禮花彈模壓成型工藝的研究

禮花彈模壓成型工藝的研究

禮花炸彈是花炮的主要出口產(chǎn)品，也是中國的各種慶?；顒拥谋匾a(chǎn)品，占花炮總數(shù)的1.3%。禮花彈球殼是禮花彈效應(yīng)物的裝填容器,因而其需求量相當(dāng)大。以年產(chǎn)各類禮花彈10萬箱的企業(yè)為例,年耗做彈殼的黃板紙約150t,按現(xiàn)行價(jià)1900元/t計(jì)算,需28.5萬元。而紙張的損耗高達(dá)35%。既每年有近10萬元資金變成邊角廢料而白白流失(這還不包括做其他用途的紙)。顯然這是一筆驚人的浪費(fèi),然而限于目前的生產(chǎn)工藝,這種紙張的浪費(fèi)是無法避免的。本研究的直接目的便是改變現(xiàn)有禮花彈球殼生產(chǎn)工藝,改用獨(dú)特的溶漿配方技術(shù),使各種植物纖維成漿,如木屑、竹屑、秸桿、麥草以及紙屑。通過專用模壓成型設(shè)備,經(jīng)加壓、加熱使植物纖維模壓成為禮花彈球殼,該工藝可大大降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。1球殼生產(chǎn)工藝流程禮花彈球殼材料有塑料、復(fù)合材料、紙制材料等,由于塑料與復(fù)合材料燃放后造成環(huán)境污染且成本昂貴,企業(yè)和市場不予采用,故仍以紙質(zhì)材料為主。禮花彈球殼的形狀一般以兩半球?yàn)橹?除特殊要求外),球殼必須具備一定強(qiáng)度(不會因承重而變形)、抗潮性能(不易吸濕、發(fā)霉、變質(zhì)、剝離)、殼體質(zhì)地勻稱(無明顯凹凸、無皺折、無氣泡、無破裂)、尺寸規(guī)整(邊緣光滑、規(guī)整、不變形)。傳統(tǒng)禮花彈球殼生產(chǎn)一直沿用如下工藝:(1)切紙,將黃板紙切成一定大小;(2)軋型,根據(jù)球面展開原理,在所裁圓形紙上從邊緣對準(zhǔn)中心開若干徑向槽,軋成若干葉;(3)涂膠,將軋成若干葉的圓形紙片,涂上粘合劑,以所需厚度把若干層相互交錯疊放整齊;(4)熱壓定型,把交錯疊放整齊的圓形紙片置于事先備好的凹模具中加壓加熱定型并烘干;(5)修邊,在專用設(shè)備上將半球殼邊修整齊;(6)刷漆,球殼內(nèi)刷一層清漆,用于防潮防水。這種工藝費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、浪費(fèi)大、成本高,且殼體易受潮變形、剝離,質(zhì)量難以保證。新的植物纖維紙漿模壓成型工藝只有制漿、模壓成型2道工序:(1)制漿,將粉碎后的廢紙(可加入一定比例的稻草、木屑、竹屑、秸桿、麥草等粉狀物),在專用的制漿池中添加一定量的化學(xué)助劑,用水將植物纖維疏解成絮狀漿;(2)模壓成型,通過紙漿泵將絮狀植物纖維漿送入成型機(jī),經(jīng)控制成型機(jī)完成吸濾、冷壓、熱壓、軋邊4大步驟。成型過程中產(chǎn)生的大量余漿余水,又可通過回流管回流到制漿池中。2壓縮法2.1監(jiān)控器根據(jù)力學(xué)及重力學(xué)得出的安全控制系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)備運(yùn)動狀態(tài)采用電控氣、氣控水的自動模式,結(jié)構(gòu)簡單,操作方便、安全。2.2氣控水及冷壓成型設(shè)備按生產(chǎn)工序,主體分為3部分:吸濾、冷壓成型、熱壓成型。(1)吸濾:采用封閉式真空結(jié)構(gòu),主材料使用不銹鋼。獨(dú)特的沉降抽吸式設(shè)計(jì)能夠成型所有規(guī)格的球殼和異型產(chǎn)品;獨(dú)立的氣控水、循環(huán)水結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品的新坯重量控制在±0.1g,且操作完全自動化。