一體釘?shù)难兄婆c開發(fā)

周建強(qiáng)

摘? 要：通過對一體釘?shù)恼w結(jié)構(gòu)設(shè)計、射釘發(fā)射藥柱的配方設(shè)計、制藥及裝配工藝設(shè)計，研制了一種一體釘。根據(jù)GB 19914-2005《射釘彈》的各項性能指標(biāo)要求，對一體釘進(jìn)行了相應(yīng)的試驗使其符合要求。研究表明：該一體釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)更加簡單、藥劑更加安全;藥劑中取消了擊發(fā)藥，用民用硝化棉代替軍用硝化棉，無有毒有害氣體產(chǎn)生，提高了產(chǎn)品安全性與環(huán)保性;與傳統(tǒng)含擊發(fā)藥銅殼射釘彈相比更具有先進(jìn)性與可靠性，在緊固器材領(lǐng)域得到了用戶的一致認(rèn)可和廣泛好評。

關(guān)鍵詞：一體釘? 射釘發(fā)射藥? 硝化棉? 緊固器材

Abstract： Through the design of the overall structure design with integrated fastener， the formula design of propellant column， pharmacy and assembly process design， a integrated fastener was developed. According to GB 19914-2005 “Powder load”， each performance index requirements， has carried on the corresponding to integrated fastener test to make it conform to the requirements. The research shows that the structure of the integrated fastener is simpler and the drug is safer; The firing agent is canceled in the agent， and the civil nitrocotton is used instead of the military nitrocotton. There is no toxic and harmful gas， which improves the safety and environmental protection of the product; Compared with the traditional shot gun with percussion shells， it has advanced and reliable performance. It has been recognized and widely praised by users in the field of fastening equipment.

Key Words： Integrated fastener; Fastener-launching propellant; Nitrocotton; Fastening equipment

近年來，彈藥的安全性已經(jīng)成為了世界各國的熱門話題[1-2]。目前，國內(nèi)市場上的射釘緊固器材大都采用銅殼或覆銅殼的普通有殼射釘彈，該射釘彈是采用較敏感的針刺藥，在生產(chǎn)和使用過程中存在安全隱患，危險等級較高，不利于公司的穩(wěn)定發(fā)展，同時該種射釘槍和射釘彈容易被改裝成獵槍而被不法分子利用，存在一定的安全隱患，社會治安的和諧與穩(wěn)定得不到保障[3]。

公司經(jīng)過近一年的摸索，成功研制了一體釘，該產(chǎn)品的主要藥劑安全性能較好，具有良好的防潮性，有利于產(chǎn)品的安全生產(chǎn)、使用和貯存，更易于被客戶接納。同時，該種一體釘固釘器不易被改裝成不法分子使用的獵槍，對社會穩(wěn)定具有一定的保障作用，可進(jìn)一步提高社會公共安全管理能力。另外，隨著國家建筑等工程項目的增多，一體釘?shù)男枨罅繉⒅鹉昙哟?，因此，市場前景十分廣闊。

1? 緒論

1.1 產(chǎn)品用途

一體釘涉及緊固器材領(lǐng)域，因其自帶能源、操作快捷、安裝方便，在工裝吊頂、管道固定、消防角鐵架固定、龍骨固定等方面得到廣泛應(yīng)用。

1.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

一體釘是由塑料管殼、射釘發(fā)射藥柱、彈殼座及高強(qiáng)度鋼釘組成的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)詳見圖1。

1.3 作用原理

使用時，將一體釘裝入專用的一體釘射釘器中，通過一體釘固釘器上的彈簧機(jī)構(gòu)驅(qū)動擊針，刺入一體釘內(nèi)的藥柱，通過激烈摩擦發(fā)火，藥柱燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體在槍膛內(nèi)膨脹做功，將鋼釘楔入墻體（材質(zhì)為磚或水泥）或鋼板內(nèi)，達(dá)到錨固的目的。

