因，也可能有焊接工藝的因素。因此對于儲能焊接火工品的研發(fā)，提出以下幾點建議：（1）需要對焊接結構與產品密封性能的關系進行系統(tǒng)研究，通過大量試驗驗證設計結構的合理性；（2）探索焊接工藝條件與焊接質量的關系，據(jù)此確定產品的泄漏率上限，使其能夠滿足長期貯存的要求；（3）采用合適的檢測手段對焊縫進行無損檢測，杜絕虛焊、內部缺陷等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高產品的質量。
3結論
（1）老化環(huán)境對儲能焊接火工品的密封性能有一定的影響，經過長期老化后產品的密封性能降低；（2）產品在老化前的泄漏率檢測結果如接近標準要求上限，即8.9×10-7Pa•m3•s-1，那么可以初步判斷該產品經老化后泄漏率會出現(xiàn)不滿足標準要求的現(xiàn)象，對于這類產品應慎重使用；（3）后續(xù)應加大對儲能焊接火工品的結構設計、焊接工藝以及檢測技術等方面的研究，以提高產品在長期環(huán)境下的密封性能。
參考文獻：
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[5]張建華.銅基鎳-磷合金電子封裝材料的儲能焊研究[J].科技創(chuàng)新導報,2010(35):7-7.
作者：楊寧 葉蕓 王猛 王窈 付秋菠 單位：中國工程物理研究院化工材料研究所