爆炸焊接条件下炸药爆轰速度的影响因素

表 3 一些炸药的爆速与密度的关系[3]
炸药
梯恩梯 特屈儿
下列密度下的爆速Πm·s - 1 1. 0 1. 2 1. 4 1. 6 5 010 5 655 6 300 6 940 5 600 6 250 6 895 7 375
黑索金
6 080 6 805 7 520 8 235
泰安
5 780 6 585 7 390 8 180
-
-
δ0 = 20 mm
L ×B Πmm
Vd Πm·s - 1
200 ×20
3 250 ±100
200 ×60 300 ×100 500 ×40
3 520 ±110 3 910 ±50 4 060 ±70
序号 垫层厚度Πmm
1
1
2
1
3
1
4
5
5
5
6
5
7
5
8
5
9
5
10
5
11
6
表 7 阿玛尼特炸的爆速与其钢板垫层厚度的关系[4]
A 炸药 (RDXΠ蜡 ,91Π9) B 炸药
(RDXΠTNTΠ蜡 ,60Π40Π1) 泰安Π梯恩梯 (50Π50) 黑索金Π铝Π蜡 (73Π18Π9) 黑索金Π梯恩梯Π铝
(42Π50Π8)
5 690 5 480
4 650 5 550
6 310 6 100 5 615 5 375 6 340
6 925 6 725 6 500 6 100 7 130
联系人 :郑远谋 ,男 ,高级工程师 收稿日期 :2001 - 11 - 06 修回日期 :2002 - 04 - 23
2. 1 炸药种类对爆速的影响 爆炸焊 接 中 使 用 了 某 些 单 质 炸 药 和 混 合 炸
药 。前者通常作引爆药用 ,后者作为主体炸药使 用 。它们的爆速值和影响因素见表 1 、2 和图 1 、2 。 由表和图中数据可知 ,不同种类的炸药的爆速值 是各不相同的 。对于单质炸药而言 ,它们的爆速 值是随其所含内能的增加而增大 。对于混合炸药 而言 ,或随低速炸药组分含量的增加 (均为炸药物 质组成时) ,或随非炸药组分含量的增加 (其中之 一为炸药物质时) 而降低 。
炸药
梯恩梯 (TNT) 黑索金 (RDX) 泰安 (PETN) 黑 - 梯 (60Π40) 石蜡钝化黑索金 (8321) 泰 - 梯 (50Π50) 阿玛托 (50Π50)
V d Πm·s - 1
5 010 6 080 5 500 5 690 5 260 5 480 5 100
表 2 几种混合炸药的爆速
经验交流
爆炸焊接条件下炸药爆轰速度的影响因素
郑远谋
(广东省鹤山市新技术应用研究所 广东 鹤山 529721)
高 键 刘胜利
(甘肃省白银市银铝实业公司 甘肃 白银 730900)
摘 要 炸药的爆轰速度是爆炸焊接的一个重要的工艺参数 。讨论了爆轰速度的影响因素 ,指出 了研究和控制这些因素对于稳定爆炸焊接过程和获得高质量的爆炸复合材料有重要的意义 。
300 ×100 4 460 4 360 4 410 4 100 4 130 4 000
300 ×100 4 350 4 000 3 950
炸药
铵油 AN·FO 铵梯 82ANΠ18TNT 铵梯 79ANΠ21TNT
ρ0 Πg·cm - 3
0. 8～0. 95 0. 8～0. 95 0. 8～0. 95
Vd Πm·s - 1
1 500～2 500 1 800～2 900
～4 800
注 : ρ0 = 1. 0 gΠcm3
图 1 NH4NO3 + 柴油混合炸药的爆速 与其组成的关系
1. 0 2 350
75 %TNT + 25 %8321 1. 5 3 700
δ0 Πmm ρ0 Πg·cm - 3 Vd Πkm·s - 1
26. 2 1. 40
-
30. 0 1. 60 1. 25
表 5 铵油( 含 12 %柴油) 炸药的爆速与其厚度和密度的关系
30. 6 35. 3 39. 6 72. 9 78. 5 80. 7 86. 0 86. 0 1. 80 1. 95 1. 40 - 0. 63 1. 08 0. 92 0. 82 1. 27 1. 43 1. 55 2. 01 2. 05 2. 06 2. 10 2. 10
经验交流
药的爆速随其厚度的增加而增大 。但增加到极限
厚度以后 ,爆速不会再增加了 。
炸药
Wg Πg·cm - 2 Vd Πm·s - 1
表 4 3 种炸药的爆速与其单位面积药量的关系
2 号岩石硝铵
TNT
1. 0 1 200
1. 2 1 300
1. 4 1 400
0. 6 1 750
0. 8 2 000
Vd = Rδ1Π(0. 28Rδ1 + 0. 332δ0ΠP0 )
