塑料藥筒結構設計及吹塑成形工藝

劉海艷，楊健，姜春茂，婁勇健，張麗娜，周宇杭

（北方華安工業集團有限公司，齊齊哈爾 161046）

塑料藥筒與鋼質藥筒相比，具有工藝簡便、生產效率高、產品重量輕、射擊后抽殼故障率低、成本低并可重復使用等優點。在藥筒這種關鍵件上以塑代鋼勢在必行，因此自主研制塑料藥筒代替外購鋼制藥筒用于科研試驗及批生產交驗，為塑料藥筒逐步取代金屬銅及鋼制藥筒，奠定了良好的技術基礎，可謂開辟了藥筒加工的新時代，具有十分重要的意義［1—2］。

文中通過對塑料藥筒結構及加工工藝進行優化設計，使塑料藥筒在裝配工藝性、密封性、射擊強度等方面滿足產品使用要求。

1 結構設計

綜合考慮藥筒的投膛性、比起性、抽殼可靠性、射擊強度和成形工藝合理性等綜合使用性能，塑料藥筒宜采用塑料筒體和金屬鋼底座分別加工，利用適當的方式使兩者有效地連接成為一體的整體結構形式［3—5］。

2 成形工藝方法分析

同一種材料采用不同的成形工藝方法成形，其成形制品的性能有很大的差異。針對塑料筒體的結構特點，若采用壓鑄法成形，高分子材料以黏流態沿壓鑄方向（筒身縱向）流動，分子因黏流而取向。當采用擠出吹塑方法成形時，屬于半結晶的高密度聚乙烯（HDPE）材料，先以黏流態沿擠出型坯的方向流動，分子因黏流而取向。之后，在壓縮空氣膨脹外力的作用下，分子沿徑向取向，而這種在外力作用下的取向度要比縱向因黏流的取向度大得多［6—8］。

這種擠出吹塑成形塑料筒體的特點，是在吹脹過程中型坯徑向擴張，使材料大分子鏈沿著藥筒圓周方向取向，致使藥筒圓周方向的力學性能優于其他方向，這與射擊時火藥氣體作用藥筒內壁的受力狀態的分布相吻合，恰好可以滿足藥筒的使用性能要求［9］。根據塑料藥筒的使用特性要求和受力狀態分析，塑料藥筒筒體的成形，采用擠出-吹塑成形技術工藝方法較為適宜。

3 加工及性能檢測結果

利用鞍山君利公司生產的改性高密度聚乙烯，吹塑加工塑料筒100發，尺寸檢驗及外觀檢驗均滿足產品圖樣要求，且塑料筒體底部較平整。之后，對塑料筒體及裝配后的塑料藥筒進行了相關的性能檢測。

3.1 實驗部分

3.1.1 主要原材料與儀器設備

材料:改性聚乙烯。

儀器設備:吹塑成形機，深圳注塑機有限公司生產的HFB100A型中控吹塑機;高速攪拌機，規格100 L;塑料藥筒筒體成形模具、組裝機、切口機、合膛規均為自制。

3.1.2 試樣的制備

塑料筒體材料性能檢測試樣的制備:將吹塑成形的塑料筒體按筒體上、中、下3個不同部位制取試樣，進行相應力學性能檢測［10—11］。

3.2 塑料藥筒吹塑試制

通過對塑料筒體吹塑過程中工藝參數的調整，最終調試出最佳的工藝參數進行吹塑加工［12—13］，具體參數見表1。

表1 吹塑工藝參數Table 1 Blow molding process parameters

3.3 塑料筒拉伸力學性能檢測

抽取2發塑料筒體，按上、中、下3個不同部位制取試樣，按照GB 1040—92規定的檢測方法進行拉伸性能檢測，檢測后試樣見圖1。結果表明，拉伸強度完全符合性能指標要求［14］。

圖1 拉伸性能試驗后試樣Fig.1 Specimen after tensile test

3.4 合膛性能

抽取5發裝配后的塑料藥筒進行合膛試驗（見圖2），結果均滿足合膛使用要求。

圖2 塑料藥筒合膛試驗Fig.2 Plastic cartridge bore test

3.5 靶場射擊試驗

在試驗基地進行了2發塑料藥筒發射強度摸底試驗（全裝藥、強裝藥各1發，經測量全裝藥膛壓為289.8 MPa、強裝藥膛壓為377.5 MPa，射擊后藥筒鋼底座與塑料筒結合處未出現裂紋、漏氣等問題，見圖3。

圖3 藥筒鋼底座與塑料筒結合處射擊后情況Fig.3 The junction of the cartridge steel base and the plastic tube after firing

4 存在問題

4.1 吹塑加工

由于吹塑工藝及塑料筒模具的影響，造成了塑料筒吹塑加工后壁厚不均勻，合模線位置較厚，其余位置較薄［15］。

4.2 密封膠粘劑未固化

本次試驗用塑料藥筒裝配采用單組分室溫硫化硅橡膠密封，裝配后與空氣接觸部分硅橡膠已完全固化。經動態射擊試驗考核后，對射擊后塑料藥筒進行拆解時發現，內部未接觸空氣處膠粘劑未固化，但在動態射擊試驗中對射擊密封性及內彈道性能未造成影響［15］。

5 結論

經過對塑料藥筒筒體的結構設計以及吹塑工藝的優化，試制生產的塑料塑料藥筒在動態射擊考核中未出現藥筒底部裂紋、燒蝕等問題，合膛性、力學性能、跌落性能等均滿足產品使用要求，達到了預期目標，從而使得塑料藥筒成為大口徑藥筒家族中新的成員。下步需繼續進行動態試驗考核，完善吹塑工藝優化、密封膠選型等方面工作，真正解決技術難題，達到降低成本的目的。

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