СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИЛЬЗ Российский патент 1998 года по МПК B21D51/54 

Изобретение относится к боеприпасам, к гильзам, изготовленным из листов и полос и может быть использовано для производства капсюлей-детонаторов горнорудной промышленности, капсюлей воспламенителей и строительных патронов.

В настоящее время процесс изготовления гильз для капсюлей-детонаторов, капсюлей-воспламенителей и строительных патронов заключается в вырубке кружка из металлической ленты и поэтапной вытяжке его до требуемых размеров гильзы [1].

Изготовление гильз по вышеуказанному способу ведется как из лент цветных металлов, например латуни, так и стальных с покрытием из цветного металла. Это обусловлено тем, что себестоимость гильз из цветных металлов значительно выше чем стальных, но, в то же время, сталь, являясь более жестким металлом, по сравнению с латунью, повышает опасность несанкционированного срабатывания взрывчатых веществ, которыми заполняется гильза в процессе изготовления изделий. Поэтому основное применение, в частности для капсюлей детонаторов горнорудной промышленности [3], нашли гильзы из биметалла, представляющего собой стальную ленту с накатанными на нее механическим способам, с двух сторон, полосами из цветного металла, например латуни [2], выступающего в роли защитного покрытия, изолирующего стальную поверхность гильзы от контакта с взрывчатым веществом. Однако при этом возникают значительные потери цветного металла на поверхности биметаллической ленты, уходящей в отходы после вырубки из нее кружков. Кроме этого, имеет место отслоение [2] накатанных полос цветного металла от стальной основы с образованием трещин и разрывов в местах с малым радиусом перехода донной части гильзы в цилиндрическую после поэтапной вытяжки из кружка. При этом попадание чешуек отслоившегося металла на поверхность или внутрь запрессованного в гильзу взрывчатого вещества может вызвать его несанкционированное срабатывание в процессе снаряжения.

Известным способом изготовления стальных гильз с защитным покрытием является способ, исключающий отслоение цветного металла от стальной основы и состоящей из вырубки кружка из стальной ленты, многооперационной вытяжки и нанесения защитного покрытия из цветного металла гальваническим способом [4] .

Указанный способ изготовления гильз является наиболее близким техническим решением и принят за прототип.

Основным недостатком данного способа является возможность не полного покрытия донной части внутренней поверхности гильз с глухим отверстием и длиной значительно превышающей их диаметр. Данное обстоятельство затрудняет использование таких гильз вместо биметаллических из-за возможности возникновения контакта стальной поверхности с взрывчатым веществом и его преждевременным срабатыванием.

Техническая задача предложения заявителя заключается в обеспечении сплошности защитного покрытия по всей длине поверхности гильз с одновременным снижением потерь цветного металла и повышением их безопасности в процессе снаряжения взрывчатым веществом.

Поставленная задача решена тем, что в способе изготовления гильзы, включающем вырубку и поэтапную вытяжку гильзы из кружка стальной ленты, согласно изобретению вытяжку гильзы из кружка проводят в 2^oC5 этапов, в зависимости от типоразмеров гильз, с получением соотношения гильзы к ее внутреннему диаметру в конце каждой операции вытяжки соответственно 0,5 - 1,6; 1,7 - 1,9; 2,6 - 2,8; 5,5 - 6,5; 9,0 - 10,5, а защитное покрытие цветным металлом толщиной 1 - 5 мкм наносят на поверхность гильзы после первой операции вытяжки гальваническим способом при плотности тока 0,2 - 0,5 А/дм², температуре 10 -35^oC в течение 40 - 60 мин.

Предложенный способ соответствует требованию единства изобретения, поскольку поэтапная вытяжка гильзы из кружка за 2 - 5 этапов и нанесение гальванического покрытия толщиной 1 - 5 мкм при плотности тока 0,2 - 0,5 А/дм², температуре 10 - 35^oC в течение 40 - 60 мин, именно после первой операции вытяжки, с дальнейшими этапами вытяжки в штампах, с зазорами меньше исходной толщины стенок гильзы, направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Технический результат, полученный при реализации предложенного способа заключается:
в снижении отходов цветных металлов по сравнению с изготовлением гильз из биметалла на 43,4%;
в удешевлении гильз, благодаря дешевому исходному материалу в 1,37 раза;
в повышении безопасности снаряжения в 1,8 раза;
в повышении качества получаемых гильз, при увеличении прочности покрытия на 5,7%.

Результаты изготовления гильз, сборки и испытание экспериментальных партий капсюлей-детонаторов КД8-С ГОСТ 6254-85 на их основе подтверждают соответствие предложенного способа критерию "промышленная применимость".

Проведенный авторами поиск по патентным и научно-техническим источникам не выявил аналогов предложенному способу изготовления гильз, характеризующему признаками, идентичными по своим свойствам и полученному результату, в своей совокупности, существенным признаком известных технических решений в данной области техники (производство средств инициирования), что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию изобретения "изобретательский уровень".

При сравнении предложенного способа с прототипом, представляющим собой процесс вырубки и вытяжки кружка из стальной ленты, выявлено, что он отличается введением в процесс операции нанесения защитного покрытия из цветного металла толщиной 1^oC5 мкм на поверхность заготовки из чистой стальной ленты после первой операции поэтапной вытяжки гильз из кружка, проводимой за 2^oC5 этапов, в зависимости от размеров гильзы до получения соотношения высоты к диаметру гильзы в конце каждой операции соответственно: 0,5^oC1,5; 1,7^oC1,9; 2,6^oC2,8; 5,5^oC6,5; 9,0^oC10,5, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию изобретения - "новизна".

