一种柔性聚能切割索的制作方法

本发明涉及一种聚能切割索类火工品，属于火工结构分离技术领域。

背景技术：

聚能切割索是一种高可靠性、高同步性的线性切割分离火工品，主要功能为利用聚能切割索工作后产生的金属聚能射流，将分离对象从分离面部位切割分离为两部分，广泛应用于战略战术导弹、运载火箭、航天飞行器等的级间分离、战斗部切割开舱和发动机安全自毁等连接分离环节，同样也可用于民用行业的爆破拆除、海底打捞作业船体及钢索等切割分离领域。

聚能切割索的结构一般采用铜、银、铅、铝等封闭金属管外壳，内部为黑索今、六硝基茋等粉状高能药剂，金属圆管装一定体密度的粉状药剂后，经模具多次拉伸滚压成型，过程中金属管直径逐渐由粗变细，内部装药体密度逐步提高，最终达到稳定爆轰所需装药体密度，但是生产效率及合格率较低。金属管装粉状药过程受药剂粒度、流散性、初始装药体密度、金属管内径尺寸及表面光洁度等影响，为保证内部装药均匀性和一致性，金属管原始装药长度不宜过长、初始密度不宜过大；成型后的全封闭金属外壳由于拉伸滚压过程冷作硬化效应，降低了金属壳聚能切割索的柔韧性；成型过程中的制作误差，导致切割索的截面对称性、聚能罩壁厚均匀性、药芯对称性等不宜控制且偏差较大，影响了切割索有效金属聚能射流形成，从而降低了切割索的分离性能；成型过程中的压延变形过程，导致聚能罩顶角壁厚变薄，局部应力集中，甚至出现破裂，降低了切割索耐受环境能力，在严酷的武器装备使用环境条件下，甚至出现性能降低、功能失效、断爆等故障，降低了切割索的工作可靠性。

例如，在“切割索装药线密度与切割性能的研究”(国防基础技术，2010年03期)中介绍了一种装药线密度为12g/m的铅合金金属管装填粉状猛炸药制作的切割索；“聚能切割索切割靶板的数值仿真系统”(火工品，2010年第1期)中描述聚能切割索是在金属壳导爆索上加工形成凹形槽，从而获得具有聚能效应的切割索；“简易柔性切割索的制作及爆炸切割金属板试验”(中国民用爆破器材学会第六届年会论文集)中介绍切割索是由无缝金属外壳和炸药组成，制备时先制备一条导爆索，在后续的加工过程中，使用模具在导爆索的底部拉制出一条圆弧形聚能罩的凹槽，实现聚能效应。综上所述，由于现有切割索的设计及制作工艺方法上的局限性，严重制约了聚能切割索分离装置类火工品在武器装备、运载火箭等领域的推广应用。

目前查询的资料显示聚能切割索的设计制作主要采用封闭金属管装填粉状炸药先制成导爆索再制作聚能凹槽的方式设计和制作，可见国内现有切割索设计及生产方式同样存在上述工作性能、生产制作、质量控制方面的局限性。通过对国内现有的相关专利和文献查询可知，对聚能切割索的研究方向主要集中在控制工艺过程、增加原材料选用指标等方面，怎样从结构原理上解决工程应用问题，即具有高精度、性能稳定、柔韧性好、装药结构简单、耐环境性强、生产效率高等新型结构切割索未见相关报道。

技术实现要素：

本发明的发明目的是：针对现有工艺制备金属管封闭切割索结构导致的装药工艺性差、效率低、合格率低、成品后截面形状难以精确控制、对称性和壁厚尺寸一致性差、切割性能不稳定、难以小直径弯曲、环境耐受能力低等问题，提出一种先分体式组合再全封闭封装的新型结构聚能切割索。

本发明的具体技术方案如下：

一种柔性聚能切割索，采用分体式结构，包括金属聚能罩、炸药条和非金属保护层，非金属保护层底部两端设有凹槽，金属聚能罩的两端镶嵌于该凹槽中，金属聚能罩的聚能角为α，所述的炸药条设置在金属聚能罩的外表面上，所述的非金属保护层设置在炸药条的外表面上。

上述柔性聚能切割索还包括编织层，所述的编织层包覆非金属保护层，将柔性聚能切割索形成封闭结构，编织层采用一定强度的涤纶丝、凯夫拉纤维丝编织而成。

上述柔性聚能切割索还包括挤塑层，挤塑层包覆编织层，呈“v”型结构，将柔性聚能切割索形成封闭结构，挤塑层采用具有柔韧性且可挤塑加工的橡胶类或塑料类材料加工成所需带有支耳粘接面的结构。

非金属保护层采用具有柔韧性的塑料或橡胶类材料，经挤塑或模压成型为所需“v”型形状。

金属聚能罩采用一定厚度的具有良好延展性、较大质量密度和可行的冷加工性能的铜带、铅带、铝带、银带材料制成，经冷加工成型为规则的“v”型结构。金属聚能罩的聚能角α在45°～90°。

所述的炸药条采用柔性炸药条，采用高分子粘结炸药(挠性炸药)，炸药配方主要为常使用的猛炸药黑索今、奥克托今、太安等中增加粘接剂、增塑剂、老化剂等，使其在一定温度范围内保持挠性、自持性和弹性，且机械感度低、爆轰感度高、输出威力大的特点。

本发明的柔性聚能切割索采用分体式结构，包括金属聚能罩、柔性炸药条、非金属保护层三部分元件，然后在其外表面编织一层比较致密的编织层，起到组合固定和防护作用；根据使用需求，还可选择在编织层外表面再挤塑一层塑料或橡胶类防护层，形成安装使用粘接面，方便使用；在聚能切割索两端炸药条露出药面的部位涂覆胶或漆对药面进行密封防护，最终形成全封闭结构。该新型聚能切割索结构可实现大长度连续自动化生产，环境适应性更好，耐水、耐酸、耐腐蚀能力强。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

