СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ МАЛОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ВЗРЫВЧАТОГО МАТЕРИАЛА В КОРПУС
METHOD OF MOULDING LOW-SENSITIVE EXPLOSIVE MATERIAL INTO HOUSING

Изобретение относится к способам снаряжения взрывных устройств, в частности, малогабаритных детонаторов, и может быть использовано при прессовании взрывчатого материала (ВМ) в корпус детонатора.
Задача, стоящая в рассматриваемой области техники, связана с технологичностью изготовления и обеспечением стабильности срабатывания изделий при серийном производстве, при котором основным требованием является обеспечение одинаковой плотности состава во всех отпрессованных зарядах.
Известно прессование зарядов из ВМ в матрице пресс инструмента, при котором порция прессуемого материала, величина которой определяется заданными размерами прессовки и ее конечной плотностью, засыпается в матрицу, установленную на основание. Затем в матрицу вставляется пуансон, к верхнему торцу которого прикладывается определенное усилие. После снятия усилия спрессованные изделия удаляются из матрицы (Генералов М.Б. Механика твердых дисперсных сред в процессах химической технологии. Калуга. Издательство Н. Бочкаревой, 2002, с. 208). Этот способ широко используется для получения зарядов из бризантных взрывчатых веществ (БВВ) на гидравлических прессах. Процесс прессования ведется с постепенным увеличением давления и доведением его до максимального значения, затем производится выдержка прессовки при этом давлении (Кунин Н.Ф., Юрченко Б.Д. Прессование взрывчатых веществ. Москва. Дом техники Министерства общего машиностроения, 1957, с. 7-8). Получение зарядов определенной плотности и высоты обеспечивается контролем величины давления в гидравлической системе пресса или ограничением хода пресса (прессование «на упор»).
Недостатком такого метода прессования по давлению является тот факт, что следствием погрешности массы навески состава является различная высота получаемых прессовок. При прессовании «на упор» имеет место разброс по величине средней плотности прессовок.
2
2
Известен способ снаряжения детонатора (патент US 5495806 «Детонатор, способ сборки детонатора (варианты) и электроинициатор», публикация 05.05.1996). В одном варианте способа осуществляют запрессовку ВВ в корпус детонатора для формирования основного заряда, предварительную запрессовку электронного инициатора в порошкообразный воспламенительный заряд давлением менее 413,42 кгс/см, при этом соединение воспламенительного заряда с инициатором и закрепление воспламенительного заряда в корпусе с обеспечением передающей сигналы связи с основным зарядом ВВ, осуществляют без дополнительного уплотнения воспламенительного заряда. В другом варианте изменена последовательность операций: осуществляют запрессовку основного заряда ВВ в корпус детонатора, размещают порошкообразный воспламенительный заряд в корпусе с обеспечением передающей сигналы связи с основным зарядом, закрепляют электронный инициатор в корпусе детонатора с обеспечением инициирующей связи с воспламенительным зарядом, и осуществляют уплотнение воспламенительного заряда давлением менее 413,42 кгс/см.
Недостатком известного способа является то, что указанное давление запрессовки в первом варианте и уплотнения во втором не позволяет обеспечить требуемую плотность запрессовки составов, используемых в конструкции детонатора, которая обеспечивает требуемые инициирующую способность и надежность его работы.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ прессования ВМ в корпус по патенту US 2373799 (публикация от 04.11.1942). Согласно описанию к патенту US 2373799, снаряжение корпуса ВМ производят с помощью пресс инструмента путем послойной, порционной запрессовки (трамбовки) состава. Пресс инструмент включает двухместную оправку - матрицу с неподвижным основанием, набор пуансонов разной длины, указатель уровня наполнения и др. Такое устройство подходит для запрессовки малочувствительных ВМ в корпус боеприпаса. Способ прессования включает следующие операции. Корпус размещают в одном из гнезд матрицы с опорой на основание, фиксируют, далее послойно вводят порции прессуемого материала и пуансоном, соответствующей длины, осуществляют запрессовку каждой порции, формируя слои, при этом по датчику давления определяют требуемую степень запрессовки. Прессование нижнего слоя ведут с опорой на дно корпуса, а остальных слоев - с опорой на прессуемый материал. При этом плотность верхнего слоя будет такой, какая получиться в результате прессования, и ее величина будет отличаться от величины плотности нижнего и внутренних слоев. После запрессовки сбрасывают давление, и пуансон возвращают в исходное положение.
Недостатком известного способа прессования является то, что при прессовании возникают трудности обеспечения требуемой плотности его верхнего слоя, особенно это актуально при прессовании зарядов малых размеров для конструкции детонаторов, что может привести к нестабильноети срабатывания заряда. Кроме того, при изготовлении детонаторов большое значение имеет обеспечение повторяемости характеристик в разных партиях, что невозможно добиться известным способом.