Fra Baidu bibliotek
×103 (mΠs)
(1)
48 WISCO TECHNOLOGY 2002 ,40 (4)
郑远谋等 爆炸焊接条件下炸药爆轰速度的影响因素
序号
1 2 3 4 5
表 6 阿玛尼特炸药的爆速与药包尺寸的关系[4]
δ0 = 5 mm
300 ×100 2 940 3 160 3 480 3 520 3 520 2 950
300 ×100 3 600 3 720 3 870 3 880 3 230
300 ×100 4 200 3 690 3 860 3 960
300 ×100 4 420 4 410 4 060 3 860 4 340
图 2 2 号销铵 + NaCl 混合炸药的 爆速与其组成关系
2. 2 炸药密度对爆速的影响 在炸药的种类确定之后 ,其使用时的密度对爆
速有明显的影响 ,如图 3 和表 3 所列。由此可见 ,不 论何种炸药 ,其爆速均随密度的增加而增大。
图 3 硝铵炸药的爆速与其密度的关系[3] 1. 90 %NH4NO3 + 10 %二销基甲苯 2. 90 %NH4NO3 + 10 %铝粉
由表 6 和表 7 以及文献 [ 1 ]中的大量数据可 知 ,在有限大面积爆炸的情况下 ,炸药的爆速是随 着药包尺寸的增大而增加 。但爆速随装药直径增
图 6 用导特里会法测得的爆速与 质量比的关系( 2 号炸药 , ρ0 = 0. 78 gΠcm3 )
在铜板和钢半圆柱的爆炸焊接试验中 ,铜板
上 2 号炸药的爆速 ,可用式 (1) 表示 :
关键词 爆炸焊接 炸药 爆轰速度
FACTORS AFFECTING EXPLOSION SPEED OF EXPLOSIVE CHARGES UNDER THE EXPLOSIVE CONDITION
Zheng Yuanmou
(New Technology Application Research Institute Heshan Guangdong 527921)
在爆炸焊接钛 - 钢 、不锈钢 - 钢和铜 - 钢等 复合板中常使用梯恩梯 、黑索金或 8321 等高爆炸 药作为引爆炸药 ,常使用铵油或铵盐等低速混合 药作为主体炸药 。
46 WISCO TECHNOLOGY 2002 ,40 (4)
郑远谋等 爆炸焊接条件下炸药爆轰速度的影响因素
表 1 几种高爆炸药的爆速[2]
7 540 7 430 7 380 6 280 7 920
2. 3 单位面积药量对爆速的影响 在爆炸焊接实践中 ,常使用复合板表面的单
位面积上的炸药使用量这一工艺参数来计算所需 的炸药总量 。一些炸药的爆速与此单位面积药量 的关系如表 4 所列 。由其中的数据可见 ,爆速随 单位面积药量的增加而增大 。在爆炸大面积钛 钢 、不锈钢 - 钢复合板时都使用这种方法来计算 所需的炸药总量 。例如 ,在主体炸药为铵盐炸药 的情况下 ,在钛和不锈钢复合板厚度为 3～5 mm 时 ,用该方法计算的炸药总量为 30 kg 左右 ,不宜 太少 ,也不宜太多 。 2. 4 炸药厚度对爆速的影响
δ0Πmm
5 10 10 10 15 20 30 35 40 40 40
L ×B Πmm
Vd Πm·s - 1
150 ×35 2 120 2 310 2 140 2 130
150 ×45 2 620 2 510 2 610 2 570 2 610
150 ×50 2 480 2 580 2 670 2 610 2 650 2600 2620
Gao Jian Liu Shengli
(Silver & Aluminum Industral & Commercial Corp . Baiyin Gansu 730900)
Abstract The blast speed of the explosive charges is an important process parameter for the explosion welding. The effect of the explosion speed is discussed and the significance of research and control on these factors for stabilizing the process of the explosion welding and acquiring high quality explosive compounds is pointed out .
