องค์ประกอบดอกไม้ไฟ: การจำแนก ส่วนประกอบ การใช้งาน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

องค์ประกอบพลุไฟ คือ สารหรือส่วนผสมของส่วนประกอบที่ออกแบบเพื่อให้เกิดผลกระทบในรูปของความร้อน แสง เสียง แก๊ส ควัน หรือส่วนผสมดังกล่าว อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีคายความร้อนที่คงอยู่ด้วยตัวเองซึ่ง เกิดขึ้นโดยไม่มีการระเบิด กระบวนการดังกล่าวไม่ได้ขึ้นอยู่กับออกซิเจนจากแหล่งภายนอก

การจำแนกองค์ประกอบดอกไม้ไฟ

แบ่งออกได้ด้วยการกระทำ:

• คะนอง
• ควัน
• ไดนามิก

สองกลุ่มแรกสามารถแบ่งออกเป็นประเภทที่เล็กกว่า

คะนอง: ไฟส่องสว่าง กลางคืนสัญญาณ ตัวติดตาม และไฟบางจุด

กลุ่มควันมีองค์ประกอบสำหรับการส่งสัญญาณในเวลากลางวันและการปิดบัง (หมอก)

ดอกไม้ไฟประเภทหลัก

เอฟเฟกต์ด้านบน (แสง เสียง ฯลฯ) สามารถสร้างได้โดยใช้ส่วนประกอบเหล่านี้:

• ผงแฟลช - เผาไหม้เร็วมาก ทำให้เกิดการระเบิดหรือแสงสว่างจ้า
• ดินปืน - เผาไหม้ช้ากว่าผง, ปล่อยก๊าซออกมาเป็นจำนวนมาก
• เชื้อเพลิงแข็ง - ผลิตไอร้อนจำนวนมากที่ใช้เป็นแหล่งพลังงานจลน์สำหรับจรวดและขีปนาวุธ
• ผู้ริเริ่มการทำพลุไฟ - ทำให้เกิดความร้อน เปลวไฟ หรือประกายไฟจำนวนมากที่ใช้ในการจุดไฟองค์ประกอบอื่นๆ
• การดีดออก - เผาไหม้ได้เร็ว ผลิตก๊าซได้มากในระยะเวลาอันสั้น ใช้เพื่อปล่อยน้ำหนักบรรทุกออกจากตู้คอนเทนเนอร์
• ระเบิด - เผาไหม้อย่างรวดเร็ว ผลิตก๊าซจำนวนมากในระยะเวลาอันสั้น ใช้ในการบดขยี้ภาชนะและเทสิ่งของในนั้นทิ้ง
• ควันไฟ - เผาไหม้อย่างช้าๆ สร้างหมอก (ธรรมดาหรือมีสี)
• รถไฟล่าช้า - ไฟลุกโชนด้วยความเร็วคงที่ ใช้เพื่อทำให้เกิดความล่าช้าในการสำรองไฟ
• แหล่งความร้อนจากการทำดอกไม้ไฟ - ปล่อยความร้อนปริมาณมากและไม่กระจายก๊าซ เผาไหม้ช้า มักคล้ายเทอร์ไมต์
• Sparklers - เกิดประกายไฟสีขาวหรือสี
• กะพริบ - เผาไหม้ช้าๆ สร้างแสงจำนวนมาก ใช้สำหรับให้แสงสว่างหรือส่งสัญญาณ
• องค์ประกอบดอกไม้ไฟที่มีสีสัน - ทำให้เกิดประกายไฟ สีขาวหรือหลากสี

แอปพลิเคชัน

เทคโนโลยีและองค์ประกอบพลุไฟบางชนิดถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมและการบินเพื่อสร้างก๊าซปริมาณมาก (เช่น ในถุงลมนิรภัย) และในหลาย ๆ ด้านการยึดและในสถานการณ์อื่นที่คล้ายคลึงกัน นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมการทหารเมื่อต้องการเสียง แสง หรือรังสีอินฟราเรดในปริมาณมาก ตัวอย่างเช่น จรวดล่อ เปลวเพลิง และระเบิดสตัน กองทหารกำลังศึกษาองค์ประกอบวัสดุปฏิกิริยาประเภทใหม่

ดอกไม้ไฟหลายชนิด (โดยเฉพาะพวกอะลูมิเนียมและเปอร์คลอเรต) มักไวต่อแรงเสียดทาน การกระแทก และไฟฟ้าสถิต แม้แต่ประกายไฟเพียง 0.1 ถึง 10 มิลลิจูลก็สามารถทำให้เกิดผลกระทบบางอย่างได้