Техническим результатом предлагаемого решения является обеспечение стабильности срабатывания изделия и повторяемости характеристик в разных партиях.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе прессования малочувствительного ВМ в корпус, включающем установку корпуса с отверстием для размещения прессуемого материала в матрицу пресс инструмента с опорой на основание пресс инструмента, послойное введение в корпус порций прессуемого материала с запрессовкой каждого слоя пуансоном соответствующей длины при контроле давления прессования, при этом нижний слой запрессовывают с опорой на дно корпуса, а внутренний слой/слои запрессовывают с опорой на прессуемый материал предыдущего слоя, новым является то, что в отверстие корпуса помещают колпачок с возможностью его перемещения вдоль оси, основание пресс инструмента выполняют с перемещаемой центральной частью, выступающей над неперемещаемой частью, перемещаемую часть частично заводят в отверстие корпуса до соприкосновения с дном колпачка, одну из частей матрицы выполняют с отверстием, диаметр которого соответствует диаметру отверстия корпуса, и устанавливают эту часть на корпус, совмещая их отверстия, нижний слой запрессовывают с опорой на дно колпачка, а для формирования верхнего слоя взрывчатый материал частично размещаю! в отверстии матрицы и сначала прессуют давлением, ниже давления прессования внутреннего слоя/слоев, но достаточным для получения плотности прессуемого материала, обеспечивающей восприимчивость его к задействующему импульсу, с последующей допрессовкой давлением, превышающим давление прессование внутреннего слоя/слоев, причем перед допрессовкой перемещаемую часть основания опускают вниз до выступания над неперемещаемой частью на величину, не менее, чем требуемый минимальный конструктивный зазор, допрессовку осуществляют в размер с опорой на матрицу, при этом колпачок вместе с запрессованными слоями перемещают вниз до формирования между дном колпачка и неперемещаемой частью основания зазора, не превышающего максимальный конструктивный зазор.
Размещение в отверстие корпуса колпачка, с возможностью его перемещения вдоль оси отверстия, и выполнение основания с перемещаемой центральной частью, которая выступает над неперемещаемой частью, с частичным размещением перемещаемой части в отверстие корпуса с опорой на нее дна колпачка, позволяет обеспечить требуемую плотность прессования каждого слоя, что, в свою очередь, обеспечит качественный формируемый заряд, удовлетворяющий требованиям по его плотности при серийном изготовлении.
Выполнение матрицы составной, с формированием в одной из частей отверстия, размер которого соответствует размеру отверстия корпуса, и установки этой части на корпус так, чтобы их отверстия были соосны, позволяет, кроме упрощения процесса наполнения объема корпуса ВМ и исключения несанкционированного просыпания последней порции, качественно сформировать верхний слой путем допрессовки в размер с опорой на матрицу.
Запрессовка нижнего слоя с опорой на дно перемещаемого колпачка позволяет обеспечить требуемую плотность прессования нижнею слоя и при опускании колпачка обеспечить требуемую плотность прессования следующих слоев.
Частичное размещение ВМ для формирования верхнего слоя в отверстие матрицы позволяет уплотнять слой вне корпуса, с последующей допрессовкой в размер с опорой на матрицу при опускании колпачка с запрессованными слоями вниз, что обеспечивает получение заряда требуемой плотности и размера.
Прессование верхнего слоя сначала давлением, ниже давления прессования внутреннего слоя/слоев, но достаточным для получения плотности прессуемого материала, обеспечивающей восприимчивость его к задействующему импульсу, с последующей допрессовкой давлением, превышающим давление прессования внутреннего слоя/слоев, позволяет предварительно сформировать заряд ВМ требуемыми массой и плотностью, не дающий сомнений в его восприимчивости к задействующему импульсу, а затем избыточным давлением вогнать его в объем отверстия корпуса.
Допрессовка верхнего слоя в размер с опорой на матрицу, позволяет получить требуемую высоту заряда и обеспечить ее повторяемость при серийном производстве.
Опускание вниз перед допрессовкой перемещаемой части основания до выступания над неперемещаемой частью на величину, не менее, чем требуемый минимальный конструктивный зазор, и перемещение колпачка вместе с запрессованными слоями вниз до формирования между дном колпачка и неперемещаемой частью основания зазора, не превышающего максимальный конструктивный зазор, позволяет получить качественный заряд, отвечающий требованию, как по плотности, так и по геометрическим размерам, позволяет повысить технологические возможности процесса при обеспечении стабильности срабатывания изделия и повторяемости характеристик в разных партиях.