92. 0 100. 2 100. 60 0. 72 0. 67 0. 63 2. 10 2. 10 2. 10
图 4 铵油( 含 12 %柴油) 炸药的爆速与其厚度的关系
大而增加的趋势有一限度 (极限直径) ,超过这一 限度后 ,爆速就基本上不变了 。 2. 6 药包的垫层材料对爆速的影响
药包垫层材料的材质和厚度对爆速的影响如 表 7 所列 。由表中数据可见 ,在垫层材料相同的 情况下 ,其厚度较大的爆速较高 。另外 ,在垫层材 料不同的情况下 ,其强度较高的爆速较高 。由此 事实不难发现 ,复合板的面积越大和厚度越大 ,在 其材质相同的情况下 ,其上的爆速越高 。在其材 质不同和厚度相同的情况下 ,强度高的其上的爆 速越高 。因此 ,在如此爆炸焊接的情况下 ,所用的 炸药的总量应当比计算的要少些 。 2. 7 质量比对爆速的影响
如图 6 所示 ,质量比的大小也影响炸药的爆 速 。由此可见 ,随着质量比的增大 ,炸药的爆速增 大。
图 5 2 号和 2 号 + NaCl 炸药的爆速与其 厚度的关系( 图中右侧数字 16～ 38 表示炸药中 NaCl 含量( w ) )
目前 ,国内外在爆炸焊接中都使用铵盐和铵 油炸药 ,例如钛 - 钢和不锈钢 - 钢等所有爆炸复 合材料的生产 。随着复合板面积的增大和复合板 坯厚度的增大 ,其中食盐和柴油的含量还随之增 加 ,即爆速降低 。因此 ,这两种炸药的实验数据有 重要的意义 。更多的试验有待进行 。 2. 5 药包尺寸对爆速的影响
在钛 - 钢和不锈钢 - 钢等大厚度复合板坯爆 炸焊接时 ,常用炸药厚度这一参数来计算所需的 炸药总量 (这种板坯随后热轧和冷轧和复合中板 或薄板) 。这种炸药厚度对爆速也有很大的影响 , 其数据如表 5 和图 4 、图 5 。由这些数据可见 ,炸
武钢技术 2002 年第 40 卷第 4 期 47
L ×B Πmm
V d Πm·s - 1
150 ×5
拒爆
150 ×10
2 130
150 ×15
2 400 ±10
150 ×25
2 520 ±10
150 ×35
2 590 ±10
δ0 = 10 mm
L ×B Πmm
Vd Πm·s - 1
150 ×10
2 650 ±20
150 ×30 150 ×50
3 320 ±50 3 360 ±60
Keywords explosion welding explosive charges blasting speed
1 前 言
2 炸药爆速的影响因素
爆炸焊接中炸约的爆轰速度 (以下称“爆速”) 是指在爆炸焊接的条件下 ,主体炸药被引爆之后 稳定爆炸时的爆轰波的速度 。这一速度是金属爆 炸焊接工艺的一个重要参数 ,一定大小的炸药的 爆速是实现这种工艺的必要条件之一 。因此 ,在 爆炸焊接中选择合适的炸药 ,测定它们在不同条 件下的爆速值 ,以及研究其影响因素 ,具有重要的 意义 。本文在文献[ 1 ]的基础上 ,综述国内外大量 资料 ,讨论爆炸焊接中已经 、正在和将要使用的一 些单质炸药和混合炸药的爆速的影响因素 。供从 事这门边缘学科和高新技术工作的人们参考 。