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［摘要］针对塑料导爆管扁管是因为受到外力的作用，分析各种外力产生的原因，并进行了理论上的计算。根据分析出的原因，提出一些避免扁管出现的针对性措施。
［关键词］ 塑料导爆管体积低密度聚乙稀扁管
中图分类号：U415.6文献标识码：A 文章编号：
引言
塑料导爆管是导爆管雷管的传爆元件，受电击发针（或雷管）击发，管内的导爆药传递爆轰波，点燃基础雷管内的延期元件或起爆药，从而引爆整个雷管装药系统。导爆管在雷管系统中起着传递爆轰、扩大爆轰能量的作用。导爆管的性能对导爆管雷管的延期时间、起爆性能有着非常大的影响。扁管是导爆管的致命缺陷之一，是导爆管生产中必须避免的一个缺陷。导爆管扁管既会影响其美观性，也会影响管内导爆药的吸附，更会影响导爆管雷管装配的卡口性能，使雷管脱扣秒量发生偏差甚至拒爆。
1、塑料导爆管产生扁管的几种原因
当作用于塑料导爆管管壁的外力超过其管壁的抗压极限时，就会使导爆管管壁发生变形，如变形不能恢复就会出现扁管现象。这种作用于管壁的外力是綜合性的力，它是管内空气收缩产生的压力、管内外压力差产生的外力及机械外力的综合体现。这三种力分别是：导爆管管内空气的冷却压缩产生的一个收缩力；导爆管拉拔过程中，管的内、外径在变细时使管内的空气稀薄、压力减小，与管外的大气压产生的一个压力差，也产生了一个压力；导爆管拉拔时通过的滚轮、牵引轮时受到圆轮的作用力。在导爆管拉制时，这三种力是同时作用在管壁上的，是综合作用的力。为了便于原因的分析，下面在讨论其中某一种力时，将会忽略其它两种力对管壁的作用。
2、管扁管产生原因的分析
2.1导爆管管内空气的遇冷收缩
导爆管在机头挤出时的温度在100℃以上，而冷却水池内冷却水的温度一般不超过30℃，两者温度相差很大，但冷却水池离导爆管挤出机头距离很近，一般不超过500mm。如以两者距离500mm计，在拉制速度40m/min时，导爆管从机头挤出到进入冷却水池时间为0.75秒钟，时间极短。导爆管管内空气在这样短的时间内温度下降很小，所以可以假设入冷却水池前瞬间管内空气温度为T1=90℃。如把导爆管内的气体近似看作理想气体，由理想气体状态方程pV=nRT［1］可以计算管内空气在温度剧烈变化时压力（p）的变化情况。设足够小长度（以Lmin标记）的导爆管进入冷却水池前瞬间的气压为p1。温度T1=90℃=273.15+90（K）；进入冷却水池极短一段时间后管内空气温度冷却为T2=50℃=273.15+50（K）。因假设的导爆管长度（Lmin）足够小且拉伸运动的距离不长（因是进入冷却池极短的一段时间内），可以近似看作温度变化前后导爆管管内体积不变，即V1= V2= V0。管内空气摩尔数也未发生变化，那么由理想状态方程可以计算如下：
nR=p1 V1/ T1= p2 V2/ T2
p1 V0/（273.15+90）（K）= p2 V0/ （273.15+50）（K）
p2=0.89 p1
p1- p2=0.11 p1
p2比和p1小11%，即少0.11 p1。所以管内的空气压力是随着管内空气温度的下降而降低的。导爆管在机头挤出时的温度最高，但机头挤出时时其下药芯管与管外大气直接连通，距离不超过100 mm，那么可以看着此处的压力p等于大气压。在塑料从机头挤出向导爆管定型拉拔时，其塑料管内的温度在逐渐降低，所以管内的空气压力也在减低。在拉拔过程中管外的大气压力大于管内的空气压力，形成一个压力差，产生一种收缩力。
2.2导爆管拉拔过程中管内体积的变化分析
图一 挤出机机头定型区简图
