一种电容储能焊接火工品泄漏率变化规律研究

杨 宁，叶 芸，王 猛，王 窈，付秋菠

（中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳，621900）



一种电容储能焊接火工品泄漏率变化规律研究

杨 宁，叶 芸，王 猛，王 窈，付秋菠

（中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳，621900）

摘 要：为了解长期贮存对储能焊接火工品密封性能的影响，对不同焊接设备装配的产品进行老化试验前后的泄漏率测试，通过开展不同时间的老化试验，分析老化时间对产品密封性能的影响。结果表明：老化环境会对储能焊接火工品的密封性能造成一定程度的影响，并且随着老化时间的增加，火工品的密封性能出现显著的降低，甚至无法满足国军标的要求。后续工作中需要对焊接产品结构、焊接工艺参数进行系统研究，以期提高储能焊接火工品在长期贮存条件下的密封性能。

关键词：火工品；电容储能焊；泄漏率；密封性能；老化

随着武器系统的不断进步和发展，作为其中的关键点火元件——火工品也逐渐向高安全性、小型化、环境适应能力强等方向发展，同时要实现自动化、连续化生产，进而实现火工品的高效率、低成本制造。目前国内火工品的生产主要是靠手工操作，尤其是高价值的火工品，不仅生产效率低、成本高，而且产品性能不能适应今后武器系统的发展，也无法满足日益恶劣的使用和贮存环境，因此设计人员开发出了火工品的激光焊接、储能焊接等新型封装技术[1-2]，从而实现火工品的高效率生产。

新型封装技术不仅利于火工品的自动化、连续化生产，也使生产火工品的密封性能有了很大改善，使火工品在不需要灌封胶的条件下就可以满足GJB 344A-2005中对火工品密封性的要求（1×10-6Pa·m3·s-1）。目前，国内对新型封装技术在火工品装配中的研究才起步，研究还比较粗浅，主要集中在焊接工艺条件的探索和优化、焊接结构的微观表征、力学性能和泄漏性能的表征等方面[3-5]。

本文以电容储能焊接火工品为研究对象，对老化试验前后产品的泄漏率进行检测，研究新型封装方式对火工品长期密封性能的影响，为今后的焊接结构设计、焊接工艺研究提供基础数据。

1　实验方法

试验产品为某型号用火工品，焊接材料为4J29可伐合金（掺杂金），试验设备为美国Nte储能焊接机和国产DR-4500储能焊接机，ZLS-26D/M氦质谱检漏仪为成都仪器厂制造。依据GJB 736.8-1990 火工品试验方法 71℃试验法进行了28d、37d和84d的老化试验，试验前后分别对两个焊接机装配的产品进行了泄漏率检测，按照GJB 5309.3 火工品试验方法第3部分 泄漏试验 氦气法 中的方法进行焊接产品的泄漏率检测。

2　实验结果分析

2.1老化28d试验前后泄漏率检测结果与分析

分别采用美国Nte储能焊接机和国产DR-4500储能焊接机装配了10发产品，进行了28d的老化试验，试验前后泄漏率的检测结果见表1～2。

表1　Nte设备装配产品老化28d前后泄漏率检测结果　（Pa·m3·s-1）Tab.1 The leak rate of the products welded by NTE before and after 28 days

表2　DR-4500设备装配产品老化28d前后泄漏率检测结果　（Pa·m3·s-1）Tab.2 The leak rate of the products welded by DR-4500 before and after 28 days

通过表1～2老化试验前后产品的泄漏率可以看出，储能焊接封装方式能够保证产品的密封性能，经过28d老化后产品的密封性能仍然满足标准要求，进而说明用该方式装配产品能够用于具有密封要求的系统中。同时还可以看出，不同焊接设备装配产品的泄漏率在老化试验前后都能满足标准要求，说明国产焊接机的性能与国外产品相当，利于储能焊接技术的推广应用。

2.2老化37d试验前后泄漏率检测结果与分析

分别采用美国Nte储能焊接机和国产DR-4500储能焊接机装配了10发产品，进行了37d的老化试验，试验前后泄漏率的检测结果见表3～4。

表3　Nte设备装配产品老化37d前后泄漏率检测结果(Pa·m3·s-1）Tab.3 The leak rate of the products welded by NTE before and after 37 days

表4　DR-4500设备装配产品老化37d前后泄漏率检测结果　（Pa·m3·s-1）Tab.4 The leak rate of the products welded by DR-4500 before and after 37 days

根据表3～4泄漏率检测结果可以看出，老化试验前，全部产品均能满足标准中泄漏率的要求，但是在经历老化37d试验后，部分产品的泄漏率超出了标准要求；泄漏率没有超标的产品其泄漏率较老化前降低了1个数量级，说明老化后产品的密封性能发生了一定程度的降低。对比两种设备焊接产品的泄漏率，发现均存在老化试验后泄漏率不满足要求的产品，进一步说明用不同设备焊接的产品，其泄漏率并无显著差异。