На фиг. 1 схематично представлен пресс инструмент для прессования ВМ в корпус ДЭМ-С, на фиг. 2 - увеличенный выносной элемент в зоне корпуса ДЭМ-С, на фиг. 3, 4, 5 - схема прессования, где: 1 - корпус ДЭМ-С с втулкой; 2 - колпачок; 3 - ВМ; 4 - пуансон; 5 - матрица; 6 - основание.
Примером конкретного выполнения взрывного устройства, снаряженного с помощью заявляемого способа, может служить детонатор электромеханический высоковольтный (ДЭМ-С), корпус которого изготовлен из полимерного литьевого материала с армированной в корпусе втулкой и бронзовыми электродами (фиг. 2). Во втулке установлен колпачок с возможностью перемещения по оси, в колпачок и втулку прессуется заряд БВВ из высокодисперсного гексанитростильбена (ВДГНС). Состав разработан ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», на способ его изготовления получен патент RU 2337902 (публик. 10.11.2008). При срабатывании ДЭМ-С заряд из ВДГНС задействуется ударником, расположенном на определенном расстоянии от ВДГНС с последующей передачей детонационного импульса приемному заряду. Основным требованием, предъявляемым к формированию заряда из ВДГНС, является требование по обеспечению прессования состава определенным давлением в расчетный размер, т.е. для надежной работы ДЭМ-С необходимо обеспечить требуемую плотность заряда из ВДГНС, находящегося на строго регламентированном расстоянии от ударника. Кроме того, для минимальной разновременности работы группы ДЭМ-С желательным является максимально стабильный зазор между колпачком с ВДГНС и приемным зарядом.
Пресс инструмент, с помощью которого прессуют ВДГНС в корпус ДЭМ-С, представлен на фиг. 1 и включает: основание - с перемещаемой центральной частью, выступающей над неперемещаемой частью основания на 0,4 мм. Одна из частей матрицы выполнена с отверстием, диаметр которого равен диаметру втулки корпуса, и устанавливают эту часть на корпус, совмещая отверстия матрицы и втулки. Пресс инструмент включает так же набор пуансонов разной длины.
2
2
5
2
3
2
Способ прессования ВДГНС в корпус ДЭМ-С, представленный на фиг. 2, включает следующие операции. Устанавливают корпус 1 ДЭМ-С с армированной втулкой и колпачком 2 в матрицу 5 пресс инструмента. Перемещаемую часть основания 6, частично заводят в отверстие корпуса - во втулку до соприкосновения с дном колпачка 2, при этом втулку устанавливают с опорой на неперемещаемую часть основания 6 (фиг. 3). Одну из частей матрицы 5, в которой выполнено отверстие, размещают на корпусе так, чтобы отверстия матрицы 5 и втулки корпуса 1 совпали. Рассчитав предварительно давление прессование каждого слоя для получения определенной плотности, осуществляют послойное введение в колпачок 2 и втулку корпуса 1 порций ВМ 3 (ВДГНС) с запрессовкой каждого слоя пуансоном 4 соответствующей длины при контроле давления прессования. Нижний слой запрессовывают с опорой на дно колпачка давлением 1800 кгс/см. Плотность запрессовки нижнего слоя составляет 1,44 г/см. Внутренний слой запрессовывают с опорой на ВМ 3 (ВДГНС) нижнего слоя, для чего в колпачок 2 вводят расчетное количество ВМ 3 (ВДГНС) и запрессовывают пуансоном 5 до плотности 1,44 г/см. Для формирования верхнего слоя засыпают оставшуюся расчетную порцию ВМ 3 (ВДГНС), частично размещая ее в отверстии матрицы. Сначала прессуют в матрице (фиг.4), так же с опорой на ВМ 3 (ВДГНС), но меньшим давлением 1200 кгс/см до минимально-достаточной плотности состава ~1,34 г/см, при этом отсутствие зазора В между пунсоном 4 и матрицей 5 является браковочным признаком. Далее осуществляют допрессовку в размер с опорой на матрицу 6 давлением, превышающим давление прессование внутреннего слоя - 2000 кгс/см. Перед допрессовкой перемещаемую часть основания 6 опускают вниз (фиг. 5) до выступания над неперемещаемой частью на величину не меньшую, чем требуемый минимальный конструктивный зазор (расстояние А уменьшают до 0,1 мм). Далее максимальным усилием на пуансон перемещают всю массу ВМ 5 (ВДГНС) с колпачком 2 до смыкания матрицы 5 с пуансоном 4, при этом утопание колпачка 2 относительно торца втулки корпуса 1 получается от 0,1 до 0,28 мм (в реальности погрешность потерь при взвешивании массы ВДГНС менее 5%, а, следовательно, разброс по утопанию колпачка 2 более стабильный и не превышает 0,2 мм).
Т.о., заявляемый способ прессования позволяет обеспечить стабильность срабатывания изделия и повторяемость его характеристик в разных партиях.