ดินปืน

นี่คือผงสีดำที่มีชื่อเสียง เป็นระเบิดเคมีที่รู้จักกันเร็วที่สุด ซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของกำมะถัน (S), ถ่าน (C) และโพแทสเซียมไนเตรต (เกลือป่น, KNO 3) ส่วนประกอบสองส่วนแรกทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงและส่วนประกอบที่สามเป็นตัวออกซิไดเซอร์ เนื่องจากมีคุณสมบัติในการก่อเพลิงไหม้และปริมาณความร้อนและก๊าซที่ผลิต ดินปืนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสารก่อภูมิแพ้ในอาวุธปืนและปืนใหญ่ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตจรวด ดอกไม้ไฟ และอุปกรณ์ระเบิดในเหมืองหิน เหมืองแร่ และการก่อสร้างถนน

ตัวชี้วัด

ดินปืนถูกประดิษฐ์ขึ้นในประเทศจีนในศตวรรษที่ 7 และแพร่กระจายไปทั่วยูเรเซียส่วนใหญ่เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 13 เดิมทีพัฒนาขึ้นโดยลัทธิเต๋าเพื่อใช้ในการรักษาโรค ผงนี้ใช้สำหรับการทำสงครามประมาณ ค.ศ. 1000

ดินปืนถูกจำแนกเป็นเป็นระเบิดขนาดเล็กเนื่องจากอัตราการสลายตัวค่อนข้างช้าและปริมาณแสงน้อย

พลังระเบิด

การจุดไฟของดินปืนที่บรรจุอยู่ด้านหลังกระสุนปืนสร้างแรงกดดันมากพอที่จะทำให้ปากกระบอกปืนยิงด้วยความเร็วสูง แต่ไม่แรงพอที่จะทำให้กระบอกปืนแตก ดังนั้น ดินปืนจึงเป็นเชื้อเพลิงที่ดี แต่ไม่เหมาะสำหรับการทำลายหินหรือป้อมปราการเนื่องจากพลังระเบิดต่ำ โดยการถ่ายโอนพลังงานที่เพียงพอ (จากสารที่เผาไหม้ไปยังมวลของลูกกระสุนปืนใหญ่ และจากนั้นไปยังเป้าหมายด้วยกระสุนกระทบ) เครื่องบินทิ้งระเบิดสามารถครอบงำแนวป้องกันของศัตรูได้ในที่สุด

ดินปืนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเติมเปลือกหอยและถูกใช้ในโครงการเหมืองแร่และวิศวกรรมโยธาจนถึงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 เมื่อทำการทดสอบระเบิดลูกแรก ผงนี้ไม่ได้ใช้ในอาวุธสมัยใหม่และการใช้งานในอุตสาหกรรมแล้ว เนื่องจากมีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ (เมื่อเทียบกับทางเลือกที่ใหม่กว่า เช่น ไดนาไมต์และแอมโมเนียมไนเตรตหรือน้ำมันเชื้อเพลิง) ทุกวันนี้ ปืนดินปืนส่วนใหญ่จำกัดเฉพาะการล่าสัตว์ การยิงเป้า

แหล่งความร้อนดอกไม้ไฟ

ดอกไม้ไฟเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สารที่ติดไฟได้และมีสารจุดไฟที่เหมาะสม บทบาทของพวกเขาคือการผลิตความร้อนในปริมาณที่ควบคุมได้ แหล่งที่มาของดอกไม้ไฟมักจะขึ้นอยู่กับตัวออกซิไดซ์เชื้อเพลิงที่มีลักษณะคล้ายเทอร์ไมต์ (หรือองค์ประกอบหน่วง) ที่มีอัตราการเผาไหม้ต่ำความร้อนสูงที่อุณหภูมิที่ต้องการและเกิดก๊าซน้อยหรือไม่มีเลย

เปิดใช้งานได้หลายวิธี ไม้ขีดไฟและฝาครอบกระแทกเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด

