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2 0 1 0 年4 月影响大孔径粉末药型罩性能的几个主要因素郭红军等 3 5 影响大孔径粉末药型罩性能的几个主要因素’ 郭红军石健王宝兴李森元郭惊雷高 强 中国兵器工业2 0 4 研究所 陕西西安，7 1 0 0 6 5 【摘要] 与高穿深粉末药型罩相比，大孔径粉末药型罩的研究相对较少，设计和试验难度相对较大。文章通过 混凝土靶试验，对大孔径粉末药型罩研制过程中的几个主要因素进行分析，研究表明影响大孔径粉末药型罩的主 要因素是基本结构、成分与颗粒级配以及药型罩成型工艺，通过控制调整这些主要因素，可以改善大孔径粉末罩的 性能，达到设计要求。 [ 关键词] 粉末药型罩影响因素穿孔深度穿孔孔径 [ 分类号] T J 4 1 3 ． 7 1 引言 一直以来，对高穿深聚能射孔弹的研究较为成 熟和深入，相比而言，对大孔径射孔弹研究较少。对 于大孔径聚能射孔弹药型罩，由于它的微元锥角变 化范围很大 在罩顶部区域时的罩微元锥角2 a ≥ 1 6 0 。，过渡到罩口部区域时的罩微元锥角2a ≤ 2 0 0 ，这不仅使粉末药型罩的轴向密度容易出现不 均匀性，而且也增加大孔径粉末药型罩成型难度。 在这种情况下，目前仍有一些研制与生产单位采用 纯铜板罩作为大孔径射孔弹药型罩。对大孔径粉末 罩究竟是适于采用铜板罩还是粉末罩，是仁者见仁， 智者见智。然而，作为粉末药型罩，它具有生产效率 高、配方可调、无杵堵等优点，具有铜板罩无可比拟 的研究潜力，虽然粉末药型罩与纯铜板罩相比，在研 制和制造时增加了一些影响因素，但对于粉末药型 罩，只要抓住它的主要因素，并设法解决它的缺陷和 不足，扬长避短，就可以研制出符合标准、性能稳定 的高性能射孔弹。本文通过对大孔径粉末药型罩的 主要影响因素进行分析、研究，并通过对这些主要因 素的研究和控制，最终研制出符合标准、高性能的大 孔径聚能射孔弹。 2 大孔径聚能射孔弹的指标要求 在新国标G B ／T2 0 4 8 9 - 2 0 0 6 油气井聚能射孔 器材通用技术条件中，对大孔径射孔弹的穿孔深 度与穿孑L 孔径的规格下限采用插值法进行规定 孔 径的规格下限必须大于1 4 r a m 以上 。选用1 2 7 枪 进行试验，依据新国标规定，在插值范围内，使穿孔 深度和穿孔孔径最大化，因此制定的大孔径射孔弹 的穿孔深度和穿孑L 孔径分别为在大孔径射孔弹装 1 2 7 枪试验时，混凝土靶试验平均穿孔深度≥ 2 0 0 m m ，试验后套管平均穿孔孔径≥2 0 r a m 装药量 为3 2g ，试验结果须同时满足以上两个指标要求。 3 大孔径粉末药型罩中的主要影响因素分析 3 ．1 药型罩基本结构因素 在大孔径粉末药型罩的基本结构研制中，按经 典的爆炸理论进行药型罩结构设计⋯。对于药型 罩仍然必须采用大锥角、半球罩、球锥罩和抛物线等 形状药型罩。不同形状的药型罩针对到每一种弹型 结果会有所差异，考虑到弹体腔内体积设计，选用球 锥罩和抛物线罩进行试验比较。 为了加工方便，在试验开始时，采用精车铜罩， 试验射孔弹的每发装药量为3 2g ，每组5 发，模拟 1 2 7 射孔枪装配1 7 8 套管进行混凝土柱靶地面试 验，试验结果见表l 。 表l大孔径药型罩基本结构试验 球锥1 型 1 7 1 球锥2 型 1 5 8 抛物线l 型 1 8 7 抛物线2 型 2 0 7 5 ．3 5 ．7 2 1 ．2 7 ．1 2 2 ．3 2 2 ．4 2 2 ．3 1 6 ．0 0 ．2 9 0 ．8 8 3 ．8 0 4 ．1 0 从表1 中可以看出，虽然四种药型罩结构方案 的试验结果均没能达到指标要求，但作为一个最基 本的药型罩结构来进行研究，发现球锥1 型的穿孔 穿深、穿孔孔径及其标准方差的整体性能相比其它 三种要好。因此，采用球锥l 型的药型罩基本结构 来进行以后粉末药型罩的研制。 收稿日期“ 2 , 0 0 9 1 0 - 2 3 作者简介郭红军 1 9 6 8 一 ，男，高级工程师。从事爆炸与射孔技术专业。E m a l l 曲．i 9 9 9 6 6 6 5 0 l I u ．咖 万方数据 3 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 9 卷第2 期 3 ．2 成分与颗粒级配因素 成分与颗粒级配技术是粉末药型罩的关键技 术。通常成为配方技术。配方技术是粉末药型罩的 核心技术，配方技术涉及粉末颗粒、粉末体以及添加 剂的各种性质，如颗粒的粒度、密度、熔点、形状以及 粉末体的平均粒度、成型性、流动性等【2 】。 在配方试验中，对不同密度、熔点、形状的粉末 颗粒进行不同的配方搭配，同时对添加剂的比例进 行多次的调试，以帮助改善药型罩的成型性。试验 时的射孔弹每发装药量为3 2g ，每组试验5 发，模拟 1 ”枪装1 7 8 套管进行混凝土柱靶地面试验，试验 结果见表2 。 