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顯著的降低，甚至無法滿足國軍標的要求。后續工作中需要對焊接產品結構、焊接工藝參數進行系統研究，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：
隨著武器系統的不斷進步和發展，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、環境適應能力強等方向發展，同時要實現自動化、連續化生產，進而實現火工品的高效率、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的發展，也無法滿足日益惡劣的使用和貯存環境，因此設計人員開發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據。
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個數量級，說明老化后產品的密封性能發生了一定程度的降低。對比兩種設備焊接產品的泄漏率，發現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據，發現在老化試驗前產品泄漏率已接近國軍標中規定泄漏率的上限。分析認為這幾發產品可能存在焊接質量不佳的情況，譬如焊接區域存在氣孔、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，這種現象在不同焊接設備裝配產品中都有出現，可以排除設備工藝參數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。根據表5~6中數據可以看出，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定的上限，并且不同設備裝配產品中也都出現這種情況。
2.4結果討論通過上述的試驗數據分析，可以看出老化環境對儲能焊接火工品的密封性還是有很大的影響，隨著老化天數的增加，產品的密封性能會出現不同程度的降低，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，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、內部缺陷等現象的出現，提高產品的質量。
3結論
（1）老化環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不滿足標準要求的現象，對于這類產品應慎重使用；（3）后續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