铜芯脚线储能焊接工艺方法改进.pdf

2 0 1 2 年8 月铜芯脚线储能焊接工艺方法改进欧仙荣 铜芯脚线储能焊接工艺方法改进‘ 欧仙荣 福建海峡科化股份有限公司 福建明溪，3 6 5 2 0 1 [ 摘要] 论文根据实际需要研究了铜芯脚线镍绪合金丝储能焊接的工艺方法，从铜芯材料、焊接工具材质及 焊接工艺参数等方面进行了改进，并对用该种工艺方法制作的引火元件的电阻、静拉力、电性能参数、发火时间、储 存性能等指标进行了实验对比。结果表明，用该工艺制作的引火元件能够满足产品技术指标的要求，研究结果具 有实际应用价值。 [ 关键词]引火元件焊接工艺镀锡铜芯脚线金属熔接电阻值 [ 分类号] T I 2 3 5 ．2 2 引言 工业电雷管的引火元件主要有刚性药头和弹性 药头两种结构。刚性药头部件机械强度和生产自动 化程度均较高，产品电学性能一致性好，但制造工艺 较复杂，生产成本较高Ⅲ；弹性药头结构简单，工艺 简便，生产成本较低，但因其桥丝距离的一致性差， 导致产品电学性能的一致性较差口] 。我国目前工 业电雷管仍广泛采用弹性药头结构的引火元件。 工业电雷管常用的脚线材料有铁芯和铜芯两种 材质。在空气湿度大的南方 尤其盐分含量高的沿 海地区 ，铁脚线工业电雷管在贮存过程中易出现 脚线氧化、腐蚀、电阻变化等现象∞j ，最终影响产品 的使用性能。因此，我省沿海地区用户坚持要求使 用铜脚线工业电雷管。 在电雷管生产过程中，引火元件桥丝焊接是电 雷管生产工艺中一个重要工序，其焊接质量的好坏 直接影响电雷管的电学性能及其发火的可靠性H ] 。 铜脚线电雷管引火元件桥丝焊接在常规条件下无法 实现储能式焊接，绝大多数生产厂家仍然沿用传统 的手工锡焊作业方式。桥丝手工锡焊工艺存在焊接 牢固性差、电阻离散性大、生产效率低、劳动强度大、 作业环境条件差等缺陷HJ ，鉴于此，就改变原材料、 焊接工具材质及焊接工艺参数等方面进行有益探 索，实现了采用储能式焊接机进行铜芯脚线镍铬 合金丝焊接的工艺方法。铜脚线弹性电引火药头结 构见图1 。 1 桥丝自动焊接机工作原理及工艺流程 1 ．1 桥丝储能焊接基本原理 D C Q H - - 9 7 1 8 多功能储能式桥丝自动焊接机是 脚 塑料 桥 药 集机、电、气于一体的专用 设备，其动力来源于压缩 空气，采用电信号进行自 动控制，应用机械传动完 成各工位的动作。桥丝自 动焊接机采用电容储能焊 接原理进行焊接，即利用 一个能量比较集中的脉冲 电能，在适当的压力作用 图1 弹性药头下，通过被焊工件的接触 结构示意图 点产生的热量将金属熔 接，从而形成具有一定强度的焊点来完成焊接工艺。 由于脉冲电能充电、放电过程电流波形较陡，加热集 中，没有交流过零的间歇过程，故焊接质量稳定J 。 1 ．2 桥丝储能焊接工艺流程 储能式桥丝自动焊接机桥丝焊接工艺流程如图 2 所示‘7 | 。 电阻检查H 储能焊接H 烧丝H 校准压紧 l 堡塑H 至鱼整璺丝堡卜1 鱼垫墅墨l 图2 焊接工艺流程 2 铜芯脚线常规条件无法实现储能焊接的原因 2 ．1 原因分析 自2 0 0 1 年引进2 1 3 所研制的多功能储能式桥 丝自动焊接机，曾多次尝试过采用该设备进行铜芯 脚线镍铬合金丝焊接，但都出现铜芯脚线焊接后 焊接部位接触不牢、桥头电阻不稳，以及电引火药头 在贮存过程中电阻变化等问题。 收稿日期2 0 1 1 ．1 0 - 2 9 作者筒介欧仙荣 1 9 7 2 一 ，男，工程师。从事起爆器材工艺技术和产品研发，E ．m a i l n j m d b 1 6 3 ．o m 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第4 l 卷第4 期 经分析，其主要原因在于铜芯脚线被焊部位无 法实现完全熔接。而无法完全熔接的根本原因在于 雷管脚线与焊接工具均为铜质材料，其导电性能优 良。牌号为他的铜材，在 2 0 0 ．5 ℃条件下的导 电率为9 9 ．9 3 ％ m c s 哺J 。储能式自动焊接机的脉 冲电能无法产生将铜芯脚线焊接部位焊接点金属熔 接的热量，故焊接质量不稳定。 2 ．2 改进措施 1 采用镀锡铜芯脚线替代现有的铜芯脚线，镀 锡层厚度为0 ．9 1 ．0 恤m ； 2 储能式自动焊接机采用钼质焊接头对被焊 工件进行焊接，钼质焊接头结构见图3 。焊接头上 所镶的钼材料莫氏硬度5 ．5 ，熔点2 6 1 0 ℃； 3 提高储能式自动焊接机电容器的工作电压 至 1 9 0 土5 V ； 4 增大焊接部位的工作压力，以达到焊接部位 熔接平整的效果。 