一种大口径高密度射孔弹药型罩的制备方法与流程

本发明涉及涉及粉末冶金，尤其涉及一种大口径高密度射孔弹药型罩的制备方法。

背景技术：

1、射孔弹民用范围广，介入时间长，射孔技术成熟度高，积累了一定的基础，射孔技术在民用上的用途十分广泛，包括在煤矿射孔、桥梁切割、打捞沉船、拆除建筑物等，部分煤矿用深埋药包、深埋地下多年的淹埋药柱等通过射孔弹予以销毁处理，另外对于历史遗留炸弹，射孔弹可以用于销毁未起爆弹，其本质均是利用射出的高温高速金属射流侵彻装药，引爆装药体，以达到销毁目标药包、弹体的目的，因这些领域通常需要采用更大口径，更大装药药量的特殊射孔弹产品，该类产品的射孔弹所形成的射流需具备射孔能量高、射流截面大、射流延展性好的特点。

2、现有制备射孔弹药型罩的方法中，因需要追求药型罩所形成射流的高穿透性，通常药型罩配方需采用高钨配方，且需要特殊的药型罩结构设计以形成稳定、连续的射流，但在药型罩口径变大情况下，因药型罩本身自重原因，所压制形成的高钨药型罩坯体不易压制成型，即使成型后也容易发生裂纹、断裂等现象。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的高钨药型罩坯体不易压制成型以及成型后发生裂纹、断裂的问题，提出了一种大口径高密度射孔弹药型罩的制备方法，采用了可形成强度更大的高粘性钨铜粉末配方，压制形成的药型罩采用真空烧结的方式进行后续处理，同时药型罩经过特殊方程式的设计，使得药型罩整体从顶点到大口端面呈现一种逐渐变厚的结构，保证了药型罩整体稳定性、强度的同时，所形成的射孔弹产品更具备了射透深、射流截面大的特点，具有较好的应用前景。

2、为了实现上述目的，本发明拟采用以下技术方案：

3、一种大口径高密度射孔弹药型罩的制备方法，包括以下步骤：

4、s1，利用钨粉、电解铜粉、硬脂酸和微粉碳制备用于生产药型罩钨铜复合材料；

5、s2，设计药型罩结构，以确定药型罩的内弧线轴向尺寸h2和外母线角度α；

6、s3，基于所设计的药型罩结构设计适配的压罩模具，并将压罩模具安装于压罩机上；

7、s4，取步骤s1中制备的钨铜复合材料于压罩模具中，利用压罩机配合压罩模具将钨铜复合材料压制成型，获得药型罩胚体；

8、s5，对药型罩胚体进行真空环境下的烧结处理，以获得最终的药型罩产品。

9、优选的，所述步骤s1中，钨粉、电解铜粉、硬脂酸和微粉碳分别占钨铜复合材料总质量的70％～90％、10％～30％、0.05％～1％、0.2％～1％。

10、优选的，所述步骤s1中制备钨铜复合材料包括以下步骤：

11、s11，利用钨粉、电解铜粉制备钨铜复合粉末；

12、s12，配置用于使钨铜复合粉末保持湿润性和润滑性的硬脂酸溶液；

13、s13，取钨铜复合粉末，并向钨铜复合粉末中依次添加硬脂酸溶液以及微粉碳；

14、s14，将钨铜复合粉末、硬脂酸溶液和微粉碳混合均匀后静置，待乙醇完全挥发，即初步获得钨铜复合材料；

15、s15，将s14中获得的钨铜复合材料通过40～60目标准泰勒筛进行过筛后，投入混料机进行机械混合2h，即获得最终的钨铜复合材料。

16、优选的，所述步骤s12中，配置硬脂酸溶液的方法为：将硬脂酸溶解于乙醇溶液中获得硬脂酸溶液；其中，每1kg钨铜复合粉末需要0.2～2g硬脂酸，每1g硬脂酸溶解于40ml乙醇。

