[发明专利]一种大长径比熔铸炸药装药热芯棒补缩工艺设计方法

说明书

一种大长径比熔铸炸药装药热芯棒补缩工艺设计方法，包括大长径比弹体、熔铸炸药装药结构和热芯棒三个部件，工艺设计方法包括浇铸工艺设计和热芯棒补缩工艺设计两个步骤，浇铸工艺设计分为三个阶段，对浇铸速度、浇铸温度及浇铸时间等工艺参数进行设计控制；热芯棒补缩工艺分为三个阶段，对热芯棒补缩位置和保温时间进行设计控制。本发明可针对大长径比熔铸炸药装药不同的浇铸和热芯棒补缩工况进行工艺仿真设计，针对性强，操作便捷。

技术领域

本发明属于熔铸炸药装药结构浇铸过程和凝固补缩工艺设计领域，具体涉及一种大长径比熔铸炸药装药热芯棒补缩工艺设计方法。

背景技术

熔铸炸药装药是各类武器弹药及战斗部中广泛装填的一类装药产品。常规熔铸炸药由于具有材料流动性好、制备成本低、生产效率高等工艺优势，往往大规模装填各类炮弹、榴弹、迫弹及航弹等武器。而这些武器的外形往往具有很大的长径比。熔铸炸药装药成型后的固相装药密度高于熔化状态下的液相密度，凝固时容易由于体积收缩而产生缩松缩孔缺陷。进而造成装药结构产品质量下降，影响武器弹药的使用安全性。因此针对大长径比熔铸炸药装药类型，需要制定合理有效的浇铸和补缩工艺方法。

引起这类熔铸炸药装药结构产生凝固缺陷的一个重要因素，就是温度快速下降至凝固点以下而形成内部封闭区域，最终发展为缩松缩孔。为了使补缩通道畅通，可以使用加热装置使装药产品的温度位于熔点以上，保持良好的流动补缩特性。热芯棒则是一种常用的加热装置，有助于补缩工艺的控制，提高产品的质量。

中国专利CN 200810060436.4公开了一种重力铸造中心浇铸的补缩工艺，该发明以铝熔融液为对象，通过降低进料口高度和两次浇铸的方式改善铝铸件的脱模性能和提高材料利用率。但是该发明使用的技术方案仅对模具进行了改进，对浇铸工艺参数设计不够完善，缺乏补缩工艺设计，操作过程控制水平低，并且不能够外延推广至熔铸炸药装药浇铸补缩领域。

目前，对大长径比弹体中的熔铸炸药装药结构，工艺控制水平大多依靠现场经验，尚缺乏从工艺设计角度出发对热芯棒补缩工艺进行设计的发明方法。因此，需要发明一种以大长径比熔铸炸药装药结构为对象，对热芯棒补缩工艺进行设计的方法，以提升产品的设计水平。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种大长径比熔铸炸药装药热芯棒补缩工艺设计方法，针对各种具有大长径比尺寸特征的熔铸炸药装药结构浇铸过程和热芯棒补缩过程进行工艺仿真设计。

为了实现上述目标，本发明采取如下的技术方案：

本发明涉及一种大长径比熔铸炸药装药热芯棒补缩工艺设计方法，采用仿真方法对热芯棒补缩工艺进行设计，其特征在于，所述工艺设计方法包括大长径比弹体、熔铸炸药装药结构和热芯棒三个部件，三个部件在工艺设计软件中经修整和组装而形成无交叠无穿透的空间几何模型，采用四面体网格划分方法，形成网格Jacobian值不低于0.75的健壮的计算模型；所述工艺设计方法包括浇铸工艺设计和热芯棒补缩工艺设计两个步骤。

进一步的，所述大长径比弹体的长径比范围为10:1～5:1。

进一步的，所述熔铸炸药装药结构的熔铸炸药材料种类为：以2,4,6-三硝基甲苯或2,4-二硝基苯甲醚为主要载体并采用熔铸工艺制备而得到的混合炸药。

进一步的，所述热芯棒的材质为纯铜或其他高热导率的金属材质。

浇铸工艺设计，包括以下步骤：

步骤A1，指定常规重力作用浇铸类型，指定浇铸区域为熔铸炸药装药结构部件的全部区域，指定浇铸入口为顶端中心节点组或顶端一侧节点组；

步骤A2，指定浇铸过程分为三个浇铸阶段，浇铸条件范围为：浇铸速度为2.0m/s～4.0m/s，浇铸温度为95℃～110℃，浇铸持续时长为5.0s～60.0s，浇铸间隔时间为100s～200s；