如图一为导爆管拉制挤出机机头定型区的简图，其中芯模的外径是R2，R2=7mm，口模内径是R1，R1=18mm，定型区L长度为10mm。假设拉拔过程中管内空气温度不发生变化，线分析如下。截取定型区内10mm长的塑料，在这些塑料挤压出来后，经过一系列的拉拔，形成最终产品—一段为L1（需计算得出）长的塑料导爆管。按照工艺设计，这段导爆管的管外径为3.0mm，管内径是1.4mm。假设拉制过程中塑料不产生膨胀或收缩，即在拉拔中塑料体积不会变化。那么这段导爆管的长度L1可以用下面的式子计算：
（92-3.52）×10×π=(1.52-0.72) ×L1×π(1)
式子(1)左边的是塑料挤出机机头定型区内塑料的体积，单位为mm3；式子右边的是塑料拉拔成型后导爆管的体积，单位也是mm3。因拉拔前后塑料体积不会发生变化，所以式子左右两边相等，即式子(1)是一个等式。其中L1为塑料拉拔成型后的长度，需要计算得出。经计算：L1=390.6（mm）
下面计算定型区内塑料管管内的空腔体积V1
V1=3.52×10×π (2)
计算得出V1=122.5π（mm3）。
再计算塑料管经拉拔成型后的管内体积V2
V2=0.72×L×π (3)
把式(1)中计算出的L1=390.6代入式(3)内，计算得出V2=191.4π（mm3）。把V1与V2 进行对比，可以比较得出V2大于V1。V2大于V1，说明导爆管拉拔成型后管内的体积大于定型区内塑料管管内的体积。由理想气体状态方程可以知道体积变大，则压力变小，即拉拔成型后管内压力小于定型区内塑料管内压力。也就是说随着塑料管的拉拔，管内的压力逐渐减小，到成型时管不再变型达到最小。因定型区内塑料管与下药管连通，下药管与大气连通且长度不长，可以认为定型区处的塑料管管内的压力与大气压相同，那么导爆管在拉拔时管内的压力小于管外的大气压，也形成一个压力差，产生一种收缩力。2.1和2.2中都产生一种收缩力，但是其产生原因不同。
2.3导爆管受机械挤压力
导爆管在拉拔过程中需要经过不同作用的轮以达到一定的工艺要求，如改变管的拉拔方向的定位轮、给管提供拉拔动力的牵引轮等。管在通过这些不同作用的轮时都会受到轮对它的作用力。在通过定位轮时，管要改变方向，在弯折处受到定位轮的作用力；通过牵引轮时，受到牵引轮的挤压力。
4如何避免超范围的扁管出现
在实际生产中生产不出绝对圆形的导爆管，所以在国标中导爆管的外径有一
个范围（2.8～3.1mm），只要外径在这个范围内都算是合格的产品。根据分析出的导爆管扁管的原因，如要避免超范围的扁管出现，可以采取以下的措施。第一，保证芯模和口模有足够的圆度，使挤出的塑料不出现偏芯。偏芯就会使导爆管空孔周围一边薄一边厚，薄的一边受力就会更加容易出现扁平，使管出现扁管。第二，调整好挤出机各区的加热温度、降低冷却水的温度。低密度聚乙稀软化温度为105℃～120℃，在温度越高时，其硬度就越小。低密度聚乙稀的结晶熔点为108℃～125℃［2］，熔融指数为2.3g/10min［3］。在挤出机各区加热温度设计时既要考虑低密度聚乙稀能被完全熔融，又要考虑熔融的低密度聚乙稀挤出后能被冷却水冷却，不产生扁管。在冷却水中能使导爆管在进入定位轮前的硬度大于轮对其的作用力，这样就不会使导爆管在经过定位轮时发生扁管。第三，调整机械，使牵引轮对导爆管的挤压力在合理的范围内；调整整套系统设备，使系统在一条直线上，能使拉拔过程中管不会旋转，引起扁管。
5结论
（1）通过计算表明，导爆管在冷却和拉拔过程中，管内的压力都会减小，将
会和管外大气压形成一个压力差，形成对管壁的一个挤压力。
（2）采取三种较常用的措施，一般能预防导爆管的扁管。
参考文献
［1］ 江棂.工科化学［M］.北京：化学工业出版社，2003.4-5
［2］ 宋卓颐，史勤芳，房双宽，赵永仙.塑料原料与助剂［M］.北京：科学技术文献出版社，2011.
