对花炮产品的制造,目前在国内大多数是手工作业,产品尺寸大小尚未标准化。就制造方法来说,有些产品具有独特的工艺,但多数产品制造工艺大同小异。本节就典型产品——鞭炮、喷花烟花、旋转烟花、火箭烟花、小礼花烟花和礼花弹——做简要介绍。
11.3.3.1 鞭炮的制造
鞭炮分黑火药炮和白火药炮(电光炮)。
(1)黑火药炮制造的工艺流程如图11.7所示。
图11.7 黑火药制造工艺流程
①卷筒。分手工卷筒和机器卷筒。手工卷筒通常是使用一根铁制芯杆,将裁成长方形的纸卷到芯杆上,然后用扯凳扯紧(扯凳面是两个圆弧,中间留有炮竹直径的间隙,将带有芯杆的卷制筒在圆弧间搓过)。机器卷筒是由卷筒机完成的。卷筒要注意选择合适的纸质(鞭炮纸筒只能用拉力小的手制纸,不用拉力大的机制纸),卷成适当的壁厚(太厚炸不开,太薄声响小),要求卷得紧密结实(否则声响不好)。一般来说,凡是纸筒炸得越碎的鞭炮,其声响越大、声音越清脆。
②捆筒。是将卷制好的纸筒整理捆成数量相同的六方形筒饼。
③切筒。一般卷小鞭炮纸筒时,都是按两个炮竹长度卷成的,故需将它切成两段。
④修筒。将切后的筒饼加以修整,使其长短一致,平整光滑。
⑤封筒口。也称刮底子,目的是将一端筒口封闭,以便装药。机器封筒口是用齿形机械刮划纸筒一端的筒口,把筒口封上。
⑥贴筒口纸。是将封筒口的纸筒另一端刷上稀糨糊,贴上一张纸黏牢(纸的直径应为筒饼直径2倍以上)。筒口纸的作用在于封闭纸筒之间的空隙,便于装药,也防止装药时受到筒外污染。
⑦扦筒口。是用竹扦扦破筒口纸(要求平整光滑),以便装药。
⑧装药。手工装药是用木质或铝质勺子定量地舀取黑火药,倒在空筒饼上,摇晃筒饼使药粉分布于整个筒饼上,用手拍打筒饼侧面,使药进入纸筒内。待筒口上只剩余少量药粉时,将筒饼边纸向内覆盖于筒饼面上,盖上一块与筒饼大小一致的硬纸板,两手抓牢筒饼,平整地在桌面上振动。然后再重复前面的过程装药1~2次,将定量的药全部装入纸筒内。最后再装黏土(俗称白泥)。如同装药一样把黏土摔打紧,扫去多余黏土,撕掉筒口纸。注意黏土一定要干燥,颗粒要细。
黑火药鞭炮装药密度一般以1.0~1.5 g/cm3为宜,因为在钻眼时,钻头会把筒内药向四周挤压,密度还会有所增大。
⑨打泥盖。是将装好药并且盖了黏土的筒饼搬至另一工房,先用锥形排插敲打紧,然后打光筒口,刷上颜色。待颜料干燥后,用白蜡打光。
⑩钻眼。是在未打泥头的一端钻眼(也可在打了泥头的一端钻眼)。钻眼的深度应为鞭炮全长的3/4以上。眼的直径一般为装药直径的1/3~1/4。若眼的深度不够,则会出现留筒(火药燃烧不完,筒未炸碎)。若眼的中心不对,则会只炸出一个小眼,筒壳炸不碎。
插引。就是在钻出眼内插上引线,一般要求插进鞭炮全长的1/2以上处。
挤引。是用铜扦经木槌敲打,将筒口靠近引线的那几层纸朝中心折转,从而紧固引线并封住筒口。挤引时要注意铜扦不能碰上引线,防止把引线挤坏,以免断火熄引。
结辫。是将上述挤好引的炮竹用棉线(或麻)编织成串,一百响则编织一百个炮竹,五百响则编织五百个炮竹。
黑火药炮制造的最后工序是包装,然后入库。
(2)白火药炮制造。白火药炮又称电光炮,其制造工艺大部分与黑火药炮的相同,其不同点如下:
①由于白火药炮药剂敏感度高,装药后不能钻眼和打泥堵,所以必须刁底。
刁底是把纸筒一头封死作炮竹底,为了把底刁得紧固和深浅一致,可在纸筒内放入一根长短一致的平头钢钎。
