一种高精度安全型点火药头在电子雷管中的应用

　　摘要：电子雷管，又称数码雷管，由集成控制芯片、点火药头、基础雷管三大部分组成。具有密码起爆、编程及检测功能、智能充电功能和高延期精度等特点。特别是电子雷管延期精度高可满足高精度微差爆破的要求，爆破中能够有效的降低炸药单耗、改善爆破效果，显著降低爆破振动对周边的影响。因此延期精度对电子雷管而言是一个非常重要的技术指标，尽管电子雷管的延期时间由其内置的集成控制芯片控制，但是其延期精度却受集成控制芯片和点火药头的延期精度的共同影响。通过对点火药头工艺的调整和优化，改善点火药头的延期精度，进一步提高电子雷管的延期精度。

　　本文源自科学技术创新,2020(31):158-159.《科学技术创新》杂志，于1997年经国家新闻出版总署批准正式创刊，CN:23-1600/N，本刊在国内外有广泛的覆盖面，题材新颖，信息量大、时效性强的特点，其中主要栏目有：工程科技、农林科学、创新创业论坛等。

　　目前，我国电雷管生产技术中，普遍采用铅丹硅系外加DDNP或木炭氯酸钾系点火药头，少数采用苦味酸钾点火药头。铅丹硅系点火药头精度好、发火可靠性高，但是其摩擦感度、撞击感度高，在点火头生产过程中以及雷管装配时容易发生危险，不利于安全生产;木炭氯酸钾系药剂摩擦撞击感度低，但是药剂容易吸潮，延期精度差，对点火药头金属部位腐蚀性大，库存时间长一点甚至会导致将电阻丝腐蚀断，造成点火药头无法点燃，出现重大质量问题;苦味酸钾点火药头尽管摩擦、撞击感度低，装配时比较安全，药球重量容易控制，生产工艺自动化程度高，苦味酸钾引火头生产设备成本较高，在目前这种小产能的电子雷管生产企业不是最优方案。研制一种性能可靠、感度低，生产成本低廉高精度点火药头是目前很多电子雷管生产企业关心的事情。

　　2、高精度安全型点火药头的设计

　　点火药头的发火原理是电子雷管集成控制芯片发出起爆指令后，芯片内置电容放电加热电阻丝将点火药点燃，从而引爆基础雷管。笔者结合多年来的雷管生产管理经验，考虑到方案的可行性以及生产过程可控制性，结合铅丹硅系和苦味酸钾系两种药剂的的优点，选用且成本低、工艺简单、发火一致性好的铅丹-硅系成熟配方作为内层涂药将桥丝均匀包裹，选用摩擦感度与撞击感度低且苦味酸钾作为外层药均匀涂抹在内层药上，作为内层药的保护层，结构工艺见(图1)，是一种复合型药球头结构，将各种药剂的优点结合起来，将其缺项规避。

　　图1点火药头示意图

　　3、试验与结果分析

　　3.1实验药头制作

　　测试点火药球头大小对发火的可靠性的影响，这是点火药头最基本的性能指标项目，要求实验发火可靠性100%。内层使用铅丹硅系药剂成分为铅丹：硅=9:1(重量比)，外加细DDNP25%(作为敏感剂)，使用浓度为8%的聚乙烯醇作为粘合剂。外层药剂成分为苦味酸钾：二元物=1.3:1(重量比)，使用浓度为10%的聚乙烯醇作为粘合剂。内层药剂必须将电阻丝包裹紧密，药球头大小适中，不允许出现气孔、露电阻丝破球等疵病。外层药剂大小以将内层药剂包裹三分之二以上为宜。点火头涂抹好后送进烘干室烘干，水分控制在0.6%以下，取出再在点火药球头外部蘸一层防潮漆，再次进行烘干后备用。

　　3.2点火试验

　　分别涂抹不同重量范围的点火药头，进行药球头发火测试，测试结果如表1:

　　表1点火试验结果下载原表

　　表1点火试验结果

　　从实验得出点火药头药量大小控制在12～15mg性能可靠，满足生产要求，为较合理重量范围。

　　3.3延期秒量和精度试验

　　将带点火药头芯片装配成电子雷管(药头药量控制在12～15mg)，进行延期精度测试。设定的延期时间从低到高设置，进行精度测试，测试结果如表2。

　　从表2可知，该型号的电子雷管的延期精度的误差±1.5ms，且不受延期时间长短的影响，性能稳定可靠。

　　3.4摩擦与碰撞感度试验

　　在电子雷管生产过程中，点火药头不可避免会与其他物品发生碰撞和摩擦，这些行为有可能导致点火药头激发燃烧，特别是雷管装配过程中发生碰撞或者摩擦，将点火药头激发燃烧将引爆雷管造成事故，因此点火药头的摩擦和撞击感度对雷管生产中的安全影响较大。笔者模拟雷管装配过程中药头可能发生摩擦、碰撞的动作，分别测试苦味酸钾点火药头、高精度安全型点火药头、铅丹硅系点火药头的安全性。

　　3.4.1摩擦感度实验：点火药头在雷管装配过程中与管壳发生摩擦，作用力是40～45牛顿，见图2。

　　3.4.2撞击感度实验：点火药头在雷管装配过程中与管壳发生碰撞，作用力是30～35牛顿，药球头破球，见图3。

　　表2延期精度试验结果

　　图2药球与管壁摩擦

　　图3药球与管壳碰撞

　　表3摩擦与碰撞感度试验结果

　　铅丹-硅系有3发燃烧，高精度安全型点火药头和苦味酸钾点火药头没有发生燃烧，从实验结果可以看出高精度安全型点火药头和苦味酸钾点火药头的摩擦感度、撞击感度较低，明显优于铅丹-硅系点火药头，提高了电子雷管装配的本质安全。

　　3.5抗直流电性能测试

　　装配好的电子雷管带到试爆场按照电子雷管标准WJ-9805-2015《工业数码电子雷管》进行测试。

　　测试条件：测试电压48V,保持10S，施加形式：脚线-脚线。

　　实验数量：250发。

　　测试结果：施加电流时雷管未发生爆炸。

　　结论：合格。

　　3.6抗交流电性能测试

　　测试条件：测试电压220V,50HZ保持10S，施加形式：脚线-脚线。

　　实验数量：250发。

　　测试结果：施加电流时雷管未发生爆炸。

　　结论：合格。

　　3.7抗静电性能测试

　　测试条件：电压8KV，串联电阻0Ω，电容2000pF，施加形式：脚线-脚线。

　　实验数量：250发。

　　测试结果：施加电压时雷管未发生爆炸。

　　结论：合格。

　　4、结论

　　4.1该高精度安全型点火药头电参数稳定，延期精度高，不受延期时间长短的影响。

　　4.2摩擦和撞击感度低，大大降低了电子雷管装配过程的危险。

　　4.3工艺简单，操作方便，适合目前产销量低的电子雷管的生产。

　　4.4雷管抗杂散电流能力强，大大提高了雷管使用中的安全性。

　　参考文献：

　　[1]潘涛,陈辉峻,赵明生等.数码电子雷管延时精度误差影响因素及改进措施研究[J].爆破,2014,31(2):135-138.

　　[2]刘自汤,将荣光.工业火工品[M].北京:兵器工业出版社,2003.

　　[3]黄跃全,张成俊.浅析数码电子雷管的发火可靠性[J].爆破器材,2019,37(3):24-26.