一种适用于含能材料油墨配制及三维直写的一体化腔体的制作方法

本发明属于含能材料的装药领域，具体涉及一种适用于含能材料油墨配制及三维直写的一体化腔体。

背景技术：

目前，随着微小型或小型化弹药、mems引信装置以及mems微推进芯片等先进武器系统的发展，对含能材料及其装药方式也提出了更高的要求，即含能药剂必须具备毫米级、微米级或更高精度的微观结构，此外，装药方式必须具备高精准度、自动化、智能化以及可批量安全装载等特点。

目前满足芯片化装药要求的含能材料微装药方法有手工挤抹法、丝网印刷法、薄层炸药气相沉积法、真空注装法和直写入技术等。以上微装药方法均有其缺陷和不足，例如手工挤抹法需人工操作，使得装药分布不均匀、误差大，并且具有极大的危险性。丝网印刷法印刷过程较繁复，需要提前制版；装药密度较小，有时需重复印刷，装药周期长。对于薄膜炸药气相沉积法，其沉积条件不易控制，且炸药蒸发需要较高的温度，增加了操作的危险性；装药利用率低和生产效率低，不能满足高效快速批量化的装药。真空注装法易在药室内形成空腔，使装药密度不均匀。

含能材料的三维直写技术是在三维打印技术迅速发展及成熟的基础上发展起来的新一代含能材料装药技术。该技术是将含能材料与粘结剂以一定的比例混合配制成具有流动性的含能油墨材料，借助计算机运动控制程序，在一定的成型环境下即可完成自动化装药。该方式在满足自动化、智能化装药的同时，极大程度地提高了含能材料生产过程中的安全性及生产效率，并且装药过程采用计算机控制，可以避免因人工因素引起的装药不均匀等缺陷，使得直写入技术具有生产效率高、产品一致性好、装入精确等优势。

三维直写系统分为软件系统和硬件系统两个部分。软件系统主要是根据软件编程所设计的参数来控制硬件系统进行三维直写；硬件系统一般由气动控制机构和三维移动平台组成，主要是接受软件系统发出的指令完成相关的响应动作。三维移动平台中暂存材料的腔体和针头是影响含能材料三维直写的主要部件。目前三维直写所使用的腔体和针头的设计主要适用于常规材料。含能材料属于易燃易爆且具备极大爆炸威力的特殊材料，其对摩擦、静电、压力以及热量等外界刺激极为敏感；此外，含能材料作为三维直写油墨使用时每次不能制备过多，以防止过大的内部气压导致含能材料意外爆炸而产生安全隐患。因此，采用三维直写设备进行含能材料的直写，需针对含能材料的特殊性设计其专用腔体和针头。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计一种适用于含能材料三维直写的一体化腔体，克服含能油墨在制备及转移过程中所存在的含能材料与腔体壁的摩擦、受压力不均、静电积累以及材料浪费，并且可有效解决含能油墨内部因搅拌产生的密度不均等问题，可有效提高含能材料三维直写的可靠性以及安全性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于含能材料油墨配制及三维直写的一体化腔体，包括多齿型前端密封盖、装药腔、连接器、上承压腔以及自锁密封盖；所述的多齿型前端密封盖通过内螺纹拧入装药腔底端，所述连接器将装药腔和上承压腔固定密封连接，自锁密封盖与上承压腔卡扣连接，由此多齿型前端密封盖、装药腔、连接器、上承压腔以及自锁密封盖依次连接形成一体化腔体。

进一步优选的，所述的装药腔底端由安装腔和固定环构成，固定环环绕安装腔外围并与其间隔一定距离，所述安装腔外壁设有外螺纹，所述固定环内壁设有内螺纹。

进一步优选的，所述的多齿型前端密封盖由三层密封圈组成，高度在5-10mm之间可调，其中最内侧密封圈直径为6-8mm实体圆柱，用于插入装药腔底端的安装腔，实体圆柱外围依次设计中间密封圆环、最外侧密封圈，所述中间密封圆环内壁设有螺纹，中间密封圆环环绕实体圆柱，两者之间间隔一定距离，用于安装装药腔底端的安装腔并螺纹连接，最外侧密封圈的内壁设有螺纹，最外侧密封圈与中间密封圆环间隔一定距离，用于安装装药腔底端的固定环并螺纹连接。

进一步优选的，安装腔、上承压腔均为圆柱腔体。

进一步优选的，多齿型前端密封盖、装药腔、连接器、上承压腔以及自锁密封盖均采用防静电材料。

进一步优选的，所述装药腔体的容量在1-20ml之间可调，直径在6-25mm之间可调，高度在20-50mm之间可调，壁厚在1-3mm之间可调。

进一步优选的，装药腔底端的安装腔的高度5-10mm之间可调，直径为6-8mm。

本发明的有益效果体现在以下几个方面：

(1)该一体化腔体可将含能油墨的制备与转移到三维移动平台的两步过程合二为一，可有效提高含能油墨的制备效率，并且可降低因转移产生的含能材料浪费以及人工转移含能材料过程中产生的安全隐患。

