多层多级介质过渡线圈整体密封工艺

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摘 要 针对感应线圈承受冲击、过载、浸水试验后可能出现的开裂、断线及密封、绝缘失效等问题，提出了多层多级介质过渡线圈整体密封工艺。就是利用密封接触面及密封胶的热胀冷缩效应，由多种密封材料合理搭配形成介质过渡，通过线孔密封、线圈与壳体槽之间的密封、线圈的层间密封和外层密封等，实现线圈在小体积结构中的密封、强度和绝缘保护。验证试验结果表明：多层多级介质过渡线圈整体密封工艺用于小口径感应装定引信，经过温冲、浸水、锤击等试验后，未出现密封失效、结构开裂、绝缘失效等现象，有效地解决了弹上感应线圈的密封设计、绝缘设计和强度设计的技术难题。该工艺为国内小型感应装定引信信息交联电磁线圈的密封、强度及绝缘设计提供了借鉴。

关键词 小口径引信；感应装定线圈；密封强度；多层多级介质过渡；密封工艺

中图分类号：TM22 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0151-02

引信电磁感应装定技术，是利用装定发送线圈和接收线圈间的电磁耦合作用，实现装定信息由装定器到引信的非接触传输[1]。因其具有抗干扰能力强、可靠性高、可实现引信能量和信息同步传输的优点，是目前国内外引信无线装定技术的主要手段[2]。小口径引信采用电磁感应装定，通过线圈信息交联来实现精确打击时，受到小体积结构要素的限制，感应线圈往往设置在外部。从外部传输到引信内部需通过引信壳体薄壁上的小孔。该小孔及感应线圈的密封设计和强度会影响引信的装定可靠性，严重时使其不能准确装定，甚至失效。针对感应线圈承受冲击、过载、浸水试验后可能出现的开裂、断线及密封、绝缘失效等问题，提出了多层多级介质过渡线圈整体密封工艺。

1 线圈密封工艺分析

密封，指严密地封闭，是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入内部的零部件或措施，密封可分为静密封和动密封两大类。其中静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。

引信弹上感应线圈设置在壳体外部，通过壳体薄壁上的过线孔与内部连接，各零部件处于相对静止状态，体积小，结构紧凑，采用静密封中的密封胶密封技术。密封胶是一种涂敷在两结合面间，使之胶接在一起，从而将泄漏缝隙堵塞的密封材料，其性能是保证有效密封的重要因素。选择密封材料，主要是根据密封元件的工作环境，如使用温度、工作压力、所使用的工作介质以及运动方式等，基本要求要具有一定的力学性能，弹性和硬度适当，耐高温和低温，与工作介质相适应，经久耐用，耐磨损，不腐蚀金属。

通过对小口径感应装定引信感应线圈结构及密封胶密封工艺的分析得出，影响线圈密封性能的主要因素有以下几点。

1）结构设计。不合理的结构设计，如过线孔的位置与大小不恰当，会导致线圈的密封难度增加。

2）面清洁度。贴合表面不干净会影响密封材料的粘接性能，从而导致线圈密封能力变差。

3）密封材料的选择。挑选密封材料时，除上述基本要求外，还应考虑到，填堵缝隙、线圈喷涂等各种材料的收缩率不同，温冲后不同材料间会产生缝隙；填堵缝隙的材料若没有弹性，温冲后将不能很好贴合；若密封材料流动性差，则绕线处漆包线与漆包线之间的缝隙太小，不能完全填充，等等。此外密封胶的粘接强度与粘接性能，也会关系到线圈的密封强度，抗冲击能力。

4）过线孔中漆包线的绝缘和保护措施。穿入耐高温聚四氟乙烯套管保护漆包线，该材料具有不亲胶的特性，可能导致漏水现象发生。

根据以上分析，综合考虑各项因素，提出了多层多级介质过渡线圈整体密封工艺。

2 多层多级介质过渡线圈整体密封工艺

2.1 过线孔强度密封设计

将小口径感应装定引信进行浸水试验，发现均是从线圈的过线孔处漏水的，因此首要解决的就是过线孔处的密封问题。同时为抗冲击过载，该密封还要具有足够的强度。线圈过线孔位于薄壁壳体上，密封深度浅，为使引线穿过壳体时与壳体绝缘且具有一定密封强度，能够经受热冲击、锤击、浸水等试验考核，要设计恰当的穿线孔位置与大小，并选择适用的密封材料。综合比较引信几种常用绝缘密封材料的各项性能，并经对比试验，选择粘贴强度良好的电子胶和流动性较好、弹性佳的硅橡胶进行搭配，填充过线孔，有效克服了金属壳体、密封胶以及引线表皮之间收缩率不同带来的问题，达到良好的密封和强度效果，且为过线孔中的漆包线提供了绝缘保护，其结构如图1所示。

