李便花，潘會(huì)平，孔俊峰，王建文，康 鑫，王曉偉

(1.山西北方晉東化工有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000；2.駐陽(yáng)泉地區(qū)軍代室，山西 陽(yáng)泉 045000)

火工品是彈藥中不可或缺的重要零件之一，是一種特殊能源，其具有能量質(zhì)量比高、作用時(shí)間短、起爆及輸出能量可控、體積小以及長(zhǎng)期貯存性好的特點(diǎn)[1]。它是在接收發(fā)火指令后，以較小能量激發(fā)其內(nèi)裝敏感藥劑產(chǎn)生燃燒或爆炸，以其燃燒火焰、爆炸沖擊波和高壓燃?xì)猓瑢?shí)現(xiàn)點(diǎn)火、起爆、傳爆和做功等預(yù)定功能的一次性使用的元器件、裝置和系統(tǒng)的總稱[2]。隨著武器系統(tǒng)信息化的快速發(fā)展，火工品本身的安全性和可靠性直接影響著武器系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1 產(chǎn)品組成及作用原理

某型傳爆裝置是火工元件的一種，體積小，只能完成一種功能。它受到外力后開(kāi)始起爆，當(dāng)藥劑作用完成后，完成其傳爆功能。

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

該種火工品由上殼體、下殼體、傳爆藥環(huán)、傳爆藥柱和保護(hù)墊等組成(見(jiàn)圖1)。

圖1 某型傳爆裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 作用原理

傳爆裝置的作用原理是在起爆元件產(chǎn)生的能量作用下，通過(guò)隔板起爆方式可靠起爆傳爆上組件中傳爆藥柱，進(jìn)而引爆傳爆下組件中傳爆藥環(huán)，多點(diǎn)輸出起爆能量，完全起爆戰(zhàn)斗部裝藥。

2 產(chǎn)品性能試驗(yàn)方法

某型傳爆裝置試驗(yàn)時(shí)模擬在彈藥中的裝配方式進(jìn)行裝配，在起爆器雷管的輸出能量作用下，產(chǎn)品可靠起爆。性能試驗(yàn)裝配檢測(cè)如圖2所示。

圖2 性能試驗(yàn)圖

3 故障現(xiàn)象及危害

3.1 故障現(xiàn)象

產(chǎn)品在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，1發(fā)樣品出現(xiàn)未起爆故障，固定套放置雷管導(dǎo)線端被損傷，傳爆裝置上殼體未被剪切，產(chǎn)品未作用(見(jiàn)圖3)。如果產(chǎn)品起爆，固定套及傳爆裝置全部分離為塊狀。

圖3 故障樣品及固定套

3.2 故障危害

該型傳爆裝置是彈藥傳爆序列中的關(guān)鍵部件，位于戰(zhàn)斗部?jī)?nèi)。如果該傳爆裝置作用失效，整個(gè)戰(zhàn)斗部裝藥無(wú)法被點(diǎn)燃，全彈就失去了作戰(zhàn)效能，同時(shí)也為后續(xù)彈藥銷毀造成影響。

4 原因分析

根據(jù)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、作用原理及生產(chǎn)試驗(yàn)過(guò)程的分析，建立了產(chǎn)品未起爆的故障樹(shù)(見(jiàn)圖4)。

圖4 未起爆故障樹(shù)

4.1 生產(chǎn)過(guò)程因素排查

對(duì)生產(chǎn)過(guò)程影響因素進(jìn)行檢查可知，該批產(chǎn)品用原材料與前一個(gè)批次已檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品為同一批次，且全部進(jìn)行了入廠復(fù)檢；生產(chǎn)分廠及檢驗(yàn)人員未有新人加入，均有工藝、安全、設(shè)備培訓(xùn)合格證；裝配工房溫度記錄為23～27 ℃，濕度為46%～53%，符合工藝要求溫度為18～32 ℃和濕度為30%～70%的要求；生產(chǎn)過(guò)程中的天平、量具合部檢定合格，且在有效期內(nèi)使用。由此，排除了生產(chǎn)中因生產(chǎn)因素變化而形成故障的原因。

