在(zài)目前所有實用的標記手段中,激光打標技術不僅可(kě)以(yǐ)滿足雷管標記的要求,而且還有著許多獨特的優勢,采用激光打標(biāo)技術對雷管進行標記是一個很好的途徑,但是,激光與火工產品的作用機理及結果存在許多未知因素,這些未知因素勢必成為引發事故的隱患。

在正常情況下,隻要(yào)控製好激光輸出(chū)的波形(xíng)、脈寬、功率等指標,激光與各種雷管常用炸(zhà)藥作用的安全是有保證的,

萬一情況:當激(jī)光標記工作正(zhèng)在進行,而激光打標設備出現(xiàn)故障,且(qiě)激光正常輸出(chū)時,如何保證生產的安全?

為此,對這一方案提出了解決這一問題的思路:隻要控製激光與雷管產品的(de)作用時間就(jiù)可以確(què)保安全。此方案已經在實際生產中證(zhèng)明(míng)是(shì)切實可行的。

火工產品意外爆炸的原(yuán)因

炸藥的突出特點是(shì)具有燃燒(shāo)和爆轟兩種形式的化學變化能力。炸藥的化學變化形式分為緩(huǎn)慢的熱變化、燒和爆轟三(sān)種形式。

很多炸藥在無外殼的情況下,燃燒時(shí)生成氣體緩慢,因而壓力提(tí)高不大,實際上不會產生機械作(zuò)用(yòng)也就是(shì)不會產生爆炸而(ér)引發的危險事故。

在進行激光標記作業時,標記對象為各種雷管,炸藥,均處於密封殼體之中,緩慢的熱變化和燃燒的作用會積累(lèi),隻要時間夠長,最終積累(lèi)的結果必然引發爆轟現象。

炸藥在外界因素(這裏主要指受熱)的(de)作用下,會產生熱分解現象(xiàng),熱分解(jiě)放出熱量。由於熱傳導作用,熱分解放出的熱會不斷(duàn)散失到周圍介質中。當分解放出的熱量大於散失的熱(rè)量時,在炸藥中就會形成熱積累(lèi),使(shǐ)溫度不斷升高,熱分解速度(dù)不斷加快、最(zuì)後(hòu)導致炸藥爆炸。

在微觀狀況(kuàng)下,觀察炸藥(yào)爆炸的全過程,存在以下(xià)幾個階段:延(yán)滯期、加速期、等速期和降速期。引起(qǐ)炸藥熱分解現象的產生,隻(zhī)要有兩(liǎng)個條件,一是高壓,二是高溫。對於(yú)雷管的激(jī)光標記來說,高壓是不存在的,隻要能避(bì)免高溫的產生,就可以使炸(zhà)藥不產生熱分解,或最多使炸藥的熱分解過程進行到延滯期,從而避免爆轟現象(xiàng)的產生。

很多外在因(yīn)素可以達(dá)到高(gāo)壓(yā)或者高溫而引起炸藥的熱分解而導致(zhì)的爆炸,例子:加熱、火焰、針刺、撞擊、摩擦、振動、衝擊波、靜電、光(激光)、高能粒子等。在這裏我們隻討論激光的作用。

短時間(jiān)的激(jī)光作用所帶來的熱量(liàng)是很小的,完全可以因熱(rè)傳導作用而散失到周圍的介質中,帶給雷管(guǎn)殼體的溫(wēn)升是極其微(wēi)小的。長時間的照射,會使熱量積累,在局部位置達到危險的高溫。

正(zhèng)常情況下,激光與雷管(guǎn)表麵同一位(wèi)置的作(zuò)用時間是瞬(shùn)間(jiān)的(~10-5s),不可能有熱量的積累。經過測(cè)算,激(jī)光(guāng)製(zhì)作一個雷管標記所需的時間不超過0.15秒,帶給雷管的熱量約為1.8卡,對於小尺寸的雷管殼體,假設(shè)雷管殼體處在理想絕熱環境,溫升是絕對安全的。

但是當激光打(dǎ)標設備出現故障,而激光仍在正常輸出時,就有可能使激光長時間作(zuò)用在一點,從而(ér)使這一點的溫度迅速(sù)升高,在幾秒鍾內達到危險的溫度,使(shǐ)炸藥(yào)發生熱分解,引起危險事故。

