一種高精度安全型點(diǎn)火藥頭在電子雷管中的應(yīng)用

　　摘要：電子雷管，又稱數(shù)碼雷管，由集成控制芯片、點(diǎn)火藥頭、基礎(chǔ)雷管三大部分組成。具有密碼起爆、編程及檢測功能、智能充電功能和高延期精度等特點(diǎn)。特別是電子雷管延期精度高可滿足高精度微差爆破的要求，爆破中能夠有效的降低炸藥單耗、改善爆破效果，顯著降低爆破振動對周邊的影響。因此延期精度對電子雷管而言是一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，盡管電子雷管的延期時(shí)間由其內(nèi)置的集成控制芯片控制，但是其延期精度卻受集成控制芯片和點(diǎn)火藥頭的延期精度的共同影響。通過對點(diǎn)火藥頭工藝的調(diào)整和優(yōu)化，改善點(diǎn)火藥頭的延期精度，進(jìn)一步提高電子雷管的延期精度。

　　本文源自科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2020(31):158-159.《科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新》雜志，于1997年經(jīng)國家新聞出版總署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊，CN:23-1600/N，本刊在國內(nèi)外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)，其中主要欄目有：工程科技、農(nóng)林科學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)論壇等。

　　目前，我國電雷管生產(chǎn)技術(shù)中，普遍采用鉛丹硅系外加DDNP或木炭氯酸鉀系點(diǎn)火藥頭，少數(shù)采用苦味酸鉀點(diǎn)火藥頭。鉛丹硅系點(diǎn)火藥頭精度好、發(fā)火可靠性高，但是其摩擦感度、撞擊感度高，在點(diǎn)火頭生產(chǎn)過程中以及雷管裝配時(shí)容易發(fā)生危險(xiǎn)，不利于安全生產(chǎn);木炭氯酸鉀系藥劑摩擦撞擊感度低，但是藥劑容易吸潮，延期精度差，對點(diǎn)火藥頭金屬部位腐蝕性大，庫存時(shí)間長一點(diǎn)甚至?xí)?dǎo)致將電阻絲腐蝕斷，造成點(diǎn)火藥頭無法點(diǎn)燃，出現(xiàn)重大質(zhì)量問題;苦味酸鉀點(diǎn)火藥頭盡管摩擦、撞擊感度低，裝配時(shí)比較安全，藥球重量容易控制，生產(chǎn)工藝自動化程度高，苦味酸鉀引火頭生產(chǎn)設(shè)備成本較高，在目前這種小產(chǎn)能的電子雷管生產(chǎn)企業(yè)不是最優(yōu)方案。研制一種性能可靠、感度低，生產(chǎn)成本低廉高精度點(diǎn)火藥頭是目前很多電子雷管生產(chǎn)企業(yè)關(guān)心的事情。

　　2、高精度安全型點(diǎn)火藥頭的設(shè)計(jì)

　　點(diǎn)火藥頭的發(fā)火原理是電子雷管集成控制芯片發(fā)出起爆指令后，芯片內(nèi)置電容放電加熱電阻絲將點(diǎn)火藥點(diǎn)燃，從而引爆基礎(chǔ)雷管。筆者結(jié)合多年來的雷管生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，考慮到方案的可行性以及生產(chǎn)過程可控制性，結(jié)合鉛丹硅系和苦味酸鉀系兩種藥劑的的優(yōu)點(diǎn)，選用且成本低、工藝簡單、發(fā)火一致性好的鉛丹-硅系成熟配方作為內(nèi)層涂藥將橋絲均勻包裹，選用摩擦感度與撞擊感度低且苦味酸鉀作為外層藥均勻涂抹在內(nèi)層藥上，作為內(nèi)層藥的保護(hù)層，結(jié)構(gòu)工藝見(圖1)，是一種復(fù)合型藥球頭結(jié)構(gòu)，將各種藥劑的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，將其缺項(xiàng)規(guī)避。

　　圖1點(diǎn)火藥頭示意圖

　　3、試驗(yàn)與結(jié)果分析

　　3.1實(shí)驗(yàn)藥頭制作

　　測試點(diǎn)火藥球頭大小對發(fā)火的可靠性的影響，這是點(diǎn)火藥頭最基本的性能指標(biāo)項(xiàng)目，要求實(shí)驗(yàn)發(fā)火可靠性100%。內(nèi)層使用鉛丹硅系藥劑成分為鉛丹：硅=9:1(重量比)，外加細(xì)DDNP25%(作為敏感劑)，使用濃度為8%的聚乙烯醇作為粘合劑。外層藥劑成分為苦味酸鉀：二元物=1.3:1(重量比)，使用濃度為10%的聚乙烯醇作為粘合劑。內(nèi)層藥劑必須將電阻絲包裹緊密，藥球頭大小適中，不允許出現(xiàn)氣孔、露電阻絲破球等疵病。外層藥劑大小以將內(nèi)層藥劑包裹三分之二以上為宜。點(diǎn)火頭涂抹好后送進(jìn)烘干室烘干，水分控制在0.6%以下，取出再在點(diǎn)火藥球頭外部蘸一層防潮漆，再次進(jìn)行烘干后備用。

