某型电点火具绝缘电阻超差分析及工艺改进

李便花，潘会平，孔俊峰，和海亮，张忠心，武喜太

(1.山西北方晋东化工有限公司，山西 阳泉045000；2.驻阳泉地区军代室，山西 阳泉045000)

某型电点火具绝缘电阻超差分析及工艺改进

李便花1，潘会平1，孔俊峰2，和海亮1，张忠心1，武喜太1

(1.山西北方晋东化工有限公司，山西 阳泉045000；2.驻阳泉地区军代室，山西 阳泉045000)

电点火具是武器系统不可缺少的一部分，是整个系统的“心脏”，其可靠性决定着武器系统的功能是否能实现，是武器系统发挥威慑力的起始关键能量输入点。随着武器系统应用环境的不断变化，对电点火具的各项技术指标都提出了很高的要求，促使产品在结构设计、工艺设计及生产过程中进一步精益严谨。本文以案例为切入点，分别从产品结构设计、实际工艺设计及生产过程控制方面分析了某型电点火具绝缘电阻超差的原因，提出了针对性改进措施。通过验证试验，彻底解决了电点火具绝缘电阻超差问题，有效消除了故障带来的弹丸留膛安全隐患。

点火具；火工品；绝缘电阻

电火工品统称电起爆器，是通过电流的输入使装药发火，并把热、压力及冲击波等形式转化为化学能或动能的元件。桥丝式电火工品具有发火能量小、作用迅速以及性能稳定且容易控制等特点，是一种特殊能源的、一次性作用的动力源器件[1]。

1 电点火具绝缘电阻概念、危害及其测量原理

1.1 电点火具绝缘电阻概念

加直流电压于电介质，并经过一定时间极化过程后，流过电介质的泄漏电流对应的电阻称为绝缘电阻。绝缘电阻主要取决于所选取的绝缘材料，也取决于产品的设计和加工工艺水平。

电点火具通过产品表面外壳与弹体连接，一些产品中电点火具的发火回路由点火元件一极和产品表面壳体一极构成，也就是电点火具发火元件与弹体构成发火回路，即脚—壳发火回路。为避免复杂电磁环境中的电磁干扰，上述结构逐渐被独立设计的电点火具发火回路所替代，发火回路由发火元件自身组成，即脚—脚发火回路和脚—壳绝缘。在发火电流供给充足的状态下，电点火具发火回路采用钝感技术，以加强电点火具产品的抗干扰能力[3]。

1.2 绝缘电阻超差的危害

测量电点火具的绝缘电阻是检查产品发火回路与产品外表壳体的绝缘状态，即脚—壳绝缘电阻。通过测量绝缘电阻值，可发现电点火具生产过程中是否存在工艺缺陷，并判断绝缘材料在电流通过时是否被击穿。

电点火具的发火回路由内置发火元件组成，不再与产品壳体形成发火回路。如果电点火具脚—壳的绝缘电阻超差，脚—壳就形成了电流回路，当给产品通以发火电流时，电流就在脚—脚回路及脚—壳回路中进行分流，这样降低了脚—脚回路供给的发火电流，使发火元件不能正常发火，导致整个弹丸出现瞎火留膛故障。

1.3 绝缘电阻测试方法及原理

绝缘电阻测试方法如图1所示。

图1 绝缘电阻测试方法

绝缘电阻的测试原理与产品发火电路电阻测试原理相同，同为欧姆定律(R=U/I)，绝缘电阻测试仪对产品提供输出稳定电压，检测通过产品脚和壳之间的电流，经绝缘电阻测试仪内部电路芯片进行计算，测试仪上直接显示产品的绝缘电阻值。

