CC BY
63
УДК 662.415
A. В. Шабров, В. Г. Джангирян, Д. В. Фадеев,
B. Н. Агеев, Г. Р. Фадеева
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА СНАРЯЖЕНИЯ КАПСЮЛЕЙ-ВОСПЛАМЕНИТЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ УДАРНО-ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ В ПАСТООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ
Ключевые слова: ударно-воспламенительный состав, безопасность технологии, капсюль-воспламенитель.
Изучено влияние размеров частиц компонентов на технологические свойства ударно - воспламенительных составов (УВС) при переработке в пастообразном состоянии. Установлено, что при размерах частиц компонентов 30 - 60 мкм УВС имеют стабильные технологические свойства, при этом в процессе снаряжения капсюлей - воспламенителей значительно повышается запас промышленной безопасности.
Key words: shock-igniter composition, security, technology, primer-igniter.
The influence ofparticle sizes of the components on the technological properties of shock- igniter composition (UVS) in the processing in pasty condition. Found that the particle sizes of the components 30 to 60 microns UVS are stable nye technological properties, in the process equipment blasting fire-carrier significantly increases supply of industrial safety.
Отечественная технология производства капсюлей-воспламенителей (КВ) основывается на применении ударно-воспламенительных составов (УВС) в сухом виде. Это влечет за собой наличие ряда существенных недостатков:
- разброс навески состава по всему пределу допуска,
- разброс по плотности запрессовки состава,
- расслоение составов вследствие разноплотно-сти компонентов,
- вспышки при прессовании и выталкивании капсюлей-воспламенителей,
-опыление составом инструмента, оборудования, капсюлей-воспламенителей,
- высокая металло-, энергоемкость существующего технического оснащения линий сборки капсюлей-воспламенителей,
- высокие требования к технологическим характеристикам исходных компонентов УВС (дисперсность, сыпучесть, гравиметрическая плотность),
- опасность производства вследствие высокой чувствительности УВС к простым начальным импульсам (удар, трение, накол, луч огня).
Поэтому большинство зарубежных стран использует так называемую «мокрую» технологию, при которой смешение УВС и дозирование его в КВ происходит в виде густой водной пасты с последующей сушкой. Использование данной технологии существенно повышает безопасность на всех стадиях производства за счет меньшей чувствительности пастообразных составов к механическим воздействиям, так как при увеличении влажности чувствительность к удару инициирующих взрывчатых веществ (ИВВ) снижается. С целью устранения указанных недостатков, начиная с 2013 года, на базе АО «Муромский приборостроительный завод» начались интенсивные работы по созданию принципиально новой технологии производства КВ с применением на всех стадиях производства пастообразных ударно - воспламенительных составов.
В процессе изготовления первых опытно - промышленных партий КВ было установлено, что наи-
более ответственной и сложной является операция объемного дозирования УВС. При её выполнении не удавалось добиться стабильности воспроизведения требуемых параметров по массе навески УВС.
За основу начальной опытной отработки было принято использование пастообразного УВС, рецептура и размер частиц компонентов которого соответствовали штатному УВС, используемому при снаряжении КВ по действующей в отрасли технологии.
Пастообразный УВС является безопасным при содержании влаги не менее 10 %. При снижении влажности ниже 10 %, класс и степень опасности УВС по чувствительности к удару повышается со средней на высокую, состав становится взрывоопасным, имеет нестабильные объёмно - структурные характеристики [1].
Основываясь на фундаментальных работах в области исследования свойств пастообразных структур, регулирования и оптимизации их реологических параметров, было установлено, что для улучшения объёмно-структурных характеристик УВС необходимо увеличить влагоёмкость состава, что достигается за счет увеличения удельной поверхности частиц компонентов посредством уменьшения их размера.
Анализ компонентов УВС по фракционному составу показал, что уменьшение размера частиц (без снижения тактико-технических характеристик) возможно у двух компонентов - нитрата бария и сульфида сурьмы.
Для экспериментальной отработки изготовлены несколько вариантов УВС с разными вариантами фракций нитрата бария и сульфида сурьмы (табл. 1).
В процессе изготовления составов установлено, что по мере снижения размера частиц в первых трёх вариантах состава происходило поэтапное улучшение его внешнего вида, структура становилась более гомогенизированной. На основе приготовленных составов были снаряжены партии изделий и проведены промежуточные испытания на чувствительность КВ с промежуточными веществами. Испытания проведены на струнном копре ОСТ В 84-1101:
воздействие на КВ падающего груза. Результаты испытаний (верхний и нижний пределы срабатывания изделий) представлены в табл. 2.
Таблица 1 - Варианты УВС с разными размерами фракций нитрата бария и сульфида сурьмы
Размер частиц, мкм, в вариантах №
Компонент УВС 1 (штатный) 2 3 4
Нитрат бария 90-270 90-150 60-90 30-60
Сульфид сурьмы 90-270 90-150 60-90 30-60
Показано, что в изделиях с вариантами УВС №3 и №4 происходит снижение чувствительности КВ за счет снижения размера частиц антимония. В связи с тем, что сульфид сурьмы используется в УВС не только как горючее, но и как сенсибилизатор. Сульфид сурьмы, будучи веществом, сравнительно твёрдым (твёрдость по шкале Мооса 2,5), имеет кристаллы и их обломки с острыми углами, играющими для ИВВ роль наковаленки. Основываясь на полученных результатах для опытной отработки операции объёмного дозирования, был взят УВС №4 с размером частиц сульфида сурьмы 30-60 мкм.
