某作动器发火失效问题进行分析与改进

摘 要：针对某作动器在生产试验过程中发火失效问题进行分析，通过解剖表明作动器的电点火头碎裂是导致其瞎火失效的主要原因。提出在试制装配过程中增加两个检测产品的方法：1）检测电点火头体积和药面高度；2）采用电热响应瞬态脉冲无损检测技术检测产品桥丝和药头的质量。经试验验证产品的发火可靠性得到有效地改善，解决了发火失效问题。

关键词：作动器；发火失效；瞬态脉冲无损检测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.041

某鱼雷用电发火作动器具有主、被动联合自导先进技术的高速，深潜水，小型反潜鱼雷。在作动器试制完成后，为保证产品的质量，需要检测产品的性能，每批产品试验结果总会出现产品性能发火失效现象，严重影响产品的质量和生产进度。针对作动器发火失效问题，及时进行原因分析和改进措施，找到产品失效的主要原因，提高产品交验合格率，保证产品的生产质量。

1 作动器结构及作用过程

该作动器主要由电点火头、管壳、活塞、密封圈和密封胶等组成。该作动器关键的设计：活塞后端设计为圆锥形空腔，作为药剂室，电点火头的药剂属于悬空包覆型，作动器输出的威力主要用涂制药头药量来实现，保证药头的药量在2.5mg～3.3mg。作动器作用原理：电源对作动器脚线施加一定的直流电流，在作动器桥路中产品电流加热桥丝，桥丝发热点燃电点火头的药剂，药剂燃烧产生高温、高压气体，推动活塞向前运动，活塞杆推动陀螺棘爪，使航向陀螺启动。

2 发火失效与原因分析

作动器在试制装配后，经检测电阻都在正常范围内，但是经试验后作动器外形完好，输出端活塞未推出，检测其电阻，电阻值为无穷大，表明桥丝已经熔断，而作动器发火失效。作动器的关键发火点主要取决于桥丝和电点火头的质量，在试制装配过程中，对每发作动器测量电阻，可分析出作动器的焊接桥丝质量是否良好。通过X射线可以检测作动器内部结构位置和药剂的装药密度是否正确，但是X射线只能检测出含金属（特别是铅）的药剂及金属[1]。作动器所用的药剂是不含铅类的金属，因此对作动器进行X射线是无法检测出药头的质量好坏。

为检查作动器发火失效原因，对其进行解剖分析，取下焊桥电极塞部件，发现电点火头结构已破坏，药头碎裂，电极塞焊桥脚线上已经没有完整药头，且药剂未被点燃，活塞起始端孔内未被熏黑，采用显微镜放大观察焊桥电极塞脚线端面焊桥处，发现桥丝已经熔断。针对电点火头碎裂问题，对产品的结构组成和影响其碎裂的原因进行逐一分析，药剂均在合格的有效期内，且电点火头的药剂配制过程有严格的控制措施。该作动器作用机理主要是药剂燃烧产生气体然后作功，而作功能量的大小是由药头的大小决定，在涂制过程中，操作人员用分析天平对药头的重量进行严格的控制称重，保证其重量在2.5mg～3.3mg，且整个试制过程中没有对药头药面高度和体积进行检测。活塞后端设计为圆锥形空腔，涂制的药头装配在空腔内，无法判断药头因为体积大，药面高超出空腔的高度，易造成药头碎裂。

3 设计改进及验证

3.1 产品电热响应瞬态脉冲无损检测

电热响应脉冲试验是检验电火工品质量和性能的一种重要的无损检验技术，可以测量桥丝、药剂以及它们之间界面的状态和电热参数[1，2]。电热响应瞬态脉冲无损检测是在较小的试验电流下，进行瞬态脉冲试验，桥丝的升温与桥丝和药剂的解除状态、药剂的物理性能、药剂的装填压力、桥丝焊接质量等因素有关，从计算机显示器的输出中可以得到桥丝对给定信号的温升曲线，即电热响应曲线。对产品的性能不会产生影响，是无损检测[3]。

据调查统计之前生产的3个批次总计840发产品中，作电热响应脉冲无损检测试验时每批产品均出现不合格现象。对电热响应脉冲无损检测试验数据进行分析，当给产品通较小电流时，桥丝温度上升，开始上升较快，经过一段时间后，桥丝上的得热速率和散热速率相等，曲线趋于平衡，合格产品的电热响应曲线一般近似为指数曲线；但是发现少量的产品性能异常，它们的电热响应曲线出现明显波动。据分析是桥丝药剂接触不良、药头有气泡或者药头碎裂。根据上述分析在作动器试制完成后，增加一项检测试验，对其进行电热响应瞬态脉冲无损检测，检测桥丝和药头的质量，从而进一步保证产品的质量性。

3.2 测量电点火头药面高度及体积

在产品试制时，操作人员通过称量每发电极塞和电点火头确保药头的重量满足要求，但是对电点火头的体积、形状药面高度没有进行量化检测。因此增加测量药面高度的工序，药头是易碎危险品，无法用游标卡尺直接读数测量，通过分析讨论考虑药头的特殊性，提出加工一套透明模具测量药头的药面高度。将涂制好的电点火头放入透明模具内，可清晰的观察药头体积药面是否完好的放入活塞圆锥空腔内，如若药头碰到空腔底部，则将其剔除，保证在后续装配时，不会压碎药头。

通过设计改进后，在涂药头时用药头量具对药头药面高度进行检测，组织生产50发产品，在测试部门的协助下，对现场生产各个环节进行调查统计，并对电点火头的重量和体积药面高度进行检测，用药头量具检测药头药面高度的示意图，并记录电点火头重量和药头药面高度。检测出5发药面高的药头，将其清洗掉再进行涂制，有效的预防电点火头在后续生产装配过程中造成药头碎裂的现象。

4 总结

通过对作动器发火失效原因进行分析和解剖，确认了作动器失效的原因：电点火头碎裂，根本原因是作动器在试制过程中没有对药头药面高度和体积进行检测，导致电点火头药面过高体积过大装配到活塞空腔内使其碎裂。改进设计一套检测药头的透明量具，保证药头的重量和药面高度符合设计要求；同时在作动器试制完成后，对产品进行电热响应瞬态脉冲无损检测试验，更进一步提高产品的质量性，提高产品的发火性能，降低用户的投诉率。

参考文献：

[1]周彬.桥丝式电火工品瞬态脉冲无损检测技术研究[D].江苏：南京理工大学，2003：16-30.

[2]葛德学，谢兴华.灼热桥式电火工品瞬态脉冲试验的现状和趋势[J].工程爆破，2004（02）：25-26.

[3]赵秀超.桥丝式电火工品无损检测研究[D].江苏：南京理工大学，2002：3-5.

作者簡介：赵伶俐（1977-），女，陕西西安人，本科，高级工程师，研究方向：火工烟火技术、火工品制造。