a 上焊接头 。晷 罱 露 一弋一一{ - 一黼 ＼ 世 ＼ 6 1 b F 焊接头 图3 钼焊头结构示意图 3 储能焊接产品的质量检测 3 ．1 电阻值分布与对比 采用线芯直径为0 ．5i r a n 的镀锡铜芯脚线和上海 产印．0 4 0 衄镍铬合金丝进行电引火元件储能焊 接，在生产过程中随机实测6 0 发产品的全电阻，结 果为瓦。 2 ．0 6 f l ；瓦i 。 1 ．8 9 1 “ 1 ，基本呈正态分布。 取储能焊接与手工锡焊产品各6 0 发进行全电阻对 比，产品电阻值分布情况见表1 。 表1 储能焊接与手工锡焊电阻分布 Q 检测结果表明，在镀锡铜芯脚线和镍铬合金丝 电阻率保持一定的情况下，通过固定桥距进行储能 焊接的电引火元件，其电阻值相对稳定，趋于一 致一J 。而手工焊接依靠肉眼目测进行桥距控制，故 其产品电阻值分布相对分散。 3 ．2 静拉力试验 对以上经过全电阻检测的6 0 发电引火元件，采 用逐发在其桥丝上悬挂1 0 0g 砝码，保持5s 的方法 进行静拉力测试，测试后重新检测产品全电阻，结果 为电引火元件全电阻的分布范围与静拉力测试之前 一致。静拉力试验结果表明，采用改进措施后的镀 锡铜芯脚线焊接点金属熔接质量可靠。 3 ．3 电性能参数检测 取镀锡铜线储能焊接合格产品，依据G B 8 0 3 1 - - 2 0 0 5 I 业电雷管标准的要求，进行产品的 电性能指标测试，结果见表2 。 表2 储能焊接产品电性能测试指标 试验结果表明储能焊接产品电性能指标符合 标准要求。 3 ．4 引火药头发火时间对比 取储能焊接与手工焊接产品各2 0 发，装配成瞬 发电雷管，进行两种电引火药头的发火时间对比，结 果见表3 。 表3 储能焊接与手工锡焊引火药头发火 时间对比 啪 试验结果表明，由于储能焊接产品桥头电阻一 致性较好，故其产生的热冲能均匀，点火药从受热至 发火的时间间隔较为均匀。即储能焊接的电引火药 头自身延期精度较高H 引。 3 ．5 产品贮存试验 取经储能焊接合格的镀锡铜芯脚线电引火药 头，装配成发蓝钢壳瞬发电雷管1 0 0 0 发。装人纸盒， 中包采用电话纸包装、浸蜡后放人库房进行贮存试 验。库房环境条件温度为一5 3 5 ℃；湿度为 5 5 ％一9 0 ％。贮存时间2 0 1 0 年3 月1 0 日一2 0 1 l 万方数据 2 0 1 2 年8 月 铜芯脚线储能焊接工艺方法改进欧仙荣 2 5 年9 月1 0 日，共1 8 个月。贮存期满后，取出产品，高。 分别进行电阻、延期时间、最小发火电流、发火冲能、参考文献 安全电流、串联起爆电流试验，结果见表4 。 表4 产品贮存性能试验 试验结果表明产品在保证期内贮存，其性能指 标不变，符合G B8 0 3 1 - - 2 0 0 5 工业电雷管标准要 求。期问，我司陆续投放储能焊接的镀锡铜芯脚线 电雷管约1 2 0 万发供省内多家用户使用，均无不良 质量反馈。 4 结论 改进后的铜芯脚线电雷管储能自动焊接工艺具 有以下优点 1 提高了产品电阻的一致性； 2 取消了传统的铜芯脚线手工焊接工艺，减少 了生产线作业人员，降低了劳动强度； 3 电引火元件生产效率得到了较大幅度的提 [ 1 ] 李富良，曹敏忠，王宪武．国内外工业电雷管结构及引 火药头部件的对比[ J ] ．爆破器材，2 0 0 7 ，3 6 4 1 3 1 6 ． [ 2 】刘自汤，蒋荣光．工业火工品[ M ] ．北京兵器工业出 版社，2 0 0 3 ． [ 3 ] 陈文川．一种新引火药头在纸壳秒延期电雷管中的应 用[ J ] ．煤矿爆破，2 0 0 1 3 1 1 - 1 3 ． [ 4 ] 赵杰．浅谈工业雷管的精度问题[ J ] ．爆破，2 0 0 3 ，2 0 增刊 1 1 1 - 1 1 3 ． [ 5 ]煤矿火工技术丛书 编写组．矿用爆破器材[ M ] ．北 京煤炭工业出版社，1 9 7 8 1 5 4 ．1 7 5 ． [ 6 ] 冯建森．D C Q H - - 9 7 1 8 多功能储能式桥丝自动焊接机 及其应用[ J ] ．爆破器材，2 0 0 1 ，3 0 4 1 3 - 1 5 ． [ 7 ] 李富良，刘长江，曹敏忠．桥丝自动焊接机在工业电雷 管制造中的应用[ J ] ．爆破器材，2 0 0 3 ，3 2 8 2 t - 2 3 ． [ 8 ] 路俊攀．铜及铜合金带材导电性能测试若干问题探讨 [ J ] ．