图1 壳体过线孔

2.2 漆包线一次穿孔和二次穿孔密封与绝缘设计

绕制线圈时漆包线要进行两次穿孔。穿孔时利用漆包线自身刚度，将漆包线从硅橡胶中强行穿过。由于硅橡胶具有一定的弹性，即使经历温度冲击后，也能与漆包线紧密贴合，起到了很好的绝缘密封和保护效果。

2.3 线圈绕制绝缘与密封设计

完成过线孔初级密封后，引信壳体内部已基本密封完全。为加强线圈整体密封性能，保护引信线圈，以及强化线圈与壳体之间、漆包线与漆包线之间绝缘性能，进行线圈绕制绝缘与密封设计。

考虑各种密封材料的综合性能，结合过线孔的密封工艺设计，经对比试验，选择硅橡胶作为填充密封材料。该密封材料流动性较好、弹性佳、粘接力较强，固化过程会持续一段时间，能与过线孔内层密封材料形成一个整体。绕制线圈时，先在壳体底部涂抹一层硅橡胶后再绕制一层线圈，再涂抹一层硅橡胶，绕制一层线圈，如此循环操作下去，绕制完成后，在最外层再涂抹一层硅橡胶。各层涂抹的硅橡胶经线圈绕制过程中的挤压，进入漆包线与漆包线之间的缝隙处将其完全填充，使得线圈的每一处都包裹着硅橡胶，避免了因缝隙太小，密封胶流动性差，不能完全填充的问题。待放置固化后，所有的硅橡胶就形成了一个弹性整体，与线圈、壳体紧密贴合，从而起到了良好的整体密封和绝缘效果，且其最外层的硅橡胶可根据外径尺寸要求随意修补，简单方便。

图2 线圈绕制示意图

多层多级介质过渡线圈密封工艺就是利用密封接触面及密封胶的热胀冷缩效应，由多种密封材料合理搭配形成介质过渡，通过线孔密封、线圈与壳体槽之间的密封、线圈的层间密封和外层密封等，实现线圈在小体积结构中的密封、强度和绝缘保护。

3 验证试验

将多层多级介质过渡线圈整体密封工艺在小口径感应装定引信感应线圈上进行应用，并进行加严浸水试验、加严锤击强度试验等试验，其试验情况见表1。

从表1试验结果中可以看出，采用多层多级介质过渡线圈整体密封工艺后，合理设计的过线孔位置及大小，多种密封材料合理搭配形成的介质过渡，各级多层次密封，使小口径感应装定引信感应线圈密封性能从原先的65.4%大大提升，顺利通过了密封性验证、密封强度验证，有效解决了弹上感应线圈密封问题，大大提高了产品的环境适应性。

从上述试验结果可以看出，多层多级介质过渡线圈密封工艺用于小口径感应装定引信，经过温冲、浸水、锤击等试验后，未出现密封失效、结构开裂、绝缘失效等现象，有效地解决了感应线圈的密封设计、绝缘设计和强度设计的技术难题。

4 结论

本文提出了多层多级介质过渡线圈整体密封工艺，就是利用密封接触面及密封胶的热胀冷缩效应，由多种密封材料合理搭配形成介质过渡，通过线孔密封、线圈与壳体槽之间的密封、线圈的层间密封和外层密封等，实现线圈在小体积结构中的密封、强度和绝缘保护。验证试验结果表明：多层多级介质过渡线圈整体密封工艺用于小口径感应装定引信，经过温冲、浸水、锤击等试验后，未出现密封失效、结构开裂、绝缘失效等现象，有效地解决了小口径感应装定引信感应线圈的密封设计、绝缘设计和强度设计的技术难题。该工艺为国内小型感应装定引信信息交联电磁线圈的密封、强度及绝缘设计提供了借鉴。

参考文献

[1]杨会军.多管火箭弹引信感应装定技术与飞行时间修正方法[D].南京：南京理工大学，2006.

[2]马少杰，张合，李长生，等.火箭弹引信感应装定仿真分析[J].探测与控制学报，2008，30（2）：68-72.

作者简介

陈琴（1981-），女，汉族，江苏高邮人，硕士，从事引信电源研究。