复合式电引火元件在毫秒延期电雷管中的应用

2022-10-05

一、引言

目前, 我国毫秒延期电雷管生产技术中, 普遍采用铅丹硅系外加DDNP或木炭氯酸钾系作为电雷管引火元件的引火药, 少数采用苦味酸钾作为引火药[1]。铅丹硅系电引火元件摩擦感度、撞击感度高, 在雷管装配时容易发生危险, 不利于安全生产[2];木炭氯酸钾系电引火元件产生的气体量大, 生产中对药球重量控制范围窄, 手工涂球难以达到, 且木炭氯酸钾系对电引火元件的小头、金丝的腐蚀性大, 库存期难以达到国家规定, 容易出现质量问题;而苦味酸钾主要用于刚性引火元件的生产, 尽管刚性引火元件摩擦、撞击感度低, 装配时比较安全, 并且采用了自动化生产工艺, 药球重量容易控制, 电引火元件质量好, 但其高昂的生产成本对于规模小的雷管企业是难以接受的[3]。复合式电引火元件生产工艺简单, 成本低廉, 摩擦、撞击感度低, 气体量小, 将其应用于毫秒延期电雷管, 能够大大提高毫秒延期电雷管生产的本质安全, 且有利于产品的稳定性。

二、复合式药球头设计

1. 原理

复合式电引火元件在通电情况下引起电引火元件的桥丝发热引燃引火元件的内层药, 内层药的燃烧引燃外层药, 从而达到引爆雷管的目的。它采用两次涂球的生产工艺 (图1) , 即在桥丝外包覆内、外两层引火药, 内、外两层引火药的燃烧均是氧化-还原反应, 为了满足毫秒延期电雷管引火元件的性能要求, 内层选用电参数好、气体量小、对小头和金丝无腐蚀且成本低廉的引火药作为内层药, 外层选用摩擦与撞击感度低、气体量极小且不影响电引火元件点火性能的引火药。

2. 配方设计

由于铅丹-硅系引火药燃烧的快速性和一致性好, 且工艺成熟, 成本低廉, 因此选择铅丹-硅为基药外加DDNP的成熟配方作为内层药, 即内层药的基药配方质量比为Pb3O4:Si=12:1, 内层药的配方质量比为基药:DDNP=100:15;苦味酸钾是一种耐热和性能良好的单质延期药, 它的摩擦、撞击感度低, 发火的快速性和一致性好, 气体量小, 主要用于刚性电引火元件的引火药和20ms等间隔延期雷管的生产, 因此为了满足外层药摩擦、撞击感度低, 气体量小的要求, 选用苦味酸钾作为外层药[4]。

三、试验与结果分析

1. 引火元件秒量试验

延期体是决定延期秒量的关键因素, 但电引火元件对秒量精度的影响也不容忽视。电引火元件影响毫秒延期电雷管延期精度有两个方面, 一方面是它本身的激发时间和传导时间也是延期秒量的组成部分, 为了提高毫秒延期电雷管的延期精度, 优良的电引火元件的秒量应控制在8ms内, 将这种复合式电引火元件装配成1段电雷管进行秒量测试, 其结果如表1:

从表1可知, 复合式电引火元件秒量均在8ms内, 符合毫秒延期电雷管引火元件延期精度的要求。

2. 延期精度试验

电引火元件重量 (指电引火元件引火药的重量) 是影响毫秒延期电雷管延期精度的另一方面, 主要是因为引火元件燃烧产生的高压气体, 在雷管气室内造成一定的压力, 使延期药燃速加快, 延期时间缩短, 影响延期精度, 并且引火元件的重量对延期雷管的秒量精度呈非线性关系, 将不同重量的复合式电引火元件分别装配成3段和5段毫秒电雷管, 进行秒量测试, 其结果如表2:

从表2可知, 电引火元件过大或过小, 均会因其毫秒电雷管秒量的波动, 将其控制在13~15mg时, 毫秒电雷管的秒量波动最小, 不仅性能符合GB803-2005的要求, 而且优于其他电引火元件的性能。

3. 点火试验

在内层药的表面涂一层钝感的苦味酸钾, 是否会影响复合式电引火元件的点火性能, 将引火药重量在13~15mg范围的复合式电引火元件装配在毫秒延期电雷管各段做点火实验, 其结果如表3:

从表3可以看出, 该电引火元件具有良好的点火性能。

4. 摩擦与碰撞感度试验

综合考虑卡口工序生产实际, 结合人工操作中可能产生的失误:药球与其他物体发生摩擦、碰撞引起引火元件燃烧, 分别将刚性电引火元件、复合式电引火元件、铅丹硅外加DDNP电引火元件进行模拟实验, 对比分析复合式电引火元件的安全性。

(1) 药球与管壁发生摩擦:药球头在卡口过程中与雷管管壳发生摩擦, 作用力是30~35牛顿, 见图2:

(2) 药球与管壳碰撞:药球头在卡口过程中与雷管管口发生碰撞, 作用力是30~35牛顿, 药球头破球, 见图3:

铅丹-硅-DDNP系有3发燃烧, 复合式电引火元件和刚性电引火元件没有发生燃烧, 从实验结果可以看出复合式电引火元件按和刚性电引火元件的摩擦感度、撞击感度一样, 明显优于含DDNP的引火药球, 感度较低, 有利于提高生产中的安全性。

结论

1.复合式电引火元件电参数稳定, 不腐蚀电引火元件小头, 库存期长, 质量好, 增强了该产品在市场的竞争力。

2.具有摩擦、撞击感度低的特点, 能够提高毫秒延期电雷管装配过程中的本质安全度。

3.工艺简单, 容易实现自动化生产, 大大降低了操作工的劳动强度。

4.原材料来源广泛, 价格便宜, 生产成本低, 是一种值得推广的电引火元件。

摘要：针对目前毫秒延期电雷管采用的铅丹硅系电引火元件摩擦感度、撞击感度高, 雷管装配时易发生危险;木炭系电引火元件库存期短、质量难以保障, 因此在毫秒延期电雷管生产中采用复合式电引火元件, 可以消除铅丹硅系点引火元件摩擦撞击感度高和木炭系引火元件库存期短、气体量大的缺陷, 解决毫秒延期电雷管生产过程中的安全、质量问题。

关键词：复合式电引火元件,摩擦,撞击