แหล่งกำเนิดความร้อนจากดอกไม้ไฟมักถูกใช้เพื่อเปิดใช้งานแบตเตอรี่ โดยจะทำหน้าที่ละลายอิเล็กโทรไลต์ การออกแบบมีสองประเภทหลัก หนึ่งใช้แถบฟิวส์ (ประกอบด้วยแบเรียมโครเมตและโลหะเซอร์โคเนียมที่เป็นผงในกระดาษเซรามิก) องค์ประกอบแกรนูลของการทำแกรนูลพลุดอกไม้ไฟวิ่งไปตามขอบเพื่อเริ่มการเผาไหม้ แถบนี้มักจะเริ่มต้นด้วยเครื่องจุดไฟไฟฟ้าหรือปลั๊กโดยใช้กระแสไฟ

การออกแบบที่สองใช้รูตรงกลางในชุดแบตเตอรี่โดยที่หัวเทียนไฟฟ้าพลังงานสูงจะปล่อยก๊าซที่ติดไฟได้และหลอดไส้ออกมา การออกแบบที่มีรูตรงกลางสามารถลดเวลาเปิดใช้งานได้อย่างมาก (หลายสิบมิลลิวินาที) สำหรับการเปรียบเทียบ เราสังเกตว่าในอุปกรณ์ที่มีแถบขอบ ตัวบ่งชี้นี้คือหลายร้อยมิลลิวินาที

การเปิดใช้งานแบตเตอรีสามารถทำได้ด้วยไพรเมอร์ที่มีลักษณะคล้ายปืนลูกซอง เป็นที่พึงประสงค์ว่าแหล่งกำเนิดแสงจะต้องปราศจากก๊าซ โดยปกติองค์ประกอบมาตรฐานของสารผสมพลุไฟประกอบด้วยผงเหล็กและโพแทสเซียมเปอร์คลอเรต ในอัตราส่วนน้ำหนัก ได้แก่ 88/12, 86/14 และ 84/16 ยิ่งระดับเปอร์คลอเรตสูงขึ้นเท่าใด ความร้อนที่ส่งออกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น (ในนามคือ 200, 259 และ 297 แคลอรี/กรัม) ขนาดและความหนาของเม็ดเหล็ก-เปอร์คลอเรตมีผลเพียงเล็กน้อยต่ออัตราการเผาไหม้ แต่ก็มีผลผลกระทบต่อความหนาแน่น องค์ประกอบ ขนาดอนุภาค และสามารถใช้ปรับรูปแบบการปลดปล่อยความร้อนที่ต้องการได้

องค์ประกอบอื่นที่ใช้คือเซอร์โคเนียมกับแบเรียมโครเมต ส่วนผสมอื่นประกอบด้วยไททาเนียม 46.67% โบรอนอสัณฐาน 23.33% และแบเรียมโครเมตประมาณ 30% นอกจากนี้ยังมีทังสเตน 45% แบเรียมโครเมต 40.5% โพแทสเซียมเปอร์คลอเรต 14.5% และแอลกอฮอล์ไวนิล 1% และสารยึดเกาะอะซิเตท

ปฏิกิริยาการเกิดส่วนประกอบระหว่างโลหะขององค์ประกอบพลุไฟ เช่น เซอร์โคเนียมกับโบรอน สามารถใช้ได้เมื่อต้องการการทำงานแบบไม่ใช้แก๊ส พฤติกรรมที่ไม่ดูดความชื้น และความเป็นอิสระจากความดันบรรยากาศ

แหล่งความร้อน

อาจเป็นส่วนโดยตรงขององค์ประกอบพลุไฟ เช่น ในเครื่องกำเนิดออกซิเจนเคมี ส่วนประกอบดังกล่าวจะใช้กับสารออกซิไดเซอร์ที่มากเกินไป ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ใช้สำหรับการสลายตัวทางความร้อน ในส่วนที่เกี่ยวกับการเผาไหม้ที่เย็นจัด มีการใช้องค์ประกอบในการผลิตควันสีหรือพ่นละอองลอย เช่น ยาฆ่าแมลงหรือก๊าซ CS เพื่อให้ความร้อนระเหิดของสารประกอบที่ต้องการ

องค์ประกอบการหน่วงเฟสขององค์ประกอบ ซึ่งร่วมกับผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ทำให้เกิดส่วนผสมที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสที่แตกต่างกันหนึ่งเดียว เพื่อทำให้ความสูงของเปลวไฟคงที่