分析老化试验后泄漏率超标准的试验数据，发现在老化试验前产品泄漏率已接近国军标中规定泄漏率的上限。分析认为这几发产品可能存在焊接质量不佳的情况，譬如焊接区域存在气孔、塌陷等缺陷，也可能是由于焊接部位不平整造成焊接面不平，出现焊接不牢固点，在老化试验后由于热胀冷缩作用使不牢固点的尺寸被放大，从而造成密封性能降低。并且，这种现象在不同焊接设备装配产品中都有出现，可以排除设备工艺参数不同导致的密封性能下降。

2.3老化84d试验前后泄漏率检测结果与分析

分别采用美国Nte储能焊接机和国产DR-4500储能焊接机装配了9发产品，进行了84d的老化试验，试验前后泄漏率的检测结果见表5～6。

表5　Nte设备装配产品老化84d前后泄漏率检测结果　（Pa·m3·s-1）Tab.5 The leak rate of the products welded by NTE before and after 84 days

表6　DR-4500设备装配产品老化84d前后泄漏率检测结果　（Pa·m3·s-1）Tab.6 The leak rate of the products welded by DR-4500 before and after 84 days

根据表5～6中数据可以看出，老化84d产品的泄漏率变化情况与老化37d的一样，仍然是部分产品的泄漏率超出了标准中的要求，而泄漏率没有超标的产品其泄漏率较老化前也降低了1个数量级；对于泄漏率超标的产品，在老化试验前其泄漏率也已接近标准中规定的上限，并且不同设备装配产品中也都出现这种情况。

2.4结果讨论

通过上述的试验数据分析，可以看出老化环境对储能焊接火工品的密封性还是有很大的影响，随着老化天数的增加，产品的密封性能会出现不同程度的降低，这可能既有产品结构设计的原因，也可能有焊接工艺的因素。因此对于储能焊接火工品的研发，提出以下几点建议：（1）需要对焊接结构与产品密封性能的关系进行系统研究，通过大量试验验证设计结构的合理性；（2）探索焊接工艺条件与焊接质量的关系，据此确定产品的泄漏率上限，使其能够满足长期贮存的要求；（3）采用合适的检测手段对焊缝进行无损检测，杜绝虚焊、内部缺陷等现象的出现，提高产品的质量。

3　结论

（1）老化环境对储能焊接火工品的密封性能有一定的影响，经过长期老化后产品的密封性能降低；

（2）产品在老化前的泄漏率检测结果如接近标准要求上限，即8.9×10-7Pa·m3·s-1，那么可以初步判断该产品经老化后泄漏率会出现不满足标准要求的现象，对于这类产品应慎重使用；

（3）后续应加大对储能焊接火工品的结构设计、焊接工艺以及检测技术等方面的研究，以提高产品在长期环境下的密封性能。

参考文献：

[1]潘存海,池行强,杜素梅,等.一种新型电容储能焊机的研制[J].焊接设备与材料,2011(10):46-48.

[2]杜云峰,陈敏慧,郑挺军,等.火工品薄壁件的激光焊接[J].火工品,2012(2):50-52.

[3]吕升林,杨晓川,李斌,等.火工品氦质检漏充氦机的研制[J].火工品,2012(3):54-55.

[4]易乃绒,李红旗,吴瑞德,等.火工品激光焊接封装技术分析[J].火工品,2011(3):46-49.

[5]张建华.铜基镍-磷合金电子封装材料的储能焊研究[J].科技创新导报,2010(35):7-7.

Study on the Characteristics of Leak Rate in A Capacitor Discharge Welding Joint for Initiator

YANG Ning,YE Yun,WANG Meng,WANG Yao,FU Qiu-bo
(China Academy of Engineering Physics,Mianyang,621900)

Abstract：In order to understand the seal characteristics of discharge welding initiator under the long-term storage environment,the leak rate of products welded by different equipments are analyzed before and after aging experiments,meanwhile,the relationship between aging time and seal properties are studied.The results show that the aging enviroment could influence the seal properties of discharge welding initiator.The seal properties of welding initiators would decrease evidently with time increasing,even the leak rate couldn’t achieve the rule in national military standard.In future work,the structure of the products and welding techniques parameters should be researched by the numbers,for the sake of increasing the seal properties of welding initiators under long-term storage environment.

Key words：Initiator；Capacitor discharge welding；Leak rate；Seal property；Aging

作者简介：杨宁（1973 -），女，技师，主要从事火工品工艺技术研究。

收稿日期：2015-11-24

中图分类号：TJ450.5

文献标识码：A

文章编号：1003-1480（2016）01-0019-03