工业电子雷管抗冲击性能研究

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工业电子雷管作为我国起爆器材更新换代产品,在小断面爆破中出现拒爆丢炮现象,不仅影响爆破作业整体效果及施工进度,而且存在严重的安全隐患。研究人员通过对拒爆雷管检测分析,发现了物理结构损坏导致的拒爆,但对部分性能检测正常、二次发火的拒爆(暂时失效拒爆)现象未有研究报道。目前,公认原因是后爆炮孔中电子雷管受到先爆炮孔产生的爆炸冲击作用所致。本文首先在水介质中对电子雷管进行冲击实验,基于水下爆炸冲击波传播理论,结合水下爆炸冲击波测试系统,建立电子雷管损伤特征与冲击强度的定量关系,研究电子雷管暂时失效拒爆致因。通过钢桶冲击实验,定性研究电子控制模块及其内部核心元器件的抗冲击性能,分析电子控制模块冲击失电致因。最后通过混凝土试块模型和沙土介质,模拟电子雷管实际工况下受冲击情况,对水下冲击结果进行验证。研究结果表明:(1)起爆网络中电子雷管受冲击作用,随着冲击强度的增加,表现为暂时失效拒爆、电子引火元件结构损坏拒爆和殉爆,且不同种类的产品受损程度差异较大。(2)本实验主发药包爆炸冲击波峰值压力计算公式:Pm=48.99(Q1/3/R)1.45。甲样品抗冲击拒爆强度、电子控制模块抗冲击损坏强度分别为Pm=100.74~123.97MPa、Pm=181.36~250.65MPa;乙样品两者相等为:Pm=54.21~66.38MPa。甲样品电子控制模块抗冲击失电强度Pm=36.87~66.38MPa。(3)通过对电子控制模块受冲击时内部起爆电压及引火药头发火电压的测定,首次厘清了电子雷管在工程中出现的暂时失效拒爆,是电子控制模块受冲击失电,导致引火药头点火能量不足所致。钢桶冲击实验揭示了电子控制模块冲击失电是内部储能电容受冲击失电所致。(4)电子雷管用电容受冲击失电是其具有的固有特性。抗冲击失电强度:固态铝电解电容>电解铝电容>固态钽电容。电容冲击失电量与电容类型、冲击强度、充电电压以及防护措施相关,尤其受多次冲击作用,电容失电具有叠加效应。(5)研究工作设计的实验装置和方法,在生产实践活动中,可用于对电子雷管产品和电子控制模块、储能电容等关键元器件的抗冲击性能检测,为电子雷管抗冲击性能检测方法建标奠定基础。
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