［3］ 赵良知，吴舜英.LDPE熔体在不同角度圆锥口模的挤出流变分析［J］.合成塑料老化和应用，2004,33（3）：6
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
［关键词］ 塑料导爆管体积低密度聚乙稀扁管
中图分类号：U415.6文献标识码：A 文章编号：
引言
塑料导爆管是导爆管雷管的传爆元件，受电击发针（或雷管）击发，管内的导爆药传递爆轰波，点燃基础雷管内的延期元件或起爆药，从而引爆整个雷管装药系统。导爆管在雷管系统中起着传递爆轰、扩大爆轰能量的作用。导爆管的性能对导爆管雷管的延期时间、起爆性能有着非常大的影响。扁管是导爆管的致命缺陷之一，是导爆管生产中必须避免的一个缺陷。导爆管扁管既会影响其美观性，也会影响管内导爆药的吸附，更会影响导爆管雷管装配的卡口性能，使雷管脱扣秒量发生偏差甚至拒爆。
1、塑料导爆管产生扁管的几种原因
当作用于塑料导爆管管壁的外力超过其管壁的抗压极限时，就会使导爆管管壁发生变形，如变形不能恢复就会出现扁管现象。这种作用于管壁的外力是綜合性的力，它是管内空气收缩产生的压力、管内外压力差产生的外力及机械外力的综合体现。这三种力分别是：导爆管管内空气的冷却压缩产生的一个收缩力；导爆管拉拔过程中，管的内、外径在变细时使管内的空气稀薄、压力减小，与管外的大气压产生的一个压力差，也产生了一个压力；导爆管拉拔时通过的滚轮、牵引轮时受到圆轮的作用力。在导爆管拉制时，这三种力是同时作用在管壁上的，是综合作用的力。为了便于原因的分析，下面在讨论其中某一种力时，将会忽略其它两种力对管壁的作用。
2、管扁管产生原因的分析
2.1导爆管管内空气的遇冷收缩
导爆管在机头挤出时的温度在100℃以上，而冷却水池内冷却水的温度一般不超过30℃，两者温度相差很大，但冷却水池离导爆管挤出机头距离很近，一般不超过500mm。如以两者距离500mm计，在拉制速度40m/min时，导爆管从机头挤出到进入冷却水池时间为0.75秒钟，时间极短。导爆管管内空气在这样短的时间内温度下降很小，所以可以假设入冷却水池前瞬间管内空气温度为T1=90℃。如把导爆管内的气体近似看作理想气体，由理想气体状态方程pV=nRT［1］可以计算管内空气在温度剧烈变化时压力（p）的变化情况。设足够小长度（以Lmin标记）的导爆管进入冷却水池前瞬间的气压为p1。温度T1=90℃=273.15+90（K）；进入冷却水池极短一段时间后管内空气温度冷却为T2=50℃=273.15+50（K）。因假设的导爆管长度（Lmin）足够小且拉伸运动的距离不长（因是进入冷却池极短的一段时间内），可以近似看作温度变化前后导爆管管内体积不变，即V1= V2= V0。管内空气摩尔数也未发生变化，那么由理想状态方程可以计算如下：
nR=p1 V1/ T1= p2 V2/ T2
p1 V0/（273.15+90）（K）= p2 V0/ （273.15+50）（K）
p2=0.89 p1
p1- p2=0.11 p1
p2比和p1小11%，即少0.11 p1。所以管内的空气压力是随着管内空气温度的下降而降低的。导爆管在机头挤出时的温度最高，但机头挤出时时其下药芯管与管外大气直接连通，距离不超过100 mm，那么可以看着此处的压力p等于大气压。在塑料从机头挤出向导爆管定型拉拔时，其塑料管内的温度在逐渐降低，所以管内的空气压力也在减低。在拉拔过程中管外的大气压力大于管内的空气压力，形成一个压力差，产生一种收缩力。
2.2导爆管拉拔过程中管内体积的变化分析
图一 挤出机机头定型区简图