Таблица 2 -Сравнительные характеристики КВ с штатным и опытными пастообразными УВС при массе падающего груза (0,250±0,001) кг
Контролируемый параметр Количество срабатываний КВ, снаряженных пастообразным УВС, %, в вариантах №
высота, мм нормативное количество срабатываний по ОСТ В 84-1101, % 1 (штатный) 2 3 4
220±1 99...100 100 100 100 100
200±1 86...100 100 100 100 100
(180±1) 52.100 100 100 100 100
(160±1) 4.100 100 100 100 94
(140±1) 0.84 75 64 54 34
(120±1) 0.19 11 10 6 0
(100±1) 0.1 0 0 0 0
Изначально операция объёмного дозирования УВС выполнялась путём его втирания с помощью шпателя в отверстия дозировочных пластин (рис. 1). Необходимая масса пастообразного УВС обеспечивалась диаметром отверстий, толщиной дозировочной пластины и плотностью состава. В дальнейшем, дозировочную пластину переносили на фазу выто-лочки, где таблетки пастообразного УВС выталкивали из отверстий с помощью пневмопресса в оболочки КВ и производили дальнейшую сборку изделий [2].
Рис. 1 - Схема дозирования пастообразного УВС в дозировочные пластины: 1 - дозировочная пластина, 2 - отверстие с пастообразным УВС в дозировочной пластине, 3 - шпатель для нанесения пастообразного УВС, 4- пастообразный УВС, 5 -поддон
При реализации данной операции были выявлены следующие негативные моменты:
- разброс массы навески УВС, выходящий за пределы допусков;
- после втирания УВС шпателем на поверхности дозировочной пластины оставался слой состава, который быстро высыхал, что недопустимо из соображений технологической безопасности.
Анализ технического оснащения смежных отраслей промышленности показал, что существует подобный по принципу реализации производственный процесс - технология нанесения паяльных паст методом трафаретной печати. В процессе изучения данной технологии было установлено, что для втирания используются ракели. Рабочие плоскости ракелей расположены в виде треугольника либо ромба и, таким образом, являются двусторонними (могут работать в прямом и обратном направлении движения, рис. 2). Рабочие поверхности ракеля всегда должны быть заостренными.
а б в
Рис. 2 - Форма рабочих плоскостей ракелей: а -треугольная; б - ромбическая; в - плоская
Основными технологическими параметрами процесса дозирования паст являются: усилие прижима ракеля к пластине; скорость движения ракеля; угол наклона рабочей поверхности ракеля; твердость ракеля.
Для исследования комплексного влияния вышеперечисленных технологических факторов на стабильность процесса объёмного дозирования пастообразного УВС были выполнены следующие работы:
- для втирания УВС в дозировочную пластину испытали несколько вариантов ракелей с разным углом наклона рабочей поверхности;
- были опробованы несколько вариантов дозировочных пластин с разным соотношением высоты к диаметру дозировочных отверстий - от 0.6 до 3;
- опробованы различные скоростные режимы движения ракеля.
В результате опытной отработки были установлены следующие технологические параметры:
- оптимальным соотношением диаметра отверстий к толщине
пластины является диапазон от 1 до 2;
- угол наклона ракеля 45 градусов;
- скорость движение ракеля не более 15 мм/с.
Выводы
1. Проведены комплексные исследования влияния дисперсности компонентов пастообразного УВС на его технологические характеристики.
2. Определены оптимальные технологические режимы процесса объёмного дозирования УВС.
3. Посредством увеличения технологической влажности состава с 10 -12% до 15 -17% существенно повышен гарантированный запас уровня безопасности переработки УВС по мокрой технологии.
4. Применение в оптимизированной рецептуре УВС нитрата бария сульфида свинца с размером частиц 30 - 60 мкм позволяет значительно повысить рентабельность производства КВ. Это достигается за счёт исключения из технологического процесса трудоёмких и энергоёмких операций, таких как: перекристаллизация нитрата бария, переплавка сульфида сурьмы и их классификации.
Литература
1. Джангирян В.Г., Фадеев Д.В. и др. Производство капсюлей-воспламенителей. Изд-во «Весь Сергиев Посад», 2015, 313 с.
2. Заключение экспертизы промышленной безопасности №Э-1358-э от 24.07.2015 г. о соответствии комплектного технического устройства, предназначенного для производства систем инициирования на основе пастообразных составов в условиях АО «МПЗ», требованиям промышленной безопасности РФ.
© А. В. Шабров - начальник конструкторско-технологического отдела АО «Муромский приборостроительный завод»; В. Г. Джангирян - доктор техн. наук, профессор, генеральный директор АО «Муромский приборостроительный завод»; Д. В. Фадеев - канд. техн. наук, заместитель главного инженера по технологии и инновациям - главный технолог АО «Муромский приборостроительный завод», kristall@niikristalLru; В. Н. Агеев - заместитель начальника ЦЗЛ - руководитель группы экспериментальных исследований АО «Муромский приборостроительный завод»; Г. Р. Фадеева - инженер-технолог 2-й категории АО «Муромский приборостроительный завод».
A. V. Shabrov - Chief of engineering department of JSC "Murom apparatus producing plant"; V. G. Dzhangiryan - Doctor of technical sciences, professor, general director of JSC "Murom apparatus producing plant"; D. V. Fadeev - Candidate of technical sciences, deputy chief engineer for technology and innovation - chief technologist of JSC "Murom apparatus producing plant", kris-tall@niikristall.ru; V. N. Ageev - Deputy Chief of Central Factory Laboratory - Leader of experimental research group of JSC "Murom apparatus producing plant"; G. R. Fadeeva - Process engineer 2 categoriya of JSC "Murom apparatus producing plant".