2? 研制內(nèi)容

2.1 發(fā)射藥柱配方的研制

發(fā)射藥作為一體釘?shù)暮诵牟考?，其重要的一項指?biāo)敏感程度關(guān)系到一體釘在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中的安全性[4]。在發(fā)射藥配方的研制當(dāng)中，王愛等[5]所使用的是經(jīng)細(xì)斷處理軍用3#硝化棉，目前市場上的軍用棉（含氮量不小于12.6%）被255廠組建的企業(yè)集團(tuán)嚴(yán)格管控，沒有軍品合同訂單和沒有與該集團(tuán)達(dá)成合作協(xié)議的企業(yè)，特別是一體釘生產(chǎn)企業(yè)很難買到軍用硝化棉，因此開發(fā)類似產(chǎn)品技術(shù)難度很大。為了突破該弊端，通過組織有關(guān)工程技術(shù)人員對一體釘發(fā)射藥的配方和生產(chǎn)工藝進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，確定使用民用硝化棉（含氮量低于12.6%）代替軍用硝化棉。在經(jīng)過大量試驗后確定了配方A，該配方主要是由民用硝化棉、氧化劑、安定劑、粘合劑和敏化劑等組成[6-8]，該配方所生產(chǎn)的一體釘發(fā)火性能可靠，試驗噪聲較小，固體殘渣較少，符合產(chǎn)品的市場需求。

2.1.1 撞擊感度

依據(jù)GJB772A-1997《炸藥試驗方法》方法601.2撞擊感度的特性落高法對發(fā)射藥柱進(jìn)行撞擊感度測試，在溫度為19℃、濕度（RH）為59%的條件下，用10kg錘重撞擊50mg藥量的發(fā)射藥柱，其特性落高H50>60cm。

2.1.2 摩擦感度

依據(jù)GJB5891.24-2006《火工品藥劑試驗方法》第24部分摩擦感度試驗對發(fā)射藥柱進(jìn)行摩擦感度測試，在溫度為19℃、濕度（RH）為58%的條件下，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

2.1.3 靜電火花感度

依據(jù)GJB5891.27-2006《火工品藥劑試驗方法》第27部分靜電火花感度試驗對發(fā)射藥柱進(jìn)行靜電火花感度測試，在溫度為21℃、濕度（RH）為62%的條件下，實驗數(shù)據(jù)如表2所示。

2.1.4 爆發(fā)點測定

依據(jù)GJB772A-1997《炸藥試驗方法》方法606.1爆發(fā)點5s延滯期發(fā)對發(fā)射藥柱進(jìn)行爆發(fā)點測定，其5s爆發(fā)點242℃的相關(guān)系數(shù)為98.5%。

2.1.5 檢測結(jié)論

檢測結(jié)果表明，發(fā)射藥柱的撞擊感度、靜電火花感度均較低，爆發(fā)點較高，因此該發(fā)射藥柱的性能穩(wěn)定良好，安全系數(shù)較高。然而，實驗檢測顯示表明，當(dāng)壓力為1.23MPa，擺角70°時，發(fā)射藥柱的爆炸概率達(dá)到了78%，說明射釘發(fā)射藥在較大壓力、大幅度摩擦?xí)r容易發(fā)生爆炸，因此在實際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)人員在制藥時應(yīng)避免用力過猛，操作幅度過大。

2.2 藥量確定

在探究裝藥量對一體釘威力的影響過程中[9]，要求黃色一體釘擊穿6mm Q235施工用鋼板，紅色一體釘擊穿8mm Q235施工用鋼板，黑色一體釘擊穿10mm Q235施工用鋼板，取3種類型一體釘探究擊穿相應(yīng)鋼板所需裝藥量，實驗結(jié)果如表3所示。

由表3可知，不同規(guī)格的一體釘需擊穿相應(yīng)規(guī)格的鋼板，黃色一體釘裝藥量為205mg/發(fā)，紅色一體釘裝藥量為255mg/發(fā)，黑色一體釘裝藥量為270mg/發(fā)，就能分別達(dá)到規(guī)定要求的威力。而根據(jù)實際裝配情況，為提高產(chǎn)品的可靠性，實驗組規(guī)定其裝藥量分別為黃色一體釘（220±10）mg/發(fā)，紅色一體釘（270±10）mg/發(fā)，黑色一體釘（285±10）mg/發(fā)。

3? 工藝流程

根據(jù)對一體釘?shù)奶匦约捌溲兄埔?，進(jìn)行性能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過對產(chǎn)品各項性能指標(biāo)的驗證型試驗，完善了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，詳見圖2。

