注装药底隙动态调整型验收方案的研究

注装药底隙动态调整型验收方案的研究

0般工艺性缺陷对于注射缓冲炸药，将rdx和tnt按照一定比例混合，然后添加少量增塑改性剂，形成混合炸药。注装药底隙是常规榴弹的工艺性缺陷,属致命缺陷。由于受检验成本和检验周期的制约,现通常采用抽样检查。而一般工艺性缺陷出现在生产初期的可能性较大,在生产初期采用抽样检查则很可能接收有缺陷的产品批,给部队带来较高的使用风险。为此从提高检验可靠性的思路来设计新的动态调整型检验方案,在不增加检验成本的情况下降低军方的使用风险,提高检验可靠度。1密度和底隙检测注装药工艺缺陷,主要是药柱在凝固过程中因温度分布造成热应力,导致药柱产生温差裂纹;同时由于药柱在凝固时的体积收缩产生拉应力,导致出现收缩裂纹和底部间隙;另外在排气不畅时,会出现缩孔和缩松。在注装药护理时冷却介质温度过低易产生裂纹,过高易形成底隙或侧隙。在生产初期,当工艺参数不稳定时,容易产生注装药缺陷。目前在弹体螺旋装药检查时,依据WJ1805-2004标准,被检批按4%～6%抽样进行X射线检验,其抽验量的大小随生产量的大小变化,抽样比例的变化是人为确定的。对弹体注装药质量的检验,还没有检验标准,一般是借用螺旋装药的检验方法进行X射线检验。采用ICT检测还是一种新的尝试。ICT检测技术又称计算机层析成像技术。是近年来无损检测技术领域的一项新技术,是利用射线与物质的相互作用产生衰减的原理,测量射线衰减并计算出弹丸横截面上的各点密度值,经计算机处理后用图像显示弹丸的底隙及密度值的技术方法。影响底隙检测质量的主要因素是系统噪声和伪像。系统噪声包括电路噪声、射线散射噪声、射线光子的量子统计噪声等。噪声的存在增加了额外的信号,可能使得低反差结构难以显现。诚然,彻底消除ICT系统的噪声干扰是不可能的,即使将电路噪声、射线散射噪声减小到最低限度,射线光子的量子统计噪声也是不可避免的。伪像是指在ICT图像上出现了与被检物体的物理结构不相符的图像特征。任何成像技术都将产生一定程度的伪像,ICT技术尤其如此。因为ICT系统对微弱的信号变化十分敏感,且图像上每一点都是经过大量运算给出的结果。伪像的存在不仅影响图像的空间分辨率及密度分辨率,也容易引起ICT图像的误判。目前对注装药进行底隙检测采用ICT-××××型工业计算机断层扫描仪(简称ICT)检测系统。检测费用分析按检测设备折旧费,设备定期维护费,人员管理经费,试验消耗费用计算;每发检测成本约308元,远比X射线检验几十元的费用要高。从上述分析可知,ICT检查存在一定误差,同时ICT检查费用比X光射线检查费用要高,长期实施100%的检查是不现实的。2新修订的注入药新方案的设计2.1弹性底隙的测量美军标MIL-P-63252A(M795-155mm杀爆弹装药装配与包装规范)对注装药底隙的有关规定如下:3.3.5底隙。用X光检查时,弹体底凹处与装药之间不应有可辨别的弹底间隙。按4.5.3条款检查时,底隙最大允许值应为0.38mm。4.5.3底隙的测定。每个加速循环热处理批的样弹热处理后应冷却至环境温度。然后,这些弹丸置于21±5℃的条件下至少8h,并在此温度下剖开。从弹底开切,按下列方式剖切:从与弹底相距约90mm处平行弹底,剖切至中心线;下一个切口垂直于前一个切口,通过弹底中心向头部剖切。剖开后取下钢瓣,露出炸药与金属件的接触面。接着将弹头向下,在这个方向上作用200～250G等级的加速度。用最大宽为1.25cm的塞规测量底隙(见6.13)。6.13弹丸G载荷(重力载荷)。根据1971年6月的M107/M110自行火炮负载锤击检查程序,采用200～250G的载荷加速度模拟弹丸撞击。