17、优选的，所述步骤s11中，制备钨铜复合粉末还包括钨粉选择，所选择的钨粉需满足以下要求：

18、a1，粒度分布为：+100目占15％～35％，100～200目占30％～50％，200～325目占15％～35％，-325目占5％～15％，费氏粒度为45～60μm；

19、a2，松装密度为7.5～9.5g/cm3；

20、a3，流速为10s/50g；

21、a4，纯度≥99.9％；

22、a5，氧含量≤0.1％；

23、a6，显微形貌呈准球形或球形。

24、优选的，所述步骤s11中，制备钨铜复合粉末还包括钨粉电解铜粉选择，所选择的电解铜粉满足以下要求：

25、b1，肉眼观察电解铜粉应呈浅玫瑰红色，均匀松散，带金属光泽，颜色均匀，目视无可见机械杂质；

26、b2，粒度分布为：-200目占90％～80％，-325目占50％～65％；

27、b3，松装密度为1.8～2.3g/cm3；

28、b4，纯度≥99.6％；

29、b5，氧含量≤0.15％；

30、b6，显微形貌呈枝状。

31、优选的，所述步骤s2中，药型罩的外母线为直锥结构，其角度α为40°～60°。

32、优选的，所述步骤s2中，通过药型罩曲线方程确定药型罩的内弧线的轴向尺寸h2，药型罩曲线方程为：

33、

34、

35、其中，α表示药型罩的顶角母线夹角制大小，单位为°；

36、x为从药型罩最左边药型罩顶点为0的起点，坐标值往右方向进行机械加工，为x横坐标值，单位为mm；

37、y为从药型罩最左边药型罩顶点为0的起点往上进行机械加工，为y横坐标值，单位为mm；

38、h1为所设计的药型罩罩底直径大小的一半，尺寸为mm；

39、h2为所采用的药型罩曲线方程的起始原点至药型罩罩底的水平长度，加工方向为x坐标轴方向，单位为mm；

40、h3为所采用的药型罩曲线方程的起始原点至药型罩罩底的垂直长度，加工方向为y坐标轴方向，单位为mm；

41、n为常数。

42、优选的，所述步骤s5中，采用阶段性升温的方式对药型罩胚体进行真空环境下的烧结处理，即从0℃开始，依次以100℃/h的速度升温3h，以150℃/h的速度升温2h以及两次以230℃/h的速度升温1h后，维持温度1h，然后随烧结炉自然冷却。

43、本发明所带来的有益技术效果：

44、有别于油气井用射孔弹，本本技术方案所制备的要药型罩制作的射孔弹产品在总炸药装载量上明显高于普通射孔弹，通常装药量可达到油气井射孔弹最大装药量的2倍以上，外形尺寸上较油气井用射孔弹也明显提升。与油气井用射孔弹相比，本发明所制备的药型罩产品，具备以下效果优势：

45、1.药型罩在结构上为内弧线和外直锥弧形的设计，其内弧线遵循一种方程式曲线，外母线为夹角40°～60°直锥，使得药型罩整体从顶点到大口端面呈现一种逐渐变厚的结构，保证了药型罩整体稳定性和强度，解决了大口径高密度药型罩整体强度低、不易成型的加工难题；

46、2.药型罩在结构上为内弧线和外直锥弧形的设计，其内弧线遵循一种方程式曲线，外母线为夹角40°～60°直锥，经过实验结果对比，该种结构药型罩在射孔穿深上具备更为优良的射孔穿深，射流横截面射流更粗，射流的侵彻能力更强；

47、3.药型罩坯体经过0～1060℃的阶段性升温烧结后，药型罩整体强度得到大幅度提升，满足了药型罩后续压入射孔弹的压装强度要求，同时经过烧结后，钨铜药型罩烧结收缩，使得致密度提升，药型罩整体密度进一步提升，有利于射孔弹产品射孔穿深的提升。