如图一为导爆管拉制挤出机机头定型区的简图，其中芯模的外径是R2，R2=7mm，口模内径是R1，R1=18mm，定型区L长度为10mm。假设拉拔过程中管内空气温度不发生变化，线分析如下。截取定型区内10mm长的塑料，在这些塑料挤压出来后，经过一系列的拉拔，形成最终产品—一段为L1（需计算得出）长的塑料导爆管。按照工艺设计，这段导爆管的管外径为3.0mm，管内径是1.4mm。假设拉制过程中塑料不产生膨胀或收缩，即在拉拔中塑料体积不会变化。那么这段导爆管的长度L1可以用下面的式子计算：
（92-3.52）×10×π=(1.52-0.72) ×L1×π(1)
式子(1)左边的是塑料挤出机机头定型区内塑料的体积，单位为mm3；式子右边的是塑料拉拔成型后导爆管的体积，单位也是mm3。因拉拔前后塑料体积不会发生变化，所以式子左右两边相等，即式子(1)是一个等式。其中L1为塑料拉拔成型后的长度，需要计算得出。经计算：L1=390.6（mm）
下面计算定型区内塑料管管内的空腔体积V1
V1=3.52×10×π (2)
计算得出V1=122.5π（mm3）。
再计算塑料管经拉拔成型后的管内体积V2
V2=0.72×L×π (3)
把式(1)中计算出的L1=390.6代入式(3)内，计算得出V2=191.4π（mm3）。把V1与V2 进行对比，可以比较得出V2大于V1。V2大于V1，说明导爆管拉拔成型后管内的体积大于定型区内塑料管管内的体积。由理想气体状态方程可以知道体积变大，则压力变小，即拉拔成型后管内压力小于定型区内塑料管内压力。也就是说随着塑料管的拉拔，管内的压力逐渐减小，到成型时管不再变型达到最小。因定型区内塑料管与下药管连通，下药管与大气连通且长度不长，可以认为定型区处的塑料管管内的压力与大气压相同，那么导爆管在拉拔时管内的压力小于管外的大气压，也形成一个压力差，产生一种收缩力。2.1和2.2中都产生一种收缩力，但是其产生原因不同。
2.3导爆管受机械挤压力
导爆管在拉拔过程中需要经过不同作用的轮以达到一定的工艺要求，如改变管的拉拔方向的定位轮、给管提供拉拔动力的牵引轮等。管在通过这些不同作用的轮时都会受到轮对它的作用力。在通过定位轮时，管要改变方向，在弯折处受到定位轮的作用力；通过牵引轮时，受到牵引轮的挤压力。
4如何避免超范围的扁管出现
在实际生产中生产不出绝对圆形的导爆管，所以在国标中导爆管的外径有一
个范围（2.8～3.1mm），只要外径在这个范围内都算是合格的产品。根据分析出的导爆管扁管的原因，如要避免超范围的扁管出现，可以采取以下的措施。第一，保证芯模和口模有足够的圆度，使挤出的塑料不出现偏芯。偏芯就会使导爆管空孔周围一边薄一边厚，薄的一边受力就会更加容易出现扁平，使管出现扁管。第二，调整好挤出机各区的加热温度、降低冷却水的温度。低密度聚乙稀软化温度为105℃～120℃，在温度越高时，其硬度就越小。低密度聚乙稀的结晶熔点为108℃～125℃［2］，熔融指数为2.3g/10min［3］。在挤出机各区加热温度设计时既要考虑低密度聚乙稀能被完全熔融，又要考虑熔融的低密度聚乙稀挤出后能被冷却水冷却，不产生扁管。在冷却水中能使导爆管在进入定位轮前的硬度大于轮对其的作用力，这样就不会使导爆管在经过定位轮时发生扁管。第三，调整机械，使牵引轮对导爆管的挤压力在合理的范围内；调整整套系统设备，使系统在一条直线上，能使拉拔过程中管不会旋转，引起扁管。
5结论
（1）通过计算表明，导爆管在冷却和拉拔过程中，管内的压力都会减小，将
会和管外大气压形成一个压力差，形成对管壁的一个挤压力。
（2）采取三种较常用的措施，一般能预防导爆管的扁管。
参考文献
［1］ 江棂.工科化学［M］.北京：化学工业出版社，2003.4-5
［2］ 宋卓颐，史勤芳，房双宽，赵永仙.塑料原料与助剂［M］.北京：科学技术文献出版社，2011.
［3］ 赵良知，吴舜英.LDPE熔体在不同角度圆锥口模的挤出流变分析［J］.合成塑料老化和应用，2004,33（3）：6
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。