　　3.2點(diǎn)火試驗(yàn)

　　分別涂抹不同重量范圍的點(diǎn)火藥頭，進(jìn)行藥球頭發(fā)火測試，測試結(jié)果如表1:

　　表1點(diǎn)火試驗(yàn)結(jié)果下載原表

　　表1點(diǎn)火試驗(yàn)結(jié)果

　　從實(shí)驗(yàn)得出點(diǎn)火藥頭藥量大小控制在12～15mg性能可靠，滿足生產(chǎn)要求，為較合理重量范圍。

　　3.3延期秒量和精度試驗(yàn)

　　將帶點(diǎn)火藥頭芯片裝配成電子雷管(藥頭藥量控制在12～15mg)，進(jìn)行延期精度測試。設(shè)定的延期時(shí)間從低到高設(shè)置，進(jìn)行精度測試，測試結(jié)果如表2。

　　從表2可知，該型號的電子雷管的延期精度的誤差±1.5ms，且不受延期時(shí)間長短的影響，性能穩(wěn)定可靠。

　　3.4摩擦與碰撞感度試驗(yàn)

　　在電子雷管生產(chǎn)過程中，點(diǎn)火藥頭不可避免會與其他物品發(fā)生碰撞和摩擦，這些行為有可能導(dǎo)致點(diǎn)火藥頭激發(fā)燃燒，特別是雷管裝配過程中發(fā)生碰撞或者摩擦，將點(diǎn)火藥頭激發(fā)燃燒將引爆雷管造成事故，因此點(diǎn)火藥頭的摩擦和撞擊感度對雷管生產(chǎn)中的安全影響較大。筆者模擬雷管裝配過程中藥頭可能發(fā)生摩擦、碰撞的動作，分別測試苦味酸鉀點(diǎn)火藥頭、高精度安全型點(diǎn)火藥頭、鉛丹硅系點(diǎn)火藥頭的安全性。

　　3.4.1摩擦感度實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)火藥頭在雷管裝配過程中與管殼發(fā)生摩擦，作用力是40～45牛頓，見圖2。

　　3.4.2撞擊感度實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)火藥頭在雷管裝配過程中與管殼發(fā)生碰撞，作用力是30～35牛頓，藥球頭破球，見圖3。

　　表2延期精度試驗(yàn)結(jié)果

　　圖2藥球與管壁摩擦

　　圖3藥球與管殼碰撞

　　表3摩擦與碰撞感度試驗(yàn)結(jié)果

　　鉛丹-硅系有3發(fā)燃燒，高精度安全型點(diǎn)火藥頭和苦味酸鉀點(diǎn)火藥頭沒有發(fā)生燃燒，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出高精度安全型點(diǎn)火藥頭和苦味酸鉀點(diǎn)火藥頭的摩擦感度、撞擊感度較低，明顯優(yōu)于鉛丹-硅系點(diǎn)火藥頭，提高了電子雷管裝配的本質(zhì)安全。

　　3.5抗直流電性能測試

　　裝配好的電子雷管帶到試爆場按照電子雷管標(biāo)準(zhǔn)WJ-9805-2015《工業(yè)數(shù)碼電子雷管》進(jìn)行測試。

　　測試條件：測試電壓48V,保持10S，施加形式：腳線-腳線。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)量：250發(fā)。

　　測試結(jié)果：施加電流時(shí)雷管未發(fā)生爆炸。

　　結(jié)論：合格。

　　3.6抗交流電性能測試

　　測試條件：測試電壓220V,50HZ保持10S，施加形式：腳線-腳線。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)量：250發(fā)。

　　測試結(jié)果：施加電流時(shí)雷管未發(fā)生爆炸。

　　結(jié)論：合格。

　　3.7抗靜電性能測試

　　測試條件：電壓8KV，串聯(lián)電阻0Ω，電容2000pF，施加形式：腳線-腳線。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)量：250發(fā)。

　　測試結(jié)果：施加電壓時(shí)雷管未發(fā)生爆炸。

　　結(jié)論：合格。

　　4、結(jié)論

　　4.1該高精度安全型點(diǎn)火藥頭電參數(shù)穩(wěn)定，延期精度高，不受延期時(shí)間長短的影響。

　　4.2摩擦和撞擊感度低，大大降低了電子雷管裝配過程的危險(xiǎn)。

　　4.3工藝簡單，操作方便，適合目前產(chǎn)銷量低的電子雷管的生產(chǎn)。

　　4.4雷管抗雜散電流能力強(qiáng)，大大提高了雷管使用中的安全性。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]潘濤,陳輝峻,趙明生等.數(shù)碼電子雷管延時(shí)精度誤差影響因素及改進(jìn)措施研究[J].爆破,2014,31(2):135-138.

　　[2]劉自湯,將榮光.工業(yè)火工品[M].北京:兵器工業(yè)出版社,2003.

　　[3]黃躍全,張成俊.淺析數(shù)碼電子雷管的發(fā)火可靠性[J].爆破器材,2019,37(3):24-26.