②装药不能拍打,更不能摔打。一般采用过筛法,即在药饼上用筛子均匀地筛下预先定量的药剂,轻微振动使药剂沉入纸筒内,并观察装填的结果。
③白火药炮不能钻眼(也不需要钻眼,因为装填密度小),采取直接插引,插引深度和挤引方法与黑火药炮的相同。由于白火药感度高,操作时一定要按章办事,特别小心。
11.3.3.2 喷花烟花的制造
喷花烟花的喷花药由黑火药和彩珠混合而成。其作用过程是,引线点燃黑火药,黑火药燃烧再点燃彩珠,与此同时,黑火药燃烧产生的大量气体将点燃了的彩珠从喷射孔喷出筒外,达一定高度,从而呈现出五颜六色的烟花效果。其结构如图11.8所示。
图11.8 喷花烟花结构示意图
1—护引纸;2—引线;3—黏土;4—喷射孔;5—发射药(黑火药);6—彩珠;7—纸筒壳;8—黏土底;9—纸板隔层;10—塑料底座
喷花烟花的制造工艺流程如图11.9所示。
图11.9 喷花烟花结构示意图
1—护引纸;2—引线;3—粘土,4—喷射孔;5—发射药(黑火药);6—彩珠;7—纸筒壳;8—粘土底;9—纸板隔层;10—塑料底座
①卷纸筒。喷花烟花的筒壳要用拉力较强的纸张卷成,筒壳要求紧密结实,卷筒方法与鞭炮卷筒的相同。
②筑黏土喷射孔。是用黏土以钢制模具筑成所需要的喷射孔,喷射孔的大小要适当,大了喷不高,小了会爆炸,一般为筒壳内径的1/3~1/4,并以能通过三颗彩珠为宜。
③放纸片挡喷射孔。是在筑好喷射孔后,将带喷射孔的一端朝下立在工作台上,然后从敞口端放入纸片,将喷射孔遮挡住,其目的是装药时不至于从孔口漏出药。也可以不使用放挡纸的办法,而采用专用挡孔模具。
④装药。将配制好的喷药剂(黑火药和彩珠按一定比例量的混合物)装入筒内,装药时分层压紧。压紧的目的在于获得逐层燃烧的效果。压紧程度视喷射速度而定,压得越紧,燃速越慢。但要注意不能用很大的压力压药,一方面防止彩珠间发生摩擦而着火,另一方面也防止把彩珠压碎。
⑤打黏土底。是为了封死底部。
⑥纸板隔层。是在打好黏土底后,为了防止掉泥,加一块硬纸板圆片。
⑦捅破挡孔纸。是将放好盖纸的筒子倒立过来,用木扦扦破挡孔纸,以便于插引线。
⑧插引线。引线一般用双股,为了防止脱落,最好将引线打个结。
⑨裹护纸。一般采用砂纸或打蜡纸。
⑩安底座。多采用塑料底座,也可以不用底座,但直立在地面上燃放时稳定性差。
最后的工序是包装、入库。
11.3.3.3 旋转烟花的制造
旋转烟花品种很多,就燃放形式来说,有地面旋转、线吊旋转、手持旋转和固定在建筑物上旋转四种;就旋转形式来说,有无轴心旋转和有轴心旋转两种。但是其原理都是利用烟火药燃烧时产生的气体向外喷射产生反作用力,使制品绕某一轴心转动。旋转烟花结构如图11.10所示。
图11.10 旋转类烟花结构
1—泥堵;2—传火引线;3—纸筒;4—效应药剂;5—纸板;6—喷射孔;7—中心轴(www.xing528.com)
旋转烟花的制造工艺较简单。这类烟花的纸筒,一般是用拉力较大的纸张卷制而成的。大尺寸的纸筒一般用黏土封死两端筒口,再在一端的旁边钻眼安装引线并作喷射孔。小尺寸纸筒采用黑火药炮的封底、钻眼、挤引工艺,同样以引线孔作喷射孔。
这类烟花的生产关键是药剂能形成逐层燃烧,因此钻眼要浅,达到药层内即可。所装药剂必须压紧,以提高药剂密度。但是必须注意,压药很容易出事故,特别是用氯酸盐作组分的烟火药,压药时不可避免地会引起燃烧甚至爆炸。因此,必须要有安全措施和防护设备,并且一定要按章办事。