(2)该一体化腔体中多齿型前端密封盖的设计实体圆柱与装药腔底端的安装腔配合，可避免在配置过程中所装填的粘结液或者含能药剂流入装药腔底端的针头接口处，而导致含能油墨搅拌不均匀，油墨书写性能下降；连接器的设计可使装药腔与上承压腔分开，有利于含能材料的倒入，且装药腔体可根据含能材料配制的多少调节高度，避免含能油墨过多的粘结在腔体壁上，可有效改善含能油墨因管壁粘附而导致其受压力不均，提高含能油墨配制过程的精确度，减少含能油墨浪费。

(3)该一体化腔体全部由防静电材料制备而成，可有效降低因气压推动产生的壁、面摩擦和静电积累等问题，有效提高含能油墨生产过程、三维直写过程以及后处理过程中的安全性。

附图说明

图1是适用于含能材料油墨配制及三维直写的一体化腔体的示意图。

图中：1—多齿型前端密封盖，2—装药腔，3—连接器，4—上承压腔，5—

自锁密封盖。

具体实施方式

本实施例给出一种适用于含能材料油墨配制及三维直写的一体化腔体设计。下面结合附图及优选实例对本发明做进一步的详述。

本发明设计了一种适用于含能材料油墨配制及三维直写的一体化腔体，该设计可以解决含能油墨在制备及转移过程中所存在的含能材料与腔体壁的摩擦、受压力不均、静电积累以及材料浪费，并且可有效解决含能油墨内部因搅拌产生的密度不均等问题，可有效提高含能材料三维直写的可靠性以及安全性。

如图1所示，本发明提供的一种适用于含能材料油墨配制及三维直写的一体化腔体设计，包括多齿型前端密封盖1、装药腔2、连接器3、上承压腔4、自锁密封盖5五部分。所述的多齿型前端密封盖1通过内螺纹拧入装药腔2底端，所述连接器3将装药腔2和上承压腔4固定密封连接，自锁密封盖5与上承压腔4卡扣连接，由此多齿型前端密封盖1、装药腔2、连接器3、上承压腔4以及自锁密封盖5依次连接形成一体化腔体。

所述的装药腔2底端由安装腔和固定环构成，固定环环绕安装腔外围并与其间隔一定距离，所述安装腔外壁设有外螺纹，所述固定环内壁设有内螺纹。所述装药腔体2的容量在1-20ml之间可调，直径在6-25mm之间可调，高度在20-50mm之间可调，壁厚在1-3mm之间可调。装药腔底端的安装腔的高度5-10mm之间可调，直径为6-8mm。

所述的多齿型前端密封盖1由三层密封圈组成，高度在5-10mm之间可调，其中最内侧密封圈直径为6-8mm实体圆柱，用于插入装药腔底端的安装腔，实体圆柱外围依次设计中间密封圆环、最外侧密封圈，所述中间密封圆环内壁设有螺纹，中间密封圆环环绕实体圆柱，两者之间间隔一定距离，用于安装装药腔2底端的安装腔并螺纹连接，最外侧密封圈的内壁设有螺纹，最外侧密封圈与中间密封圆环间隔一定距离，用于安装装药腔2底端的固定环并螺纹连接。

安装腔、上承压腔4均为圆柱腔体。

多齿型前端密封盖1、装药腔2、连接器3、上承压腔4以及自锁密封盖5均采用防静电材料。

其工作过程为：

(1)将多齿型前端密封盖1通过内螺纹拧入装药腔2底部，形成装药腔体；

(2)将含能油墨配方(包括含能材料及其粘结液)倒入装药腔体中；

(3)将装药腔2、连接器3、上承压腔4以及自锁密封盖5按顺序依次装好形成一体化腔体，竖直置入涡旋混匀仪中充分搅拌均匀；

(3)将装有配制含能油墨的一体化腔体竖直放入离心脱泡机中进行脱泡处理，以确保所使用含能油墨的三维直写性能以及成型后的密度一致性；

(4)将一体化腔体置于三维直写平台中，取下多齿型前端密封盖1换上直写针头，取下自锁密封盖5换上三维直写平台的气动控制密封气路，按照设定好的直写图形程序执行操作，即可进行含能材料的三维直写。

此实施例选择含能材料cl-20的三维直写为例进行说明。

首先称取8g聚乙烯醇溶液和2g羟乙基纤维素溶液于50ml烧杯中，依次加入0.1g硅油、0.05g消泡剂、0.02g十六烷基三甲基溴化铵，充分搅拌20分钟后形成含能油墨的粘结液；将多齿型前端密封盖需要拧入装药腔底部，形成装药腔体；然后将10g经过细化的传爆药cl-20倒入u型装药腔体中，再倒入10g粘结液；然后将装药腔、连接器、上承压腔以及自锁密封盖按顺序依次装好，将其置入涡旋混匀仪上使其充分搅拌均匀；将装有含能油墨的一体化腔体放入离心脱泡机中进行脱泡处理，以确保所使用含能油墨的三维直写性能以及成型后的密度一致性；最后将一体化腔体接入三维直写移动设备中，取下多齿型前端密封盖，换上高精密锥形针头；取下自锁密封盖，将一体化腔体接入三维直写移动设备的气动控制密封气路，按照设定好的直写图形程序执行操作，即可进行含能油墨的三维直写。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。