一種高精度安全型點火藥頭在電子雷管中的應用

　　摘要：電子雷管，又稱數碼雷管，由集成控制芯片、點火藥頭、基礎雷管三大部分組成。具有密碼起爆、編程及檢測功能、智能充電功能和高延期精度等特點。特別是電子雷管延期精度高可滿足高精度微差爆破的要求，爆破中能夠有效的降低炸藥單耗、改善爆破效果，顯著降低爆破振動對周邊的影響。因此延期精度對電子雷管而言是一個非常重要的技術指標，盡管電子雷管的延期時間由其內置的集成控制芯片控制，但是其延期精度卻受集成控制芯片和點火藥頭的延期精度的共同影響。通過對點火藥頭工藝的調整和優化，改善點火藥頭的延期精度，進一步提高電子雷管的延期精度。

　　本文源自科學技術創新,2020(31):158-159.《科學技術創新》雜志，于1997年經國家新聞出版總署批準正式創刊，CN:23-1600/N，本刊在國內外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：工程科技、農林科學、創新創業論壇等。

　　目前，我國電雷管生產技術中，普遍采用鉛丹硅系外加DDNP或木炭氯酸鉀系點火藥頭，少數采用苦味酸鉀點火藥頭。鉛丹硅系點火藥頭精度好、發火可靠性高，但是其摩擦感度、撞擊感度高，在點火頭生產過程中以及雷管裝配時容易發生危險，不利于安全生產;木炭氯酸鉀系藥劑摩擦撞擊感度低，但是藥劑容易吸潮，延期精度差，對點火藥頭金屬部位腐蝕性大，庫存時間長一點甚至會導致將電阻絲腐蝕斷，造成點火藥頭無法點燃，出現重大質量問題;苦味酸鉀點火藥頭盡管摩擦、撞擊感度低，裝配時比較安全，藥球重量容易控制，生產工藝自動化程度高，苦味酸鉀引火頭生產設備成本較高，在目前這種小產能的電子雷管生產企業不是最優方案。研制一種性能可靠、感度低，生產成本低廉高精度點火藥頭是目前很多電子雷管生產企業關心的事情。

　　2、高精度安全型點火藥頭的設計

　　點火藥頭的發火原理是電子雷管集成控制芯片發出起爆指令后，芯片內置電容放電加熱電阻絲將點火藥點燃，從而引爆基礎雷管。筆者結合多年來的雷管生產管理經驗，考慮到方案的可行性以及生產過程可控制性，結合鉛丹硅系和苦味酸鉀系兩種藥劑的的優點，選用且成本低、工藝簡單、發火一致性好的鉛丹-硅系成熟配方作為內層涂藥將橋絲均勻包裹，選用摩擦感度與撞擊感度低且苦味酸鉀作為外層藥均勻涂抹在內層藥上，作為內層藥的保護層，結構工藝見(圖1)，是一種復合型藥球頭結構，將各種藥劑的優點結合起來，將其缺項規避。

　　圖1點火藥頭示意圖

　　3、試驗與結果分析

　　3.1實驗藥頭制作

　　測試點火藥球頭大小對發火的可靠性的影響，這是點火藥頭最基本的性能指標項目，要求實驗發火可靠性100%。內層使用鉛丹硅系藥劑成分為鉛丹：硅=9:1(重量比)，外加細DDNP25%(作為敏感劑)，使用濃度為8%的聚乙烯醇作為粘合劑。外層藥劑成分為苦味酸鉀：二元物=1.3:1(重量比)，使用濃度為10%的聚乙烯醇作為粘合劑。內層藥劑必須將電阻絲包裹緊密，藥球頭大小適中，不允許出現氣孔、露電阻絲破球等疵病。外層藥劑大小以將內層藥劑包裹三分之二以上為宜。點火頭涂抹好后送進烘干室烘干，水分控制在0.6%以下，取出再在點火藥球頭外部蘸一層防潮漆，再次進行烘干后備用。

　　3.2點火試驗

　　分別涂抹不同重量范圍的點火藥頭，進行藥球頭發火測試，測試結果如表1:

　　表1點火試驗結果下載原表

　　表1點火試驗結果

　　從實驗得出點火藥頭藥量大小控制在12～15mg性能可靠，滿足生產要求，為較合理重量范圍。

　　3.3延期秒量和精度試驗

　　將帶點火藥頭芯片裝配成電子雷管(藥頭藥量控制在12～15mg)，進行延期精度測試。設定的延期時間從低到高設置，進行精度測試，測試結果如表2。

　　從表2可知，該型號的電子雷管的延期精度的誤差±1.5ms，且不受延期時間長短的影響，性能穩定可靠。

　　3.4摩擦與碰撞感度試驗

　　在電子雷管生產過程中，點火藥頭不可避免會與其他物品發生碰撞和摩擦，這些行為有可能導致點火藥頭激發燃燒，特別是雷管裝配過程中發生碰撞或者摩擦，將點火藥頭激發燃燒將引爆雷管造成事故，因此點火藥頭的摩擦和撞擊感度對雷管生產中的安全影響較大。筆者模擬雷管裝配過程中藥頭可能發生摩擦、碰撞的動作，分別測試苦味酸鉀點火藥頭、高精度安全型點火藥頭、鉛丹硅系點火藥頭的安全性。

　　3.4.1摩擦感度實驗：點火藥頭在雷管裝配過程中與管殼發生摩擦，作用力是40～45牛頓，見圖2。

　　3.4.2撞擊感度實驗：點火藥頭在雷管裝配過程中與管殼發生碰撞，作用力是30～35牛頓，藥球頭破球，見圖3。

　　表2延期精度試驗結果

　　圖2藥球與管壁摩擦

　　圖3藥球與管殼碰撞

　　表3摩擦與碰撞感度試驗結果

　　鉛丹-硅系有3發燃燒，高精度安全型點火藥頭和苦味酸鉀點火藥頭沒有發生燃燒，從實驗結果可以看出高精度安全型點火藥頭和苦味酸鉀點火藥頭的摩擦感度、撞擊感度較低，明顯優于鉛丹-硅系點火藥頭，提高了電子雷管裝配的本質安全。

　　3.5抗直流電性能測試

　　裝配好的電子雷管帶到試爆場按照電子雷管標準WJ-9805-2015《工業數碼電子雷管》進行測試。

　　測試條件：測試電壓48V,保持10S，施加形式：腳線-腳線。

　　實驗數量：250發。

　　測試結果：施加電流時雷管未發生爆炸。

　　結論：合格。

　　3.6抗交流電性能測試

　　測試條件：測試電壓220V,50HZ保持10S，施加形式：腳線-腳線。

　　實驗數量：250發。

　　測試結果：施加電流時雷管未發生爆炸。

　　結論：合格。

　　3.7抗靜電性能測試

　　測試條件：電壓8KV，串聯電阻0Ω，電容2000pF，施加形式：腳線-腳線。

　　實驗數量：250發。

　　測試結果：施加電壓時雷管未發生爆炸。

　　結論：合格。

　　4、結論

　　4.1該高精度安全型點火藥頭電參數穩定，延期精度高，不受延期時間長短的影響。

　　4.2摩擦和撞擊感度低，大大降低了電子雷管裝配過程的危險。

　　4.3工藝簡單，操作方便，適合目前產銷量低的電子雷管的生產。

　　4.4雷管抗雜散電流能力強，大大提高了雷管使用中的安全性。

　　參考文獻：

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