阅读说明：本技术 一种多点点传火结构及其制备装置和方法 (A kind of Multi-point point passes fiery structure and its preparation facilities and method ) 是由 叶迎华 张泽华 许建兵 沈云 王成爱 王悦听 杨腾龙 李福伟 于 2019-08-08 设计创作，主要内容包括：本发明属于点传火结构领域,具体涉及一种多点点传火结构及其制备装置和方法。所述装置为3D成型系统,包括注射泵,注射器,装药基板,平台和控制系统,注射器端部连接针头；注射器连接有注射泵,注射器的针头下方设置有可移动的平台,装药基板固定于平台上表面,平台连接控制系统；注射器中装有油墨,在注射泵的驱动下,注射器进行油墨输出,同时平台按照控制系统的程序移动,带动固定于平台上的装药基板移动,实现点传火结构的制备。本发明结合3D快速成型技术,进行适用于火工器件的多点点传火结构的制造,具有很高的加工柔性,自动化程度高,油墨装药的安全性高。(The invention belongs to pass a fiery construction applications, and in particular to a kind of Multi-point point passes fiery structure and its preparation facilities and method.Described device is 3D formation system, including syringe pump, syringe, powder charge substrate, platform and control system, syringe end connecting needle；Syringe is connected with syringe pump, and moveable platform is provided with below the syringe needle of syringe, and powder charge substrate is fixed on platform upper surface, and platform connects control system；Ink is housed, under the driving of syringe pump, syringe carries out ink output, while platform is mobile according to the program of control system, drives the powder charge substrate being fixed on platform mobile, realizes that point passes the preparation of fiery structure in syringe.Present invention combination 3D rapid shaping technique carries out the manufacture that fiery structure is passed suitable for the Multi-point point of firer's device, has a very high processing flexibility, high degree of automation, ink powder charge it is highly-safe.)

一种多点点传火结构及其制备装置和方法

技术领域

本发明属于点传火结构领域，具体涉及一种多点点传火结构及其制备装置和方法。

背景技术

含能材料作为一种高能量密度、易燃、易爆的危险性材料，其传统的成形方式主要有两种。1)一种是将粉末含能材料与胶粘剂混合，放入模具后选择一定压力使含能材料成型，然后退模取得所需形状的药柱。优点：操作简便，通过调节药柱成形压力可控制装药密度；不足：药剂粉末容易卡死模具，且需配套特定模具。2)另一种成形方式是浇铸成形，将含能材料溶于溶剂，加入一定量的固化剂，混合均匀后将其浇铸入模具中，然后在特定条件下固化成形。优点：所得药柱材质均匀，燃烧稳定性好，所需模具简单易制；不足：固化速度慢，浇铸成形小尺寸药柱时，受表面张力及含能材料自身粘度影响，成型精度低。

三维打印成形技术，其设备简单，可打印材料广泛，成本低廉，在环境友好的同时材料浪费少，且成形速度快，可制作具有精细结构的复杂零件。作为3D快速成型技术中的一种代表性技术，喷墨打印是一种无接触、无压力、无印版的印刷技术。喷墨打印不涉及化学反应，计算机中的信息输入至喷墨打印机中进行打印，便可获得预期设计的图案。计算机定位准确，可极大提高油墨印刷件的边缘精度，同时UV(紫外光)油墨可以确保印刷件墨色均一，且不会受到气候的影响。

现有点火具中的点传火结构一般为较大长径比的药柱和有一定数目点火孔分布的药管，点火药是密实堆积的装药结构。目前存在以下问题：一方面，压力冲击使未引燃的点火药发生堆积，顶端压力增大，造成点火管不同部位处输出压力值相差较大，影响点火药的正常燃烧；另一方面，点火药堆积方式是随机不可控的，点传火性能不稳定。

且含能材料的成形用于点传火结构装药目前存在以下问题：1)粉状含能材料成型与装药较为复杂，提高装药精度需要牺牲时间；2)微小型火工器件的点传火结构中，传统方式很难实现均一装药；3)传统“传火管”传火结构不同传火孔输出差异较大，点传火性能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多点点传火结构及其制备装置和方法。。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多点点传火结构的制备装置，所述装置为3D成型系统，包括注射泵，注射器，装药基板，平台和控制系统，注射器端部连接针头；

所述注射器连接有注射泵，注射器的针头下方设置有可移动的平台，装药基板固定于平台上表面，平台连接控制系统；所述注射器中装有油墨，在注射泵的驱动下，注射器进行油墨输出，同时平台按照控制系统的程序移动，带动固定于平台上的装药基板移动，实现点传火结构的制备。

进一步的，所述平台为三维可移动自加热平台。

进一步的，所述注射器端部的针头为16G-32G。

利用上述的装置制备点传火结构的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：根据火工器件参数要求设计多点点传火结构；

