火工品制造工艺的发展

发表时间:2020/7/29   来源:《科学与技术》2020年3月7期   作者:汪君
[导读] 火工品可以简短地概括为点火或核心引爆控制系统的总称
        摘要:火工品可以简短地概括为点火或核心引爆控制系统的总称,例如火帽、导爆系统和雷管等,这些都是高危险性的物品,一旦出现使用失误或在生产、运输、存放中存在安全隐患,都将可能造成巨大的经济财产损失,甚至危害到人的生命安全。要想降低火工品失控所带来的不利影响,这就需要对火工品的控制水准要求既精、又细、且高,不断地改善和发展火工品的制造工艺是降低火工品失控率最为有效的一种手段。
        关键词:火工品;制造工艺;发展
        一、火工品制造工艺的发展
        1、火工品制造工艺的早期发展
        (1)早期火工品。就火工品的发展历程来看,黑火药可以说是现代火工品和烟火剂的鼻祖,其是我国古代四大发明之一,通常是由硝石、硫磺与木炭三种不同物质按照一定比例混合而成的。从战国时期到江山统一的汉初时代,王公大臣都在梦想着长生不老,这个时期有一些道士开始为王公贵族们修炼仙丹,而在修炼仙丹过程中,黑火药的配方产生了。早三国时代,马钧就利用纸张包裹着火药而成功研发出了供节日娱乐使用的爆仗,从此开启了火药使用的先河。作为最早的火工品,爆仗的生产工艺是非常简单和粗糙的。
        (2)火工品的发展和应用。到了唐朝,有位炼丹家在唐高宗时期研发了硫磺伏火法,将硫磺和硝石磨成粉末,再添加皂角,后来又在唐宪宗时期研发出伏火矶法,就是用硫磺、硝石和马兜铃按照一定的比例烧炼。而这两种炼丹配方已经逐渐具有了火药的成分,后来五金、硝石、八石、三黄、汞都成为了炼丹中的常用成分,把三黄和硝石混合在一起可以产生爆炸燃烧的现象也逐渐被广大人们所认识。在唐朝末年,火药被广泛应用在军事上,最初的火炮就诞生了,人们在点燃火药包之后利用抛石器抛掷出去,用于打击敌人;后来又研制用弓箭发射火药的方式,将毒药和火药掺入桐油等物质,制作成毒火球。随着人们不断使用火药并逐渐完善火工品的加工工艺,很多新类型的火工品也逐渐使用在军事方面,例如火枪、火筒、火箭、火药等,发展到明朝时期,火工品在我国军事方面的应用又呈现出多样化,比如多级火箭、红夷大炮、拐子铳、五雷神机等等,而这个时期我国火工品的制造工艺也逐渐发展到了一个全新的境界。
        2、现代火工品制造工艺的发展水平
        (1)火工品在大型工程施工中的爆破作用。在古代一些大型建筑工程施工过程中,如果遇到需要进行爆破的阶段,有些爆破装置无法满足工程爆破的需求,通常还需要使用大量的财力、物力以及人力来弥补技术方面的缺陷。当今在建筑工程爆破环节中使用的火工品,他的爆破系统已经逐渐从之前的引燃方式逐渐进步到如今的电控、手控以及通过计算机进行高精准控制等,火工品制造工艺的飞速发展不但表现在工程爆破和军用武器制造方面,其存在也覆盖到社会发展的各个方面。
        (2)火工品制造工艺的提升是一个国家军事力量提升的象征。倘若任何一个国家缺少航天卫星、海陆空高级军用武器装置、超远距离超精度射击的顶端武器装备等,那么这个国家就很难处于全世界强国之列。如果一个国家连基本生存都有问题,那何谈发展,如今世界,时局较为动荡,如果想在这种错综复杂的严峻环境下长久生存下去,就需要重建并提升国家国防军事力量的发展,而建设发展国防军事力量又离不了先进武器的制造,大部分武器的制造过程需要火工品,所以,提升火工品的制造技术就刻不容缓。目前,火工品的加工制造工艺已经不仅仅局限于传统的制造方式,其也开始逐渐加入了一些飞速发展的新型材料技术、计算机技术、精准制导技术等一些高新高精密的技术领域中。


        二、当前火工品制造新工艺