วัสดุ

ดอกไม้ไฟมักจะผสมของขนาดเล็กเป็นเนื้อเดียวกันอนุภาคเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดซ์ อดีตอาจเป็นเมล็ดพืชหรือเกล็ด โดยทั่วไป ยิ่งพื้นที่ผิวของอนุภาคสูงเท่าใด อัตราการเกิดปฏิกิริยาและการเผาไหม้ก็จะยิ่งสูงขึ้น สำหรับวัตถุประสงค์บางอย่าง จะใช้สารยึดเกาะเพื่อเปลี่ยนผงให้เป็นวัสดุแข็ง

น้ำมัน

ประเภททั่วไปจะขึ้นอยู่กับผงโลหะหรือโลหะ องค์ประกอบอาจบ่งบอกถึงเชื้อเพลิงหลายประเภท บางชนิดสามารถใช้เป็นวัสดุประสานได้

โลหะ

เชื้อเพลิงทั่วไปได้แก่:

• อะลูมิเนียมเป็นเชื้อเพลิงที่พบมากที่สุดในสารผสมหลายประเภท รวมทั้งตัวควบคุมความไม่เสถียรของการเผาไหม้ เปลวไฟที่อุณหภูมิสูงที่มีอนุภาคของแข็งที่ขัดขวางการปรากฏตัวของสีย้อม ทำปฏิกิริยากับไนเตรต (ยกเว้นแอมโมเนียม) เพื่อสร้างออกไซด์ของไนโตรเจน แอมโมเนีย และความร้อน (ปฏิกิริยาช้าที่อุณหภูมิห้อง แต่รุนแรงกว่า 80 ° C อาจจุดไฟได้เอง).
• แมกนาเลียมเป็นโลหะผสมอะลูมิเนียม-แมกนีเซียมซึ่งมีความเสถียรและราคาถูกกว่าโลหะชนิดเดียว มีปฏิกิริยาน้อยกว่าแมกนีเซียม แต่ติดไฟได้ง่ายกว่าอะลูมิเนียม
• เหล็ก - ทำให้เกิดประกายไฟสีทอง ซึ่งเป็นธาตุที่นิยมใช้กันทั่วไป
• เหล็กเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอนที่สร้างประกายไฟสีส้มเหลืองแตกแขนง
• เซอร์โคเนียม - ผลิตอนุภาคร้อนที่มีประโยชน์สำหรับสารผสมที่ติดไฟได้ เช่น สารริเริ่มมาตรฐานของ NASA และสำหรับระงับความไม่เสถียรของการเผาไหม้
• ไททาเนียม - ผลิตดอกไม้ไฟและสารประกอบที่ร้อนขึ้น เพิ่มขึ้นความไวต่อแรงกระแทกและแรงเสียดทาน บางครั้งใช้โลหะผสม Ti4Al6V ซึ่งทำให้เกิดประกายไฟสีขาวสว่างขึ้นเล็กน้อย ร่วมกับโพแทสเซียมเปอร์คลอเรตใช้ในเครื่องจุดไฟแบบพลุไฟบางชนิด ผงหยาบทำให้เกิดประกายไฟสีน้ำเงินขาวแตกกิ่งสวยงาม
• เฟอร์โรติทาเนียมเป็นโลหะผสมเหล็ก-ไททาเนียมที่สร้างประกายไฟที่ใช้ในดาวพลุ จรวด ดาวหาง และน้ำพุ
• เฟอร์โรซิลิกอนเป็นสารเหล็ก-ซิลิกอนที่ใช้ในการผสมบางชนิด บางครั้งใช้แทนแคลเซียมซิลิไซด์
• แมงกานีส - ใช้เพื่อควบคุมอัตราการเผาไหม้ ตัวอย่างเช่น ในการแต่งเพลงที่มีความล่าช้า
• Zinc - ใช้ในองค์ประกอบควันบางประเภทพร้อมกับกำมะถัน ซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับมือใหม่สำหรับจรวด เช่นเดียวกับในดาวพลุไฟ ไวต่อความชื้น อาจติดไฟได้เอง ไม่ค่อยได้ใช้เป็นเชื้อเพลิงหลัก (ยกเว้นองค์ประกอบของควัน) สามารถใช้เป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมได้
• ทองแดง - ใช้เป็นสีน้ำเงินกับสายพันธุ์อื่น
• ทองเหลืองเป็นโลหะผสมของสังกะสีและทองแดงที่ใช้ในสูตรดอกไม้ไฟบางชนิด
• ทังสเตน - ใช้เพื่อควบคุมและชะลออัตราการเผาไหม้ขององค์ประกอบ

การทำดอกไม้ไฟด้วยมือของคุณเองเป็นเรื่องที่อันตราย