Суть изобретения заключается в том, что вырубка кружка производится из чистой стальной ленты без защитного плакированного покрытия из цветного металла, а защитное покрытие из цветного металла наносится на внешнюю и внутреннюю поверхности гильзы после первого этапа ее вытяжки из кружка при соотношении заготовки к ее внутреннему диаметру 0,5^oC1,6. Это соотношение является оптимальным для проведения последующей операции нанесения защитного гальванического покрытия. Как экспериментально было установлено (см. табл. 1), что при нанесении покрытия на заготовки с h/d < 0,5 требуется введение дополнительных этапов вытяжек и имеет место не полное покрытие участков наружных поверхностей заготовок из-за их слипания, а при h/d > 1,6 затрудняется доступ электролита к внутренней поверхности донной части заготовки, связанный с образованием воздушных прослоек внутри глухого отверстия.

Ограничение толщины наносимого покрытия обусловлено, тем, что при толщине менее 1 мкм нарушается сплошность покрытия и его сдир в процессе последующих этапов вытяжек, а при толщине более 5 мкм ухудшается качество верхнего слоя покрытия из-за образования рыхлой структуры (см. табл. 2) внешнего слоя покрытия.

На последующих этапах вытяжки заготовки гильзы происходит дополнительное уплотнение (накатка) цветного металла на стальной поверхности, так как штампы имеют зазоры меньше толщины основного металла (стали), при этом защитное покрытие, одновременно, играет роль смазки. По сравнению с биметаллической лентой, в предлагаемом способе, толщина защитного гальванического покрытия до 5 мкм является достаточной для обеспечения сплошности покрытия полностью сформированной гильзы в то время как в биметалле, изготовление и накатку ленты из цветного металла толщиной в 5 мкм практически не представляется возможным, поэтому толщина цветного металла в биметаллической ленте на порядок выше, в связи с чем, изготовление гильз из биметалла является более дорогостоящим и менее рациональным, так как значительное количество биметаллической ленты с накатанным на нее цветным металлом, после вырубки кружкой переходит в отходы.

Таким образом, именно при толщине слоя цветного металла в 1^oC5 мкм, наносимого гальваническим способом на заготовку гильзы после первого этапа вытяжки кружка стальной ленты, при соотношении высоты и внутреннего диаметра заготовки равном 0,5^oC1,6 образуется покрытие, выдерживающее дальнейшую поэтапную вытяжку заготовки до требуемых размеров гильзы без трещин и отслоений в местах с малым радиусом перехода данной части в цилиндрическую.

В качестве примера осуществления предлагаемого способа приводится изготовление гильзы капсюлей детонаторов для горнорудной промышленности из стальной ленты толщиной 0,72 мм путем вырубки кружка с поэтапной вытяжкой в 5 этапов на штампах, обеспечивающих h/d равном соответственно 0,67; 1,83; 2,79; 6,0; 10,14; . Гальваническое защитное покрытие из латуни наносилось после первой вытяжки кружка при соотношении h/d=0,67; с использованием электролита, состоящего из медного купороса 30^oC40 г/л, купороса цинкового 30^oC40 г/л; сульфата натрия 30^oC40 г/л, натрия цианистого 50^oC60 г/л, соды кальцинированной 40^oC50 г/л, с латунными анодами при плотности тока = 0,2^oC0,5 А/дм²; Т=10^oC35^oC времени 40^oC60 мин.

Собранные с вышеуказанными гильзами капсюли детонаторов КД8-С с положительными результатами прошли испытание на соответствие ГОСТ 6254-85, при этом отмечено отсутствие трещин и отслоений защитного покрытия на всех изготовленных гильзах, а случаев несанкционированного срабатывания изделий при заполнении гильз взрывчатым веществом не наблюдалось.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению гильз из листов и полос с перекрытием, используемых для капсюлей детонаторов горнорудной промышленности, капсюлей воспламенителей и строительных патронов. Стальную ленту после вырубки кружка вытягивают на штампах в гильзу в 5 этапов до достижения соотношения ее высоты h к внутреннему диаметру d в конце каждой операции соответственно 0,5 - 1,6; 1,7 - 1,9; 2,6 - 2,8; 5,5 - 6,5; 9,0 - 10,5. Защитное покрытие цветным металлом толщиной 1 - 5 мкм наносят на поверхность гильзы после первой операции вытяжки при плотности тока 0,2 - 0,5 А/дм², температуре 10 - 35^oC в течение 40 - 60 мин. 2 табл.

Способ изготовления гильз, включающий вырубку кружка из стальной ленты, многооперационную вытяжку, нанесение защитного покрытия цветным металлом гальваническим способом, отличающийся тем, что вытяжку гильзы из кружка производят за 2-5 операций с получением отношения ее высоты h к внутреннему диаметру d в конце каждой операции вытяжки соответственно 0,5-1,6, 1,7-1,9, 2,6-2,8, 5,5-6,5, 9,0-10,5, а защитное покрытие цветным металлом толщиной 1-5 мкм наносят на поверхность гильзы после первой операции вытяжки при плотности тока 0,2-0,5 А/дм², температуре 10-35^oC в течение 40-60 мин.