4.2 零部件加工質(zhì)量因素排查

4.2.1 上殼體底厚尺寸超差

該型傳爆裝置是通過(guò)接收上一級(jí)能量進(jìn)行起爆，如果上殼體底厚尺寸超差超出尺寸要求的上限時(shí)，可能因上殼體強(qiáng)度高而使起爆能量形成消耗，殼體內(nèi)部的藥柱無(wú)法接收到可起爆的能量而形成未起爆故障。對(duì)故障樣品進(jìn)行了解剖可知，產(chǎn)品內(nèi)部各零部件裝配正確。對(duì)上殼體底厚尺寸進(jìn)行檢測(cè)可知：尺寸為(δ3-0.01)～(δ3+0.02) mm，從該批剩余零件中隨機(jī)抽20件進(jìn)行底厚檢測(cè)可知，尺寸范圍為(δ3-0.02)～(δ3+0.02) mm，符合產(chǎn)品圖中規(guī)定的(δ3±0.03) mm的技術(shù)要求。由此，排除了因上殼體底厚尺寸超差而使傳爆裝置作用失效的因素。

4.2.2 上殼體力學(xué)性能超差

該上殼體在加工過(guò)程中要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，如果材質(zhì)硬度高，有可能消耗大量的雷管輸出能量，使產(chǎn)品內(nèi)部的傳爆藥不能得到充足的起爆能量。對(duì)故障樣品上殼體進(jìn)行硬度檢測(cè)，硬度值為(B1-1) HRC，從該批剩余零件中隨機(jī)抽20件進(jìn)行硬度檢測(cè)，硬度值為(B1-3)～(B1+1) HRC，全部符合產(chǎn)品圖中規(guī)定的(B1-3)～(B1+2) HRC的技術(shù)要求；對(duì)故障樣品上殼體進(jìn)行抗拉強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率試驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度為(P+52) MPa，伸長(zhǎng)率為A+2.1%，對(duì)硬度試驗(yàn)后的上殼體進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度為(P+27)～(P+63) MPa，伸長(zhǎng)率為(A+1.4%)～(A+4.8%)，符合產(chǎn)品圖中規(guī)定的抗拉強(qiáng)度≥P，伸長(zhǎng)率≥A的技術(shù)要求。排除了因上殼體力學(xué)性能超差而使傳爆裝置作用失效的因素。

4.2.3 藥柱及藥環(huán)質(zhì)量差

該型傳爆裝置中的藥柱與藥環(huán)用的是同一種單質(zhì)炸藥，檢查其入廠合格證明，其外觀、粒度和純度等全部符合指標(biāo)要求，爆熱為(W+654) J，符合≥W的要求。對(duì)該批炸藥進(jìn)行追溯檢查，該批炸藥已用于前一個(gè)批次該型傳爆裝置產(chǎn)品及其他產(chǎn)品中，在生產(chǎn)及交驗(yàn)時(shí)圴無(wú)異常。排除了藥劑質(zhì)量不穩(wěn)定的因素。故障樣品解剖后，傳爆藥柱及藥環(huán)已破壞，無(wú)法對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行檢測(cè)，隨機(jī)從同批剩余傳爆藥柱、傳爆藥環(huán)中各抽取20個(gè)，對(duì)其尺寸、質(zhì)量和密度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 傳爆藥柱抽樣數(shù)據(jù)

表2 傳爆藥環(huán)抽樣數(shù)據(jù)

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，藥柱及藥環(huán)質(zhì)量穩(wěn)定、無(wú)異常。排除了傳爆藥環(huán)、傳爆藥柱尺寸、質(zhì)量和密度超差因素。

4.3 試驗(yàn)因素排查

從故障樣品殘骸可以看出，上殼體端面被擊出1個(gè)小孔，固定套未被炸裂，且固定套上端面被炸出1個(gè)淺坑，說(shuō)明上殼體所接受的電雷管輸出能量不足，不能可靠引爆55號(hào)傳爆裝置中的藥柱、藥環(huán)。造成這種情況的原因可能是電雷管自身輸出能量不足或電雷管未裝配到位，雷管輸出端與傳爆裝置上殼體沒(méi)有接觸。

4.3.1 雷管質(zhì)量

對(duì)陪試品雷管進(jìn)行質(zhì)量追溯，該批雷管有生產(chǎn)廠與用戶分別進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)收合格的證明，入廠復(fù)驗(yàn)按《外協(xié)件入廠驗(yàn)收規(guī)程》進(jìn)行檢驗(yàn)，全部滿足技術(shù)要求。由此，排除了雷管質(zhì)量輸出能量不足而導(dǎo)致傳爆裝置失效的因素。