为了使这类烟花有色彩产生,可以装填有色火焰剂。但是由于其产生气体量不大,不足以启动制品本身。为此,可以采取在有色火药药端面上加少量动力药剂帮助启动,启动后靠惯性力维持旋转。
11.3.3.4 火箭烟花的制造
火箭烟花的基本结构如图11.11所示。生产火箭烟花的技术关键是确保推进药剂能逐层燃烧。火箭烟花往往由于推进药剂压得不紧,以及放置若干时间后药柱出现裂纹及药柱与箭筒产生空隙(脱壳)等疵病,上升不到预定高度就爆炸。
图11.11 火箭类烟花结构示意图
1—火箭帽;2—效应药;3—黏土隔层;4—传火引线;5—黑火药推进剂;6—纸筒;7—燃烧室;8—黏土层;9—引线;10—护引罩;11—稳定杆
大火箭烟花生产工艺流程如图11.12所示。
图11.12 大火箭烟花工艺流程图
火箭筒壳要求用拉力很强的纸张做成(起码要用瓦楞纸)。筒壳一定要卷紧实,否则会形成药柱脱壳,不等升空就会早燃早爆。
制造大火箭时,先把筒壳套在专用模具上,装上一定量的黏土,制造出喷射孔。再分批装进气动药,用机械法压紧(或木槌敲打筑紧)。装药至一定高度后,安上效果药的传火引线,再装一批药,并且压紧后装上一层黏土,将黏土压紧作隔离层。在隔离层上面再装一些引燃药和效果药(彩珠等),用油蜡纸封口,盖上塑料帽即可。
小火箭(也叫月旅行、冲天炮、空中旅行)制造工艺流程与大火箭的相似,不同的是它的推进药剂装填方法采用黑火药炮的钻眼、挤引等装填方法,与黑火药炮相比,装填密度要大。
火箭推进剂的装填密度应在1.7 g/cm3以上。推进剂起始燃烧面要大。为此,都设有所谓的燃烧室。燃烧室的大小要适宜。由于燃烧室的大小关系到起始燃烧面积的大小,所以应满足起始阶段快速燃烧(不是爆燃,也不能缓燃)。
火箭的喷射孔是极其重要的。火箭能否正常工作,与喷孔的喷喉密切相关。所谓喷喉,也就是喷气口,在军用上它的要求极高,因为它涉及火箭的精度等战术技术指标。火箭烟花虽对精度要求不高,但如果设计不合理,通气参量不对,火箭上升的速度和高度都会出现问题。
烟花火箭的稳定装置一般用廉价的竹竿、木杆,也可以用尾翼来稳定,还可以设计出涡轮发动机(斜喷孔),不需要另装稳定杆(翼)。
若用啸声剂代替推进剂,火箭上升时,就会发出笛音。在推进剂中加入有色发光剂,在飞行途中还可以产生彩色火焰。
11.3.3.5 小礼花烟花的制造
小礼花烟花与礼花弹相似,但它是利用自身所带的小纸筒作发射管,上升到一定高度后爆发出各种烟花效果。其结构如图11.13所示。
图11.13 小礼花类烟花结构示意图
1—油蜡纸封;2—外纸筒壳;3—内纸筒壳;4—烟花效果药;5—黏土隔层;6—延期引线;7—发射药;8—引燃引线;9—黏土底;10—纸底板;11—塑料底座
小礼花烟花的制造工艺流程如图11.14所示。其制造工艺是先把纸筒放在模具上,放好纸底板,装黏土筑紧作泥底,再在黏土底上面装上粒状动力药剂,接着装烟花效果的药筒。
烟花效果药筒的制造,也是先制纸筒,然后打泥堵并安好延期引线,装上少量引燃药,再装上彩珠、电光炮或啸声剂等效果药剂及其作用部件,口部糊上油蜡纸即可。必须注意,延期引线要用4~6根药捻编结成,放在靠近内筒处,或放在黏土隔层中心。但一定要把引线用黏土隔离层夹紧,决不允许松动或有空隙。
图11.14 小礼花烟花制造工艺流程图
11.3.3.6 礼花弹的制造
民间制造的礼花弹的结构大多数如图11.15所示。