步骤(2)：根据火工器件参数要求设计含能油墨配方及封装油墨配方；

步骤(3)：根据步骤(1)中的多点点传火结构编写图元文件，传输至3D成型系统；

步骤(4)：根据步骤(1)中的多点点传火结构选择基板，配合3D快速成型系统，依次进行含能油墨打印和封装油墨打印，经过烘干或紫外光固化之后，得到多点点传火结构。

进一步的，所述步骤(2)中含能油墨的配方为：铝、氧化铜、硝化棉、乙醇和***的混合物，铝粒径50nm-100nm，氧化铜粒径40nm-100nm，硝化棉含氮量大于13％；所述封装油墨配方成分为聚偏二氟乙烯和N,N-二甲基甲酰胺。

进一步的，所述多点点传火结构的基材为06Cr19Ni10号钢；所述步骤(4)中烘干的温度为60℃-100℃；所述紫外光固化含能油墨的紫外线波长范围为350nm-400nm。

采用上述的方法制备的多点点传火结构，所述多点点传火结构为“雪花状”，具体结构为：中心输入点处延伸出6条主传火通道，分别间隔60°，在每条主传火通道端点处延伸出3条次传火通道，分别间隔60°；在中心输入点处进行点火后，药剂随着6条主传火通道的传火而燃烧，到达主传火通道端点后，沿着从6条主传火通道延伸出来的共计18条次传火通道进行燃烧和传火，实现“一点输入十八点同时输出”。

进一步的中心输入点直径为1mm-20mm，输出点尺寸为1mm-20mm，主传火通道长度为5mm-50mm，宽度为1mm-5mm，深度为1mm-5mm，次传火通道长度为5mm-30mm，宽度为1mm-5mm，深度为1mm-5mm。

采用上述的方法制备的多点点传火结构，所述多点点传火结构为“蛛网状”，具体结构为：中心输入点处延伸出4条首端传火通道，分别间隔90°，各自以60°角的范围曲折回环向外延展为延期传火通道，最终沿着4条传火通道最初的直线方向延伸为4条末端传火通道；在中心输入点处进行点火后，药剂随着4条首端传火通道的传火而燃烧，在延期传火通道燃烧一段时间后，传火到达末端输出点，实现“一点输入四点同时延期输出”。

进一步的，中心输入点直径为1mm-20mm，输出点尺寸为1mm-20mm，首端传火通道长度为5mm-20mm，延期传火通道长度为20mm-200mm，末端传火通道长度为5mm-30mm，全体传火通道宽度为1mm-5mm，深度为1mm-5mm。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明设计不同的含能油墨配方，结合3D快速成型技术，对多点点传火结构进行装药，可以克服传统传火结构装药堆积不均匀的缺陷，点火性能稳定；工艺过程具有很高的加工柔性，自动化程度高，油墨装药的安全性高；可以为微小型火工器件提供高复杂度和高精度的装药，简化装药工序，提高了装药效率。

(2)多点点传火结构为“雪花状”点传火结构，药剂随着6条主传火通道的传火而燃烧，到达主传火通道端点后，沿着从6条主传火通道延伸出来的共计18条次传火通道进行燃烧和传火，最终实现“一点输入十八点同时输出”的功能；可以克服传统“传火管”结构中出现的多个传火孔传火不稳定的缺陷，十八点同时输出，且输出能量均一。

(3)多点点传火结构，为“蛛网状”点传火结构，在中心输入点处进行点火后，药剂随着4条首端传火通道的传火而燃烧，在延期传火通道燃烧一段时间后，传火到达末端输出点，最终实现“一点输入四点同时延期输出”的功能；可以克服传统“传火管”结构中出现的多个传火孔传火不稳定的缺陷，四点同时延期输出，且输出能量均一。

附图说明

图1为本发明制造多点点传火结构的装置示意图。

图2为本发明实施例1“雪花状”点传火结构及沟槽截面示意图。

图3为沟槽油墨装药结构示意图。

图4为本发明实施例2“蛛网状”点传火结构及沟槽截面示意图。

附图标记说明：

1-注射泵，2-注射器，3-装药基板，4-平台，5-控制系统，6-封装油墨，7-含能油墨。

具体实施方式

制造多点点传火结构的3D成型系统包括注射泵1，注射器2，传火序列装药基板3，三维可移动自加热平台4，计算机控制系统5。含能油墨/封装油墨装于注射器2中，在注射泵1的驱动下，由注射器2的针头进行油墨输出；传火序列装药基板3固定于三维可移动加热平台4上，并在注射器2进行油墨输出时，按照计算机控制系统5的程序进行移动，最终完成多点点传火序列的制造。

