金屬橋換能元及其製造方法與流程
2023-06-15 07:47:22
本發明屬於金屬橋電爆器件領域，特別涉及一種金屬橋換能元及其製造方法。
背景技術：
金屬橋電爆器件只有在特定的放電迴路中，而且電壓大於500V的情況下才有可能被起爆，在人體靜電、武器系統產生的靜電以及雜散電流作用下不會發生意外作用，是一種高安全和高可靠性的火工品。金屬橋電爆器件一般由基片、金屬橋、飛片、加速膛、裝藥等組成，其中基片、金屬橋、飛片和加速膛組成的金屬橋換能元是金屬橋電爆器件的核心部件。近年來，金屬橋電爆器件低能化，集成化以及低成本成為研究熱點。基於此，研究人員在放電迴路參數優化，關鍵器件研製、金屬橋構型及參數、飛片材料、加速膛材料及參數優化、始發裝藥的研製以及製造技術改進等方面開展了大量研究工作。
傳統的金屬橋電爆器件製造方法是採用機械加工與手工精密裝配的方法，一方面，這種方法過程相對複雜，原材料成本與人力成本都較高，最終導致金屬橋電爆器件的生產效率很低，造價很高；另一方面，在裝配過程中，既需要保證金屬橋中心橋區與加速膛的內孔精確對準，又需要保證基片、金屬橋、飛片、加速膛和裝藥在軸向上緊密接觸。該過程受到人為因素的幹擾與決定性較大，對保證金屬橋電爆器件的作用可靠性會產生一定影響。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種金屬橋換能元及其製造方法，採用增材技術製造一種金屬橋換能元，對該金屬橋電爆器件中的核心部件採用依次成型方式形成分層結構，排除了製造過程中的人為幹擾，保證了各層之間的精確對位以及各層之間的緊密貼合。
本發明是通過以下技術方案實現的。
本發明首先涉及一種金屬橋換能元，其包括基片、在基片表面通過增材製造技術增加金屬材料形成的金屬橋層、在金屬橋層的部分區域以及基片的部分區域通過增材製造技術增加非金屬材料形成的飛片層、在飛片層上通過增材製造技術增加非金屬材料形成的加速膛層，所述加速膛層的中心區域設置有小孔，所述金屬橋層中沒有覆蓋非金屬材料的區域作為金屬橋換能元的電極。
作為一種優選的實施方式，所述金屬橋層的厚度為2～10μm，飛片層的厚度為20～150μm，加速膛層的厚度為200～800μm。
作為另一種優選的實施方式，所述非金屬材料為聚對二甲苯材料或聚醯亞胺材料。
作為另一種優選的實施方式，所述加速膛層上的小孔的直徑為1～2mm。
作為另一種優選的實施方式，所述基片為陶瓷基片或微晶玻璃基片。
本發明還涉及一種金屬橋換能元的製造方法，該方法包括步驟：
A、在基片表面通過增材製造技術增加金屬材料形成金屬橋層；
B、在金屬橋層的部分區域以及基片的部分區域通過增材製造技術增加非金屬材料形成飛片層，所述金屬橋層中沒有覆蓋非金屬材料的區域作為金屬橋換能元的電極；
C、在飛片層上通過增材製造技術增加非金屬材料形成加速膛層，在形成加速膛層的過程中，在加速膛層的中心區域設置一個小孔。
作為一種優選的實施方式，所述步驟A之前還包括：採用丙酮、去離子水並通過標準的清洗工藝對基片的表面進行處理。
作為另一種優選的實施方式，如果步驟B和步驟C中使用的非金屬材料相同，則在通過步驟B形成飛片層結構的同時通過步驟C形成加速膛層結構。
作為另一種優選的實施方式，所述非金屬材料為聚對二甲苯材料或聚醯亞胺材料。
作為另一種優選的實施方式，所述金屬橋層的厚度為2～10μm，飛片層的厚度為20～150μm，加速膛層的厚度為200～800μm。
本發明提出的技術方案具有以下有益效果：
本發明採用增材技術形成金屬橋換能元各層結構，通過對該金屬橋電爆器件中的核心部件採用依次成型方式形成分層結構，排除了製造過程中的人為幹擾，保證了各個部件之間精確對位以及各層之間的緊密貼合。
附圖說明
圖1為本發明的實施例一提供的金屬橋換能元中的基片與金屬橋層的結構示意圖。
圖2為本發明的實施例一提供的金屬橋換能元中的基片、金屬橋層與飛片層的結構示意圖。