(2)冷壓成型:主要考慮產(chǎn)品對“含水量”的特殊要求,專門設(shè)計(jì)一套冷壓成型系統(tǒng)。經(jīng)過冷壓成型,可大大降低產(chǎn)品新坯的含水量,從而大大節(jié)省產(chǎn)品烘干時(shí)間。具有吹坯式結(jié)構(gòu)的冷壓成型系統(tǒng),使新坯順利脫模。(3)熱壓成型(軋邊同時(shí)完成):采用遠(yuǎn)紅外電熱管式加熱方法,運(yùn)用溫控電、電控溫的良性循環(huán)模式,完成對遠(yuǎn)紅外電熱管的送、斷電控制,使殼體干燥,并通過鍛軋裝置完成半球殼邊緣修整。2.3循環(huán)系統(tǒng)從環(huán)保角度考慮,配備一套完善的環(huán)保循環(huán)系統(tǒng),使多余的漿、水得以循環(huán)利用,實(shí)現(xiàn)零排放。2.4助劑的性能好(1)冷壓成型系統(tǒng)控制球殼的含水量。(2)熱壓系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理,使殼體受熱均勻、干燥快。(3)助劑(集粘結(jié)、脫模、防水功能于一體)的化學(xué)配方既能保證順利脫模,又不含有毒有害成分,還能保證固化后的防水(防潮)性能極好(這樣做出的彈殼不需要再涂漆,再一次降低企業(yè)成本)。(4)殼體纖維均勻,厚度一致,殼體強(qiáng)度好,爆炸碎紙均勻。殼體不變形、不霉變,從而保證禮花彈產(chǎn)品的工藝技術(shù)要求。3性能試驗(yàn)3.1物理測試中國花炮技術(shù)培訓(xùn)中心對兩種工藝生產(chǎn)的3in(7.62cm)禮花彈進(jìn)行了物理性能測試,測試結(jié)果見表1。3.2兩種殼體禮花彈爆炸特性對比國防科技大學(xué)工程兵學(xué)院地爆技術(shù)研究中心和中國花炮技術(shù)培訓(xùn)中心共同對兩種工藝生產(chǎn)的相同規(guī)格禮花彈球殼,完全按禮花彈制作要求和相同藥量制成禮花彈,在相同氣象條件下,進(jìn)行爆炸測試。結(jié)果顯示:(1)兩種殼體禮花彈爆炸產(chǎn)生的地震波瞬時(shí)速度比較穩(wěn)定,兩者差異很小。(2)兩種殼體禮花彈爆炸時(shí)地面震動信號波形一致性較好,說明兩種殼體材料對爆炸強(qiáng)度的影響較為一致。(3)兩種殼體禮花彈平均最大垂直振動速度和最大水平振動速度差值均為102微米級,說明兩者無明顯差異。(4)從頻譜分析看,兩種殼體禮花彈爆炸振動頻譜也有很好的一致性。在垂直振動中,主頻集中在39.1～43.9Hz之間;水平振動中,主頻則為(95±3)Hz和(200±1)Hz交替出現(xiàn)。4湖南湘州市場前景(1)按花炮廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝,以最常用的3in(7.62cm)球殼為例,一個(gè)熟練工人一天最多生產(chǎn)2000個(gè)(半球),勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低;加上必須用質(zhì)優(yōu)價(jià)高的黃板紙,導(dǎo)致企業(yè)成本居高不下。改用植物纖維模壓成型工藝單機(jī)日產(chǎn)2.5萬個(gè)(半球,兩人操作),大大降低了勞動強(qiáng)度,大幅度提高了生產(chǎn)效率。這一新型工藝一經(jīng)推出既被湖南瀏陽眾多廠家接受,企業(yè)反響強(qiáng)烈,因而具有廣闊的市場前景。(2)通過將模壓成型球殼與傳統(tǒng)工藝球殼物理性能對比測試,證明其耐水性、吸濕率等多項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)工藝球殼,其它指標(biāo)兩者差異很小。(3)使用的化學(xué)助劑配方,不但無毒無害,還便于制成品的自然降解,因而不會產(chǎn)生新的污染。采用該工藝可生產(chǎn)全部規(guī)格的禮花彈