冶金标准化与质量，2 0 0 2 ，4 0 5 5 4 - 5 7 ． [ 9 ] 刘春根，廖凯峰，陈建国．刚性与弹性电引火药头性能 对比分析[ J ] ．江西煤炭科技，2 0 0 8 3 4 9 - 5 0 ． [ 1 0 ] 阜新矿务局十二厂．G B 8 0 3 1 2 0 0 5 工业电雷管[ s ] ． 北京中国标准出版社，2 0 0 5 ． [ 1 I ] 李富良，刘长江，曹敏忠．一种新型的刚性化电引火 元件[ J ] ．爆破器材，2 0 0 5 ，3 4 3 1 6 1 8 ． T h eI m p r o v e m e n to fE n e r g y - s t o r e dW e l d i n gP r o c e s so nC o p p e rW i r e O UX i a n r o n g F u j i a nH a i x i aS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yC h e m i c a lC o ．，L t d ． F u j i a nM i n g x i ，3 6 5 2 0 1 [ A B S T R A C T ] I ts t u d i e dan e wk i n do fe n e r g y - s t o r e dw e l d i n gp r o c e s so fd e t o n a t o rc o p p e rw i r e n i c k e l ／c h r o m i u ma l l o y w i r eb yi m p r o v i n gt h ec o p p e rC O l em a t e r i a l ，w e l d i n gt o o lm a t e r i a la n dw e l d i n gp a r a m e t e r s ．T h ei n d i c e ss u c h 鹊t h ei g n i t i o n e l e m e n tr e s i s t a n c e ，s t a t i ct e n s i o n ，e l e c t r i cp e r f o r m a n c ep a r a m e t e r s ，f i r i n gt i m ea n ds t o r a g ep e r f o r m a n c eW e r ee x p e r i m e n t a l l y c o m p a r e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h i sn e wi g n i t i o nd e m e n tC a nm e e tt h er e q u i r e m e n t so ft h ep r o d u c tt e c h n i c a li n d e xa n d t h u si sp o s s e s s e do fp r a c t i c a la p p l i c a t i o nv a l u e ． [ K E YW O R D S ]i g n i t i o nd e m e m ，w e l d i n gp r o c e s s ，t i n n i n gc o p p e rw i r e ，m e t a lw e l d i n g ；r e s i s t a n c e 1 工业用萘胺炸药的生产 I n t ．A n n u ．C o n f ．I C T2 0 0 1 ．3 2 n d E n e r g e t i cM a t e r i a l s [ 化工学会国际年会2 0 0 1 年第3 2 届 含能材 料 ] ，5 4 ／1 ～5 4 ／4 英文 使用硝酸铵、二硝基萘和木粉在氧平衡原理和 能量最优性原理的基础上提出了生产工业萘胺炸药 的两种配方。测定了装药的温度、细度和密度。试 验了炸药的爆速、铅柱压缩值、爆热和爆温。这种由 硝酸铵、二硝基萘和木粉制出的工业萘胺炸药在温 度为4 5 ℃和密度为1 ．0 0 1 ．2 0g ／c m 5 时具有稳定 的性能。它的抗湿性和抗结块性优于2 号岩石炸药。 它可用作2 号岩石炸药的代替品。 钟一鹏译自美国化学文摘 V 0 1 ．1 3 5 ，N o ．2 3 2 0 0 1 万方数据