表2 大孔径药型罩配方试验 从表2 可以看出，通过配方试验后，配方C 基 本上达到了设计要求，后面可以通过药型罩成型工 艺的改善，以迸一步提高穿孔深度和穿孔孔径。 通过多次的成分与颗粒级配试验，发现配方C 在大孔径粉末药型罩配方技术方面主要有以下几个 特点 1 在配方C 中具有高熔点 熔点≥1 0 0 0 ℃ 金属粉末与低熔点金属 熔点。 ，2 0 0 目 的颗粒合理搭 配、枝状颗粒粉末和球状颗粒粉末的合理搭配，可提 高射流的穿深效果；高密度金属粉末组分含量的提 高可提高射流穿孔深度，但同时也使得穿孔效果的 稳定性降低；对添加剂调节可改善药型罩的成型性。 3 通过对成型工艺的优化可提高穿孔深度和 穿孔孔径。 4 在确立了影响因素后需要进行进一步试 验，对于每一个影响因素设计有较多的方案时，可采 用正交试验法进行优化，以提高试验效率。 参考文献 [ 1 ]隋树元，王树山，等．终点效应学[ M ] ．北京国防工业 出版社，2 0 0 0 ．2 3 3 2 4 5 ，2 7 4 2 7 5 ． [ 2 ] 黄培云．粉末冶金原理[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 4 ．1 2 4 ． 图3 混凝土环靶试验现场 D i s s c u s s i o no nM a j o rF a c t o r sA f f e c t i n gP e r f o r m a n c e so fB i g - h o l eP o w d e rL i n e r G U Oh o n 商u n ，S H IJ i a n ，W A N GB a o x i n g ，L IS e n y u a n ，G U OJ i n g l e i ，G A OQ i a n g X i ’孤M o d e mC h e m i s t r yR e s e a r c hI n s t i t u t e S h a n x iX i ’蛐，7 1 0 0 6 5 [ A B S T R A C T ] I I Ic o m p a r i s o nt Op o w d e rl i n eu s e di nU g h - d e p t hp e n e t r a t i o np e r f o r a t i o nc h a r g e 。at i t t l ea t t e n t i o nW a f ta d - d r e s s e dt op o w d e rl i n eu s e di nt h eb i g h o l ep e n e t r a t i o np e r f o r a t i o nc h a r g ef o ri t sd i 伍c u l t i e so fd e s i g n i n ga n dt e s t i n g ．I n t h i sp a p e r ，m a j o rf a c t o r sw h i c ha f f e c tp e r f o r m a n c e so fp o w d e rl i n e sw e r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e dt h r o u g ht h ep e n e t r a t i o nt e a t a g a i n s tc o n c r e t et a r g e t ，t h et e s t i n gr e s u l t s8 h o w t h ep e r f o r m a n c eo fp o w d e rl i n ei sa f f e c t e db yi t ss t r u c t u r ed e s i g n i n g ，c o m - p o s i t i o n ，p r o p e rp o w d e ra r r a n g e m e n t ，a n dl i n e ’8f o r m i n gt e c h n i q u e ；t h ep e r f o r m a n c eo fl i n ec o u l db eo p t i m i z e dt om e e tt h e d e s i g nd e m a n db ya d j u s t i n ga b o v em a j o rf a c t o r s ． [ K E YW O R D S ] p o w d e rl i n e r ，a f f e c t i n 8f a c t o r s ，d e p t ho f p e n e t r a t i o n ，c a l i b e ro f p e n e t r a t i o n 万方数据