4.3.2 雷管裝配不到位

試驗(yàn)工藝裝配流程如圖5所示。經(jīng)詢問(wèn)操作人員，得到實(shí)際操作流程如圖6所示。

圖5 試驗(yàn)工藝裝配流程圖

圖6 實(shí)際操作流程圖

通過(guò)流程分析可知，有可能是在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)雷管裝配不到位，即真雷管部分裸露在固定套外面，致使電雷管底部與產(chǎn)品上端面不能緊密接觸。由此，不能排除因?yàn)椴僮鞫估坠苎b配不到位造成傳爆裝置失效因素。

5 試驗(yàn)驗(yàn)證及故障復(fù)現(xiàn)

雷管裝配于固定套內(nèi)，正確裝配與裝配不到位作用的能力是不同的。裝配到位，雷管與傳爆裝置上殼體緊貼著；反之，雷管就與傳爆裝置上殼體有距離。隨著距離的不同，產(chǎn)品接收雷管輸出的能量會(huì)有很大變化，甚至?xí)a(chǎn)生故障現(xiàn)象。

5.1 試驗(yàn)驗(yàn)證

將傳爆裝置用模擬傳爆裝置(上殼體與下殼體內(nèi)不裝藥柱及藥環(huán))代用，按照試驗(yàn)方法，進(jìn)行各10發(fā)雷管裝配到位及不到位試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果如下：10發(fā)雷管裝配到位的模擬傳爆裝置上殼體底部完全剪切，固定套斷裂，與故障樣品及固定套的狀態(tài)不一致(見(jiàn)圖7)，10發(fā)未裝配到位的模擬傳爆裝置中有8發(fā)上殼體底部被剪切，2發(fā)上殼體底部向內(nèi)穿透撕裂，固定套裝電雷管部分被撕裂成不規(guī)則的喇叭狀圓孔(見(jiàn)圖8)，雷管未裝配到位的2發(fā)試驗(yàn)結(jié)果與故障樣品狀態(tài)相似。

圖7 雷管正確裝配試驗(yàn)后狀態(tài)

圖8 雷管未裝配到位試驗(yàn)后狀態(tài)

5.2 故障復(fù)現(xiàn)

根據(jù)上述排查及試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，用傳爆裝置進(jìn)行試驗(yàn)，數(shù)量10發(fā)，其中有3發(fā)出現(xiàn)傳爆裝置未起爆現(xiàn)象，結(jié)果如圖9所示。與產(chǎn)品在檢驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的故障基本一致，故障得以復(fù)現(xiàn)。

圖9 故障復(fù)現(xiàn)樣品試驗(yàn)后的狀態(tài)

6 采取的措施及試驗(yàn)

針對(duì)上述故障采取如下措施：1)嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行操作；2)對(duì)固定套進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，由原來(lái)通孔改為臺(tái)階孔，使雷管不論怎么裝配都不會(huì)出現(xiàn)裝配不到位現(xiàn)象；3)固定套雖為陪試品，但也應(yīng)符合技術(shù)要求，將固定套質(zhì)量同比產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制。

該批傳爆裝置重新加嚴(yán)抽樣20發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)，全部滿足技術(shù)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述研究，得出如下結(jié)論。

1)該傳爆裝置失效的原因是操作人員在雷管裝配過(guò)程中未嚴(yán)格執(zhí)行工藝，致使雷管裝配不到位，增大了雷管與傳爆裝置上殼體的距離，使傳爆裝置接收雷管輸出能量較少不能起爆而產(chǎn)品失效。

2)試驗(yàn)工裝也是判定產(chǎn)品質(zhì)量的重要組成部分，不能只考慮完成功能，還應(yīng)考慮其合理性及其不適宜造成的后果，更應(yīng)按照產(chǎn)品的防差錯(cuò)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3)工藝是生產(chǎn)過(guò)程中的法規(guī)，在操作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵守工藝，如出現(xiàn)不合理或不具有可操作性的問(wèn)題，可通過(guò)正常程序辦理脫離或更改，提高工藝的可執(zhí)行性。

[1] 王凱民. 軍用火工品設(shè)計(jì)技術(shù)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[2] 王凱民. 火工品工程[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2014.