看(kàn)來問題的關鍵是當(dāng)激光打標設(shè)備出現故障時,如何避免激光束長時(shí)間照(zhào)射在一點(diǎn)。要回答這個問題,就必須了解激光打標(biāo)機控製原理。

激光(guāng)打(dǎ)標(biāo)機(jī)控製原理

激(jī)光打(dǎ)標機是一個光、機、電一體(tǐ)化的綜合設備,靠控製激光束在工件表麵(miàn)的相對運動(dòng)實(shí)現標記功能(néng)。

激光器產生的激光束,受到Q開關的控製。Q開關的主要作用是為了改善激光束的品質,提高激光束的峰值功率。但在這(zhè)裏,可以把Q開關考慮為一個光閘,光閘打開,激光束輸出,光閘(zhá)關閉,激光束斷開。激光束輸出到(dào)受計算機控製(zhì)的XY)振鏡,經過振鏡所帶反射鏡的反射,在經過F-_θ聚(jù)焦(jiāo)物鏡聚焦後,在(zài)工(gōng)作表麵(miàn)實現二(èr)維(wéi)掃描運動,產生痕(hén)跡,這些痕跡的產(chǎn)生是在計算機的控製下實現的,這些痕跡組成(chéng)我們需要的標記。

問題的解決

由前述,我們知道,不管打(dǎ)標機處在何種狀態,隻要振鏡在運動,激光束就不會停留在一點(diǎn)上,也就不會(huì)造成激光束引起的(de)雷管表麵局部溫升,從(cóng)而避免了高溫引起(qǐ)炸藥熱分解的產生。

在正常情況下,隻要有激光輸出,振鏡就在工作。一旦打標機出現故障,振鏡有可能不工作(zuò),激光束就有可能停留在一點上。能否當打標機處在打標狀態,但由於故障原因而振鏡沒有正常工作時,關(guān)閉激光電源或控製(zhì)Q開關,從而強行關閉激光?如(rú)果(guǒ)能實現這一點,就不(bú)會造成(chéng)激光束長(zhǎng)時間(jiān)停留在一點而引起(qǐ)溫升了。

要想實現這一點,首先必須檢測振鏡的工作(zuò)狀況,同時檢測檢測激光打標機的工作狀況,一旦出現激光打標機處在工作狀態而振鏡處(chù)在停(tíng)止狀態(tài)超過預(yù)設時間時,立即停止激光輸出。

首先分(fèn)別對(duì)X振鏡(jìng)和Y振鏡進行采樣,取出其速度信號;然後對放大後的信號進行窗口比較,將比較後的兩路信號同時送到比較觸發電路,當兩個振鏡同時滿足預(yù)設條件,且打標機處(chù)在工作狀況時,觸發器輸出信號,關閉激光電源(或Q開關),強行中斷激光輸出。

振鏡運動速(sù)度信號(hào)的正確取(qǔ)出,是實(shí)現這一設想的第一步,振鏡本身沒有(yǒu)這一信號(hào)輸出,需要(yào)增加檢測電路,設法對振鏡進(jìn)行檢測,從而取出速度信號。作者經(jīng)過對振鏡驅動原理及運動形式的分析,在不影(yǐng)響振鏡正常工作的前提下(xià),順利地取出了需要的(de)速度信號。

在窗口比較中,預(yù)設(shè)條件的給出是一個比較關鍵的問題。條件過(guò)於苛刻,則正常的標記作業難以進行:條件過於寬(kuān)鬆,則難(nán)以保證標記生產的安全。作者查閱大量有關資料,並結合實際的(de)激光打標設備進行可大量實驗,得出了合適的預(yù)設條件。

電路的其他部分,都是常(cháng)規形(xíng)式,沒有什麽特別的(de),隻要注(zhù)意避免產生放電的靜電現象就行了。

針對民爆行業標記量大、速度要求快,易爆、易然、危險性大等特點,武漢大華激光科技有(yǒu)限公司自主研發的雷管專業激光打標機,其中有M-SR係列和M-DPSS係列,並在保護措施上對(duì)原來的激光標記機(jī)進行了重大的改革,在係統上增加了多項安(ān)全保護控製專利技術,使之更適用於民爆行業特點。