美军标MIL-C-45195E(M1-105mm杀爆炮弹装药装配与包装规范)对注装药底隙的有关规定如下:3.3.5底隙。弹体底凹处与装药之间不应有间隙。从美军的检验规范看,注装药后是不允许底隙存在的,并在初批100%进行X光检查。2.2检验方案及检验程序我们知道,螺装TNT炸药的安全性和工艺性已得到了充分的考核和认同。而注装药,其安全性和工艺稳定性尚待时间和空间的考核。注装药工艺仍存在底隙缺陷的可能性。从成本和可行出发,在学习研究美军注装药检验方法和美军标MIL-STD-1916的基础上,结合我国工业基础现实,构建了以下ICT动态调整底隙检验方案:1)在用X光机进行100%投影检查装药质量(包括底隙)的基础上,进一步采用ICT照像检查。2)在生产初期进行100%ICT检测装药底隙,当装药质量稳定并连续检验数nr=513发没有底隙时,则可转换为ICT间隔抽样检测,间隔周期为T=68发抽测1发,若出现底隙,则对前一间隔周期弹丸进行100%检测。由于正常原因导致停产,且前生产周期中没有出现重新计数时:①间隔不超过1年内恢复生产初期,可以按连续检验数nr=228发计;②间隔半年内恢复生产初期,可以按连续检验数nr=116发计;③间隔1个月内恢复生产,可以按连续生产对待。3)在用ICT抽样检测底隙时,当出现下列情况之一时,停止抽样检测,恢复100%检测,重新开始条款1)的检验程序,并重新从0开始计数。a)抽样检测中出现底隙不合格(则开始连续检验,nr=513);b)生产中有波动或改变工艺状态(则开始连续检验,nr=228);c)一天内注药工序被3次中断(则开始连续检验,nr=116)。3可靠度计算公式美国军用标准MIL-STD-1916标准是将计数型检查、计量型检查和连续型检查集中在一起的现行有效装备检验标准。借鉴该标准中的连续型检验方法,设计了上述动态调整检验方案。下面从可靠性方面进行简单分析。对于检验样本的可靠度计算用以下公式:F=0‚R=n√1-γ(1)F=0‚R=1−γ−−−−√n(1)F≥1‚F∑x=0n!x!(n-x)!Rn-x(1-R)x=1-γ(2)式中:F为合格判定数;R为可靠度;n为样本量;γ为置信度。上述公式建立在二项分布理论基础上,使用条件是保证抽取的样本远比批量要小。以下可靠度计算是针对过程检验方案样本量累积的可靠性而言,以置信度γ=0.9计算。合格判定数为0时,三种检验方案的样本量和可靠度计算,见式(1)。从图1(自上而下的三条曲线分别是动态方案、6%抽样方案和4%抽样方案)的可靠度随样本量变化曲线可以看出,原方案在生产数量比较少时,可靠度变化比较大,而动态方案的变化不大。当生产量达到2万发后,可靠度的增长非常缓慢,只有检验数达到24万发并无缺陷时,才能达到可靠度99.999%。当生产量从1000到1000000变化时,原检验方案的可靠度从94.406%变化到99.996%,变化量为5.59%;动态检验方案的可靠度从99.558%变化到99.985%,变化量为0.427%。新老检验方案可靠度差值随生产量的变化为0.75%～0.05%。4ict动态调整型底隙检验方案美军对中大口径炮弹注装药的要求是不允许存在底隙。在特殊模拟加速度冲击试验中允许底隙达到0.38mm。我国在炮弹注装药的生产与检验中,在没有实施模拟加速度冲击试验的情况下,则不应该允许底隙存在。应用ICT检测注装药底隙,在检测水平无法满足100%检测时,应最大限度控制生产初期的检验风险,采用动态调整检验方案是一个可行的办法。在生产量从1000发到1000000发变化时,若质量水