一种多点点传火结构及基于3D成型制造该结构的方法，包括以下步骤：

(1)根据火工器件参数要求设计多点点传火结构；

(2)根据火工器件参数要求设计含能油墨配方及封装油墨配方；

(3)根据步骤(1)的多点点传火结构编写图元文件，传输至3D快速成型系统；

(4)根据步骤(1)的多点点传火结构选择基板，配合3D快速成型系统，依次进行含能油墨打印和封装油墨打印，经过烘干或紫外光固化之后，可完成预期的多点点传火结构的制造。

步骤(2)中用于点传火序列的含能油墨配方成分为：铝(Al)/氧化铜(CuO)/硝化棉(NC)/乙醇/***混合物，Al粒径50nm-100nm，CuO粒径40nm-100nm。粘结剂硝化棉(NC)含氮量大于13％，液相分散剂为分析纯(AR)乙醇和***；紫外光固化树脂配方成分为：环氧丙烯酸酯(EA)，聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，乙醇，2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化磷(TPO)。

步骤(2)中封装油墨配方成分为聚偏二氟乙烯(PVDF，分析纯(AR))和N,N-二甲基甲酰胺(DMF，分析纯(AR))。

步骤(4)中的基板选择06Cr19Ni10号钢，有较强的耐热性，低温性能良好，无磁性，有极好的耐腐蚀性。

步骤(4)中，进行含能油墨打印时针头采用27G(4号，内径0.21mm)，进行封装油墨打印时针头采用25G(5号，内径0.25mm)。

实施例1：

(1)“雪花状”多点点传火结构具有“一点输入十八点同时输出”的特性，图2为实施例1的“雪花状”多点点传火结构示意图。沟槽宽度为2.0mm，深度为1.5mm。图3为沟槽油墨装药结构示意图，6为封装油墨，7为含能油墨，3为06Cr19Ni10号钢材基板。

(2)多点点传火结构的含能油墨配制：

①称取30.0mg硝化棉(NC，含氮量大于13％)置于瓶中，加入3.0ml乙醇(分析纯(AR))和1.0ml***(分析纯(AR))，超声(40kHz，500W)1小时。

②称取280.8mg铝粉(Al，100nm)和889.2mg氧化铜粉(CuO，40nm)，与①中的液相混合，超声1小时，然后放入磁子，进行磁力搅拌24小时(50Hz，1200rmp)。

③封装油墨配制，称取3.0g聚偏二氟乙烯(PVDF，分析纯(AR))与4.0mlN,N-二甲基甲酰胺(DMF，分析纯(AR))混合，超声(40kHz，500W)3小时。

(3)将根据步骤(1)中“雪花状”多点点传火结构编写的图元文件传输至3D快速成型系统。

(4)将步骤(2)中配制好的含能油墨装入注射器并装入3D快速成型系统。

(5)开始进行含能油墨打印，同时自加热移动平台设置加热温度80℃，按照编写好的程序重复打印4-6次。

(6)将步骤(2)中配制好的封装油墨装入注射器并装入3D快速成型系统。

(7)开始进行封装油墨打印，同时自加热移动平台设置加热温度80℃，按照编写好的程序重复打印1-2次。

至此，完成一种“雪花状”多点点传火结构的设计和制造。

实施例2：

(1)“蛛网状”多点点传火结构具有“一点输入四点同时延期输出”的特性，图4为实施例2的“蛛网状”多点点传火结构设计示意图。沟槽宽度为2.0mm，深度为1.5mm。

(2)多点点传火结构的含能油墨配制：

①以环氧丙烯酸酯(EA)：聚氨酯丙烯酸酯(PUA)：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)：乙醇：2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化磷(TPO)按质量比58％：10％：20％：10％：2％的比例配制2.0g紫外光固化树脂，超声(40kHz，500W)1小时。

②称取280.8mg铝粉(Al，100nm)和889.2mg氧化铜粉(CuO，40nm)，与①中的液相混合，超声1小时，然后放入磁子，进行磁力搅拌24小时(50Hz，1200rmp)。

③封装油墨配制，称取3.0g聚偏二氟乙烯(PVDF，分析纯(AR))与4.0mlN,N-二甲基甲酰胺(DMF，分析纯(AR))混合，超声(40kHz，500W)3小时。

(3)将根据步骤(1)中多点点传火结构编写的图元文件传输至3D快速成型系统。

(4)将步骤(2)中配制好的含能油墨装入注射器并装入3D快速成型系统。

(5)开始进行喷墨打印，同时进行紫外光照射(距离16mm，50W，波长365nm)，按照编写好的程序重复打印4-6次。

(6)将步骤(2)中配制好的封装油墨装入注射器并装入3D快速成型系统。

(7)开始进行封装油墨打印，同时自加热移动平台设置加热温度80℃，按照编写好的程序重复打印1-2次。

至此，完成一种“蛛网状”多点点传火结构的设计和制造。