圖3為本發明的實施例一提供的金屬橋換能元的結構示意圖。
圖中，1-基片；2-金屬橋層；21-電極；22-電極；3-飛片層；4-加速膛層；41-小孔。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明的具體實施方式進行清楚、完整的描述。
實施例1
圖3為本發明實施例1提供的金屬橋換能元的結構原理示意圖。如圖3所示，該金屬橋換能元包括基片1、在基片1表面通過增材製造技術增加金屬材料形成的金屬橋層2、在金屬橋層2的部分區域以及基片1的部分區域通過增材製造技術增加非金屬材料形成的飛片層3、在飛片層3上通過增材製造技術增加非金屬材料形成的加速膛層4。具體地，基片1為陶瓷基片或微晶玻璃基片，可以直接採用市場現有的陶瓷基片產品，也可以採用增材技術進行陶瓷基片成型得到基片。形成金屬橋層2的金屬材料為金、銅、鋁、鎳等單一的或者複合金屬材料，形成飛片層3的非金屬材料為常用的聚對二甲苯材料或聚醯亞胺材料，形成加速膛層4的非金屬材料也可以採用常用的聚對二甲苯材料或聚醯亞胺材料。本實施例中，依次在基片1上製備的金屬橋層2、飛片層3和加速膛層4的厚度尺寸都較小，其中金屬橋層2的厚度為8μm，飛片層3的厚度為80μm，加速膛層4的厚度為700μm。
本實施例中，加速膛層4的中心區域設置有直徑為1mm的小孔41。
本實施例中，金屬橋層2中沒有覆蓋非金屬材料的區域作為金屬橋換能元的電極，具體地，本實施例中，金屬橋層2中沒有覆蓋非金屬材料的左側區域形成電極21，金屬橋層中沒有覆蓋非金屬材料的右側區域形成電極22，電極21、電極22與外部電源連接。
實施例1中的金屬橋換能元的製造方法可以參考下述具體方法實施例。
實施例2
實施例2為金屬橋換能元的製造方法，該方法包括以下步驟：
步驟(一)、採用丙酮、去離子水並通過標準的清洗工藝對基片1的表面進行處理。
步驟(二)、如圖1所示，按照圖1中的金屬橋層2的形狀，在基片1表面進行金屬橋形狀的增材製造，形成金屬橋層2。本實施例中金屬橋形狀中心的部分為方形，長寬尺寸均為0.8mm，厚度為8μm，在實際使用中，也可以通過增材技術製造出其它尺寸的金屬橋形狀，金屬橋的尺寸可以是其它尺寸。
步驟(三)、如圖2所示，在金屬橋層2的部分區域及基片1的部分區域上通過增材製造技術增加聚對二甲苯非金屬材料，形成飛片層3，飛片層3的厚度為80um。另外，金屬橋層2中沒有覆蓋非金屬材料的區域作為金屬橋換能元的電極，具體地，本實施例中，金屬橋層2中沒有覆蓋非金屬材料的左側區域形成電極21，金屬橋層2中沒有覆蓋非金屬材料的右側區域形成電極22，電極21、電極22與外部電源連接。需要說明，飛片層3材料也可以是其它與增材技術相兼容的高分子材料。
步驟(四)、如圖3所示，在飛片層3的上方，通過增材製造技術增加聚醯亞胺非金屬材料，形成加速膛層4。形成加速膛層4的過程中，在該層的中心區域留一個直徑為1mm的孔，形成加速膛結構。整個加速膛層4的厚度為0.7mm。需要說明，如果步驟(三)和步驟(四)中使用的非金屬材料相同，則在通過步驟(三)形成飛片層3結構的同時通過步驟(四)形成加速膛層4結構。
從以上實施例可以看出，本發明實施例採用增材技術形成金屬橋換能元各層結構，通過對該金屬橋電爆器件中的核心部件採用依次成型方式，排除了製造過程中的人為幹擾，保證了各個部件之間精確對位以及各層之間的緊密貼合。
需要說明，上述描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，也不是對本發明的限制。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在不付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。