(1)本发明的柔性聚能切割索采用分体式结构，由金属聚能罩、柔性炸药条和非金属保护层三部分元件组成，其每种元件均可独立加工制作完成，避免了由于制作过程中的废品而导致其它价值较高的药剂、金属聚能罩等不必要的报废，节约了成本；

(2)金属聚能罩、柔性炸药条和非金属保护层的单独生产加工工艺简单、降低了加工难度、合格率可由原来70％左右大幅提高到95％以上，尤其金属聚能罩采用标准金属板材直接模具加工，柔性炸药条采用模具压制或挤压成型，制作的切割索炸药条、聚能罩截面对称性、壁厚尺寸一致性、聚能角(a)形状准确性好，制作加工连续性强，外观完美，有利于实现生产自动化，提高效率、降低成本、缩短周期；

(3)本发明制备的聚能切割索结构，切割性能更优、高耐环境适应性、质量一致性和可靠性，具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。

附图说明

图1为本发明聚能切割索结构形式(ⅰ)的示意图；

图2为本发明聚能切割索结构形式(ⅱ)的示意图；

图3为本发明分体式切割索结构示意图；

图4为本发明非金属防护层结构示意图；

图5为本发明挠性炸药条结构示意图；

图6为本发明金属聚能罩结构示意图。

附图标记：

1-非金属保护层、2-炸药条、3-金属聚能罩、4-编织层、5-挤塑层。

具体实施方式

为了更加清楚地理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面结合附图对本发明做进一步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。

如图3所示，本发明涉及的柔性聚能切割索，采用分体式结构，包括金属聚能罩3、炸药条2和非金属保护层1，非金属保护层1底部两端设有凹槽，金属聚能罩3的两端镶嵌于该凹槽中，所述的炸药条2设置在金属聚能罩3的外表面上，所述的非金属保护层1设置在炸药条2的外表面上。

如图1所示，该柔性聚能切割索结构还包括编织层4，所述的编织层4包覆非金属保护层1，将柔性聚能切割索形成封闭结构，编织层4采用一定强度的涤纶丝、凯夫拉等纤维丝编织而成。

如图2所示，该柔性聚能切割索结构还包括挤塑层5，挤塑层5包覆编织层4，将柔性聚能切割索形成封闭结构，挤塑层5设置有安装使用粘接面，采用具有柔韧性且可挤塑加工的橡胶类或塑料类材料加工成所需带有支耳粘接面的“v”型结构形状。具体的，挤塑层一般选用硅橡胶、丁腈橡胶、低密度聚乙烯树脂等材料加工而成。

如图4所示，所述的非金属保护层1采用具有柔韧性的塑料或橡胶类材料，经挤塑或模压成型为所需“v”型结构形状，底部两端设有凹槽，与金属聚能罩3结构相匹配，所述的橡胶类材料一般选用硅橡胶、丁腈橡胶。

如图6所示，金属聚能罩3采用厚度δ(0.1～2.5)mm，具有良好的延展性、较大的质量密度和可行的冷加工性能的铜带、铅带、铝带、银带，经冷加工成型为规则的“v”型结构；铜带材料牌号为紫铜t2m、铅带材料牌号为铅锑合金pbsb2或pbsb6系列、铝带材料牌号为纯铝1050或1070等系列、银带材料牌号为ag1；金属材料尽量选高纯度。金属带材厚度尺寸公差不大于0.05，表面应光滑、平整，无破损裂纹等缺陷。根据分离性能需求一般控制聚能角α在(45°～90°)角度范围。

如图5所示，炸药条2采用柔性炸药条，具体采用本领域的所用的高分子粘结炸药(挠性炸药)，炸药条厚度τ不小于2mm，炸药配方主要为常使用的猛炸药黑索今、奥克托今、太安等中增加粘接剂、增塑剂、老化剂等辅料，使其具有在一定温度范围内保持挠性、自持性和弹性，且机械感度低、爆轰感度高、输出威力大的特点。

本发明所述的柔性聚能切割索结构的制备是先将金属聚能罩3、炸药条2和非金属保护层1三部分元件组合后，在其外表面编织一层比较致密的编织层，起到组合固定和防护作用；根据使用需求，还可选择在编织层外表面再挤塑一层防护层，形成安装使用粘接面，方便使用；每种元件均可独立加工制作完成。在聚能切割索两端炸药条露出药面的部位涂覆胶或漆对药面进行密封防护，最终形成全封闭结构，切割索两端头密封胶或漆采用具有良好密封效果且具有助燃性能的硝基漆、虫胶漆、三防保护剂等。

如图1所示，聚能切割索横截面尺寸根据切割分离的对象特性进行适应性设计，截面尺寸对应宽度k(3～30)mm、高度h(3～30)mm，截面左右对称度不大于0.1。切割索结构形式ⅰ可用于有安装支撑结构部位，安装在带有对应安装固定槽的金属或非金属支撑结构件上，再安装在分离面或分离对象上对应分离位置；

如图2所示，切割索结构形式ⅱ可利用自身所带的安装支耳面，采用胶粘的方式固定在分离面或分离对象上对应分离位置。

本发明所述的新型聚能切割索结构的各个组成部分由模具单独加工而成，其炸药条、聚能罩截面具有良好的对称性、壁厚尺寸一致性、聚能角形状准确性，制作加工连续性好，有利于实现生产自动化，提高效率、降低成本、缩短周期。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。