图11.15 礼花弹结构示意图
1—提手环;2—弹性物质;3—球壳;4—彩球;5—填充物和引燃剂;6—加固纸和防潮油;7—延期传火具;8—底座壳;9—引燃引线;10—发射药
礼花弹的制造工艺流程如图11.16所示。
图11.16 礼花弹制造工艺流程图
①制作球壳。礼花弹球壳制作可以采用手工糊制,也可以采用机器压制。机器压制是将马粪纸用模具冲成圆片,再从边上对准中心开槽,稍微润湿后,用3~5个片交错叠齐,放入模具内,在油压机上压制,加温定型,然后修边成半球壳。
②装延期传火具。为了保证可靠地传火,每个礼花弹装两个延期传火具。延期传火具的延期时间一定要稳定可靠。传火具安装要牢固,与壳体连接处一定要密封,防止蹿火。安装时,先在半边球壳的底部钻两个孔,将延期传火具插入孔中,用棉线、牛皮纸和树胶反复密封黏牢。
③装效果药。方法一般有两种:一是分两半球装填。在安有延期传火具的半球内,先在传火具口部周围放少许引燃药,再装效果药。在另外的半球内,先放几片弹性衬料(如泡沫塑料等),再装效果药(彩珠)。装一次效果药,加一些烟花炸药,轻轻摇晃并拍打,使之尽量装填密实,如此重复多次,直至装满球壳为止。装有弹性衬料的半球,则要求装填物稍高出球壳平面,用纸隔板盖住装好药的半球壳端面,翻转并与另一半球对齐合拢,再轻轻抽出纸隔板,用胶带纸黏住封牢,反复用牛皮纸和树胶黏牢,再涂上油漆。二是先接合球壳再装药。先把两半球壳合拢、黏牢、封死接口,再切开顶盖(不完全切断,能开口装药即可),按上述方法装填、封口、黏牢、油漆。
④装发射药。一般是在出厂时才装配。发射药用量要根据弹重和发射高度而定。礼花弹的发射高度一般要求为200~500 m。
值得指出的是礼花弹发射药的点火问题。目前大多数制品都采用多股引线引燃,当很多弹齐发时,就会有先有后,显得零乱,效果不好。用电发火头或电点火具来点燃发射药,不仅能做到齐发,而且安全可靠,因此应该推广使用电点火。
除上述介绍的工艺方法外,根据礼花弹的类型和结构的不同,还有一些其他的制造方法。
菊花型礼花弹制造工序如图11.17所示。
图11.17 菊花型礼花弹制造工艺示意图
图示工艺流程为:首先准备内弹壳,在半球弹壳的中心穿一小孔,插入导火线,用麻浸上胶缠绕导火线及其与孔的结合处,使其固定并密封住。然后做一纸袋E固定在半球壳内导火线上,做一外纸袋K粘贴在半球壳的外侧端边。①将上述准备好的内弹壳置于弹座上;②在弹壳内装星体;③将一定量烟花炸药装入袋E,并用小木棍敲打半球壳外侧,使其密实,然后将袋顶部用绳子扎紧;④将外袋K翻上去,装配上半球的星体;⑤将上半球壳扣上,并用手压紧,用木棍敲打外壳,使其密实,若有空隙,还必须增加炸药装药,然后用纸n糊住上下球壳连接处;⑥成品。
若将菊花型礼花弹做成双瓣的礼花,制造方法又有所不同,做工比较精细。较复杂的内层星体礼花弹的结构如图11.18所示。它首先是将烟花炸药用薄纸卷成球,并用带子在球外面缠绕好。然后将内瓣星体用薄纸卷好,将其套到炸药球壳外面,并以同样的操作过程在球壳外面缠绕,依此类推,最后完成全弹的装配。
图11.18 较复杂的内层星体礼花弹的结构示意图
思考题:
1.为了保证烟火药制备工艺的安全性,应注意哪些问题?
2.有色喷波药剂的“喷波”效果与哪些因素有关?
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