2 绝缘电阻超差分析

故障现象为电点火具装配完成后，测试绝缘电阻值为4 MΩ，将电点火具进行不同频次的晃动后，测试绝缘电阻值为0。

2.1 电点火具结构及分析

2.1.1 结构组成

该型电点火具为武器系统的起始点火元件。由壳体、底座、电极塞、导线和药剂等组成，结构如图2所示。

图2 电点火具结构示意图

2.1.2 结构分析

电点火具的脚—壳绝缘电阻可确保产品发火回路通以发火电流时产品可靠发火。从电点火具结构分析可以看出，有如下几处易出现绝缘电阻超差。

1)电极塞。电极塞由绝缘材料与接线柱注射而成(见图3)，如果电极塞接线柱与注射成型的外表面不绝缘，电极塞与金属底座连接，就会使电点火具脚—壳绝缘电阻超差。

图3 电极塞结构

2)电极塞与导线连接处。导线与电极塞通过导线与接线柱的焊接成为通路，焊点由绝缘套管进行保护。如果绝缘套管破损，连接焊点暴露在药剂中，则会使电点火具脚—壳的绝缘电阻降低。

3)导线与壳体连接处。产品导线通过壳体顶部引出电点火具外，与外部发火电源相连接。如果导线的绝缘皮在与壳体连接处破损，那么导线和壳体就会发生短路，电点火具的脚—壳绝缘电阻就会为0。

2.2 工艺设计及分析

在生产过程中，工艺设计是否合理将直接影响产品质量。

1)电极塞与底座连接。电极塞的接线柱通过注射工艺裸露在两端，电极塞与底座通过螺纹联接，装配时电极塞下端面的接线柱不采取任何措施随电极塞装配于底座内，如果底座盲孔内金属屑留存，没有清理干净，则对电点火具脚—壳绝缘电阻值有影响。

2)电极塞与导线连接。电极塞与导线连接采用锡焊工艺，焊点的形状及是否光滑影响绝缘套管的保护效果。如果焊点不光滑，有毛刺或硬棱，就会损伤绝缘套管，甚至造成绝缘套管破损，使焊点暴露于金属药剂中，影响产品脚—壳的绝缘电阻值。

2.3 各因素检查分析

1)外露导线。外露导线用于连接产品与发火电源，如果在工序周转过程中不慎将导线金属丝外露，并与壳体接触，则脚—壳绝缘电组就会为0。对故障样品的暴露导线进行了认真细致的检查，没有发现破损部位。

2)导线与壳体连接处。将故障样品解剖导线与壳体连接处，对导线进行检查，没有发现破损现象。

3)置于壳体内导线。导线与电极塞焊接后通过药剂与壳体实现外置，壳体内部导线如果在壳体装配过程中受损，外露金属丝与金属药剂接触，产品脚—壳的绝缘电组就会受到影响。解剖故障样品，将药剂去除，仔细检查导线状态，导线完好，未发现受损现象。

4)电极塞与导线连接处。解剖故障样品，仔细检查焊点部位，包裹焊点的绝缘套管完好，未发现受损现象，将绝缘套管剥离后检查焊点状态，焊点圆滑，无棱角，符合工艺要求。

5)电极塞。将导线去除，电极塞与底座分离，用绝缘电阻测试仪检测接线柱与电极塞外表面，绝缘电阻为∞，电极塞没有质量偏移现象。

6)电极塞与底座连接处。在底座与电极塞分离后，检查底座盲孔内质量，发现有一根约φ0.1 mm、长约15 mm的金属丝。在电极塞与底座最初装配时，该金属丝未与电极塞接线柱连接，在后续其他零部件及药剂装配过程中产品不断移动，金属丝位置发生变化，由于金属丝位置与接线柱相对位置发生变化，在检测脚—壳绝缘电阻时出现了数据波动，直至金属丝与接线柱相搭接，形成点火回路与壳体短路，绝缘电阻为0。

3 改进措施

3.1 结构改进

产品结构设计的合理性是保证产品质量的根本。增加2个绝缘套管，将电极塞下端的2个接线柱用绝缘套管进行保护，使接线柱不外露，这样可保证电极塞与底座的绝缘性。

3.2 工艺改进

采取如下工艺改进措施：1)电极塞下端的2个接线柱用绝缘胶液进行封涂；2)电极塞下端的2个接线柱上的绝缘套管用加热方法将其牢固地固定在接线柱上；3)底座与电极塞装配前对底座盲孔进行清理及普验。

电极塞是由接线柱与绝缘材料在高温下注射而成，无法改变其加工工艺，将电极塞下端的2个接线柱用绝缘胶液进行封涂，使金属接线柱不直接暴露，以降低绝缘电阻超差风险。

将电极塞下端的2个用绝缘胶液涂封后的接线柱用绝缘套管进行保护，再用加热方法将绝缘套管固定在接线柱上，进一步加强了金属接线柱对底座的绝缘性，同时也避免了产品在振动后绝缘套管脱落的风险。