        1、气液增力制造工艺。近些年来,随着我国气液增力制造工艺的广泛应用和飞速进步,其在火工品制造中也逐渐显示出特有的优势,其体现在以气液增力缸作为压力动力的增压设施在底火、雷管、火帽等火工品装配和压药生产线中的应用。气液增力缸利用压缩空气作为控制和驱动的介质,可以完成和液压缸一样的动力输出效果,而集约化的独特设计将气液增力缸自身组成一个完善的驱动单元,完善地将液压技术和气动技术的优势有效结合在一起,由此一来,即确保了压药工艺的安全制造和生产质量,又在很大程度上提升了火工品的制造效益,最适合用于火工品的单机定压制造环节中。气液增力缸使用可以飞速反映的气缸来完成快退和快进,并使用可以输出极大动力的液压缸来实现力量的输出,集中液压和气压的优点于一身,利用电磁阀和气控阀来完成气液介质间的转换和协调,利用帕斯特定义,利用小面积高压强和小面积小压强之间的转换来建立火工品油腔中的高压,进而完成小行程大动力的输出,其制造过程主要包含四个状态:快进状态、待命状态、增力状态以及临界状态。而为了能够充分适应不一样的使用环境,气液增力缸也具备分离式、并联式以及串联式等三种不一样的构成形式。
        2、硝胺火药的超临界溶液飞速膨胀包覆技术。硝胺火药是如今高能火药的灵魂,特别是 HMX 和 RDX 在各种火工药剂和主装药剂中的地位更为重要,也是未来较长一段时期内火药应用的重要目标。因为其敏感性较高,所以,其改性研究也变成了目前国内外混合药剂研发项目中特别重要的构成部分。当前以 HMX 和 RDX 作为重要组成部分的火工药剂大多使用溶液混合蒸馏制造工艺以及水悬浮方式来制备,在很多时候,传统的制造工业也可以达到使用的需求,但是对一些超细化和细化的原材料则可能适用性较差,而以细化为主体的火药又刚好是研发信息爆炸技术、炸药、半导体桥等一些高制造工艺的火工品所必备的,所以,对制造技术以及新制造工艺的需求就显得非常迫切。另外,在上面传统制造工艺过程中需要耗费大量易挥发的有机溶剂,而有机溶剂的挥发不仅会污染自然环境,还会给火工品的制造过程带来一个潜在的隐患,因此,为了能够提升火工品制造质量,减少制造过程中的危险系数以及对环境的污染,有人员提出了硝胺火药的超临界溶液飞速膨胀 RESS 改性技术。而 RESS 环节就是超临界溶液通过微细喷嘴后的飞速膨胀过程,其基于溶质的溶解度会随着 SCF 的密度变化的原理,当溶液在超临界状态飞速降压时就会构成非常高得饱和度,进而使溶质能够飞速成核并逐渐变成微粒,微粒随着气流运功过程中如果遇到和其界面性能合适的粉体就会沉积在粉体的表层,进而构成改性工艺。
        3、SCB 火工品。在如今极为严重的电磁环境下,老式火工品的可靠性、安全性面临着非常严峻的考验,但是新工艺的微电子火工品的出现,已经彻底改变了传统火工品所面临的局面,并逐渐成了当前火工品行业研究的重点,特别是 SCB—半导体桥火工品。SCB 火工品指的是以半导体膜作为火工品的发火元器件,从而发展称为使用微电子组成技术,将火工品改造成具备逻辑特征的火工品,其不仅具备半导体元器件的可靠性、安全性,还具备与计算机的操作和处理兼容的优势。
        总之,火工品制造行业既面临着新的挑战,也面临着新的机遇发展,因此,相关人员应该努力奋斗、不辱使命,全身心投入到火工品制造工艺的研制开发工作中,争取在新世纪再创造新辉煌。随着科技的不断发展,时代的不断进步,相信火工品制造工艺的发展也会越来越迅速,提升到一个新的高度。
        参考文献:
        [1] 张晓婷.用于喷墨打印快速成形技术的纳米铝热剂含能油墨研究[D].南京:南京理工大学, 2017.
        [2] 汝承博,张晓婷,叶迎华.用于喷墨打印微装药方法的纳米铝热剂含能油墨研究[J].火工品, 2018 (4): 33-36.
        [3] 张文超,徐振相,徐振相. 火工半导体桥对微粒炸药的微对流传热数值模拟[J]. 南京理工大学学报,2019,20( 6) : 46.
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