4? 試驗情況

根據(jù)GB 19914-2005《射釘彈》相關(guān)技術(shù)要求，對一體釘?shù)闹饕阅苤笜?biāo)進(jìn)行了相關(guān)試驗，確定了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

4.1 射擊性能試驗

一體釘用射釘器射擊，應(yīng)正常發(fā)火;不應(yīng)有瞎火、遲發(fā)火、塑料殼橫裂、底裂和縱裂等缺陷;不應(yīng)影響射釘器裝彈和退殼的可靠性和靈活性。試驗32發(fā)均合格。

4.2 震動試驗

一體釘在坐落高為80mm±1 mm，頻率為每分鐘（60±1）次的震動機(jī)上震動8min，振動試驗時不應(yīng)發(fā)火，經(jīng)振動的一體釘零部件不應(yīng)松動、脫落，且射擊還應(yīng)正常發(fā)火。試驗32發(fā)均合格。

4.3 高低溫性能試驗

一體釘在50 ℃高溫或 -40 ℃低溫環(huán)境中，保持2h后取出射擊，應(yīng)正常發(fā)火。試驗32發(fā)均合格。

4.4 受潮性能試驗

一體釘單層置于相對濕度近于飽和、溫度為25 ～35 ℃的受潮器皿中8 h，取出后射擊應(yīng)能正常發(fā)火。試驗32發(fā)均合格。

試驗結(jié)果表明，一體釘各項性能指標(biāo)均符合GB 19914-2005《射釘彈》相關(guān)技術(shù)要求，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的射擊性能、抗震性能和抗潮性能，具有良好的貯藏性和發(fā)火可靠性，能夠產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

5? 結(jié)語

一體釘屬于緊固器材領(lǐng)域，該產(chǎn)品設(shè)計合理，質(zhì)量可靠，便于批量生產(chǎn)。該項目成功研制出射釘發(fā)射藥柱，取消了擊發(fā)藥，避免了一體釘因碰撞、摩擦等發(fā)生爆炸事故的概率，提高了藥劑在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中的安全性;產(chǎn)品設(shè)計安全、環(huán)保，生產(chǎn)時不產(chǎn)生環(huán)境污染，使用時無有毒氣體排放，符合國家發(fā)展方向;用民用硝化棉取代了軍用硝化棉，使原材料更易獲得，具有良好的市場經(jīng)濟(jì)效益和較為廣闊的市場前景。

參考文獻(xiàn)

[1]YANG H W，YU Y G，Ye R，et al.Cook-off test and numerical simulation of AP/HTPB composite solid propellant[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2016，40：1-9.

[2]WENFENG LI，YONGGANG YU，RUI YE.Effects of Charge Size on Slow Cook‐Off Characteristics of AP/HTPB Composite Propellant in Base Bleed Unit[J].Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2018，43（4）：404-412（9）.

[3]閻鳳閣.射釘緊固技術(shù)與射釘緊固器材的發(fā)展研討[J].四川兵工學(xué)報，1997（4）：6-10.

[4]楊麗俠，張衡，張玉成，張鄒鄒.不敏感發(fā)射藥檢測與評估技術(shù)研究綜述[J].裝備環(huán)境工程，2019，16（9）：44-47.

[5]王愛，常鵬程，張偉，劉吉祥，周志勇.無殼射釘彈的研制[J].采礦技術(shù)，2020，20（6）：189-191.

[6]鄧維平，梁家豪，董朝陽.包覆工藝對無殼射釘彈藥片吸濕性的影響研究[J].兵器裝備工程學(xué)報，2019，40（3）：187-189，194.

[7]石先銳，賈永杰，胡睿，等.NC/DIANP/HATO發(fā)射藥的制備及性能研究[J].兵器裝備工程學(xué)報，2021，42（2）：199-204.

[8]解德富，黃振亞，宋亞蘋，等.乙二胺-三乙烯二胺高氯酸鹽對高能發(fā)射藥熱分解反應(yīng)的影響[J].火炸藥學(xué)報，2020，43（2）：208-212.

[9]田新.發(fā)射藥對射釘彈穿透性能的影響[J].含能材料，2006（3）：218-220，159.

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