装配前对底座进行清理及普验，将底座盲孔在机械加工及表面处理过程中产生的金属屑及残渣清理干净，确保零件不会带入多余物后再进行装配。

4 试验结果

1)采取改进措施后，10发产品通过落高150 mm、频率1 Hz、时间2 h的振动试验，解剖后检查发现，接线柱上的绝缘套管完好，没有脱落现象，涂覆在接线柱上的绝缘胶没有掉块现象。

2)采取改进措施后，装配了4个批次近2 000发产品，在生产工序普验及最终产品检验验收中，脚—壳绝缘电阻全部合格，没有出现超差现象。

3)产品随系统总体进行弹丸飞行试验近20发，在弹丸发射前进行发火线与炮管绝缘电阻测试时，全部符合要求，产品全部正常点火。

5 结语

1)产品质量首先是设计出来的，细致严谨的设计是产品质量的根本，科学的产品结构设计能从本质上减少操作不当而产生的质量风险。该型电点火具在电极塞下端2个接线柱上增加绝缘套管保护，使金属接线柱不外露，从产品结构设计中保证了电极塞与底座的绝缘性，降低了质量隐患。

2)工艺设计也是产品设计的一部分，在电极塞下端2个接线柱上涂覆绝缘胶并对底座进行检查，进一步完善了电极塞与底座之间的绝缘性，使问题从根本上得到了解决。

3)产品质量也是生产出来的，1根小金属丝就能对产品质量造成严重缺陷，可见，生产过程的严格管理对控制产品质量起至关重要的作用，细节决定成败。

[1] 王凯民.火工品工程设计与试验[M].北京：国防工业出版社，2010.

[2] 李便花，潘会平，孔俊峰，等.某型电点火具结构设计与工艺改进研究[J].新技术新工艺，2014(10)：59-61.

[3] 蔡瑞娇.火工品设计原理[M].北京：北京理工大学出版社，1999.

责任编辑马彤

北奔重汽5台工程自卸车奔赴救灾前线

2015年4月29日，中国兵器工业集团公司北奔重型汽车集团有限公司在其西藏经销商西藏天富工程机械有限公司院内举行了一个简短的交车仪式，5台2534KY工程自卸车交付用户手中。这次平常的交车仪式意义非凡，其交付的用户是西藏武警水电第三总队，用来前往樟木口岸进行抗震救灾和灾后重建，该队急需几辆重型自卸车前往灾区。西藏天富公司在得知这一消息后，积极与北奔重汽沟通，北奔重汽立刻承诺在产品、服务、备件方面都给予充分的保障，除此之外还在价格上进行大幅优惠。

——摘自中国兵器工业集团公司网

AnalysisandProcessImprovementtoOff-toleranceofInsulationResistanceforSomeElectricIgniter

LI Bianhua1, PAN Huiping1, KONG Junfeng2, HE Hailiang1, ZHANG Zhongxin1, WU Xitai1

(1.Shanxi North Jindong Chemical Industry Co., Ltd., Yangquan 045000, China;2.Military Representative Office in Yangquan Locality, Yangquan 045000, China)

Electric igniter is a part of the indispensable weapon system and a heart of the whole system. Its function reliability decides whether function of weapon system can be achieved, it is also the first key energy input point to weapon system play deterrence. With the changing of application environment of weapon system, high demand to various technical data of igniter is proposed, which spurs further lean & preciseness in design of product structure & process and production process. The paper takes cases as the breakthrough point, analyzes the reasons about off-tolerance of insulation resistance for some electric igniter in design of product structure & practical process and production process control, and then put forward improvement measures. Through verification tests,the paper thoroughly solves the question of off-tolerance of insulation resistance for electric igniter and effectively eliminates the fault that causes projectile residue in mortar bore and potential safety hazard.

igniter, initiators & pyrotechnics, insulation resistance

TM 933

：B

李便花(1971-)，女，高级工程师，主要从事工艺技术与生产工艺技术管理等方面的研究。

2014-11-09