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Mikroskopische Untersuchung einer defekten Zündpille aus VEB Sprengstoffwerk Schönebeck Produktion

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Inhaltsverzeichnis

Hintergrund

Einige Jahre nach der Wende habe ich eine große Restmenge von elektrischen Zündschnurzeitzündern, die im August 1990 beim Sprengstoffwerk Schönebeck produziert wurden, im Ausverkauf erstanden. Von Interesse für mich waren eigentlich nur die elektrischen Anzünder. Diese bestanden aus einer 52mm langen Aluhülse mit einem D von 7mm, ID=5,8mm und einer Wandstärke von 0,6mm. Die 2m langen, aus verkupfertem Eisen bestehenden Zünderdrähte führten durch einen elastischen, grünen Kunststoffstopfen in die Hülse. Die Verarbeitung war hochwertig. Die starken Hülsen liessen sich wunderbar in gedeckte Stoppine einführen und durch die Länge der Hülsen auch gut befestigen. Ausserdem waren sie ideal zum Aufbringen auf die portugiesische Zeitzündschnur, die bei spanischen 9er Feuertopfbatterien vorgesehen ist und konnten mit einer kleinen Würgezange absolut rutschsicher befestigt werden.

Die elektrischen Kennwerte, laut Etikett waren: Brückenwiderstand = 1,9 Ohm , Gesamtwiderstand = 3,6 Ohm. Lagerung sollte bei einer T von 10-25 Grad C und einer maximalen Luftfeuchtigkeit von 75 % erfolgen. Das konnte ich natürlich nicht sicherstellen. Einige Jahre habe ich problemlos mit diesen Anzündern gearbeitet. 13 Jahre nach Herstellung fingen die Probleme an. Bei einem Feuerwerk konnte ich bei einer langen Front mit 5 Zündern keinen Durchgang messen. Also Drahtverbindung aufschneiden, Messleitung ziehen, messen, 1 x, 2 x, 3 x, 4 x, 5 x. Der Fehler lag im letzten (5.) Zünder. Von da an mußte ich jeden Anzünder vorher, einzeln messen, die Zünder in Widerstandsgruppen aufteilen und die ohne Durchgang verwerfen.

Der Ausschuß wurde mit der Zeit immer größer, sodaß sich der Aufwand nicht mehr lohnte. Glücklicherweise war der Bestand da schon fast völlig aufgebraucht. Beim abisolieren der Zünderdrähte konnte man Rost feststellen, der die Verkupferung unsichtbar machte, mit dem Messer aber leicht abgezogen werden konnte. Ich vermutete die Fehlerquelle an der Glühbrücke, das diese durch oxidative Prozesse in Verbindung mit dem Zündsatz durchtrennt wurde. Dies war nur eine Vermutung und leider habe ich in 20 Jahren niemanden kennen gelernt der bei dem Hersteller gearbeitet hat und technische Auskunft hätte geben können.

Fotos Schoenebeck Z

Im ersten Foto von links nach rechts: Bei diesen Anzündern wurden die Aluhülsen abgetrennt um die Zündpillen frei zu legen. Der 1. ist noch mit Zündpillenschutzhülle versehen. Diese kleinen, roten Kunstoffschlauch-Überzieher waren innen und außen gut mit Talcumpulver überzogen. Dies diente wohl der reibungsarmen, gefahrmindernden, leichteren Montage bei der Herstellung. Beim 2. ist der Schutzüberzieher entfernt und die komplette Zündpille, mit ihrem Schutzlacküberzug ist sichtbar. Beim 3. wurde der Zündpillensatz mit einem hydrophilen Lösungsmittel entfernt. Die Glühbrücke erkennt man in der Mitte zwischen den beiden Lamellen. Hier konnte kein Durchgang mehr gemessen werden. Dies ist die Zündpille an der die mikroskopischen Untersuchungen erfolgten. Beim 4. ist der größte Teil des Zündpillenkopfsatzes abgebrochen. Der Glühdraht ist sichtbar. Eine Messung ergab einen Widerstand von 2,5 Ohm mit 2 x 4 cm Draht. Nicht schlecht nach 25 Jahren. Beim 5., ganz rechts wurde der Zündkopf abgeflämmt. Der Satz war noch reaktionsfähig hatte aber bei weitem nicht mehr die ursprüngliche Zündkraft. Anhand des Fotos sieht man, das die Befestigung der Zünderdrähte an den Lamellenfahnen durch sehr saubere, gleichmässige Lötpunkte erfolgte, die selbst nach 25 Jahren noch gut aussehen.

Die gesamte Material-und Verarbeitungsqualität dieser Schönebeck elektrischen Anzünder kann man nur als sehr gut bezeichnen. Ich habe im pyrotechnischen Bereich noch nie etwas vergleichbar gutes gesehen. Die Glühbrücke auf halber Höhe zwischen den beiden Lamellen zu befestigen ist eine Spitzenidee. Der hauchfeine, empfindliche Glühdraht wird dadurch von 2 Seiten vor Beschädigung geschützt.

Die mikroskopische Untersuchung

Die ersten beiden Fotos eine komplett Ansicht der Zündpille ohne Zündsatz. Der Glühbrückendraht ist deutlich zwischen den beiden Pol-Lamellen sichtbar. Das dritte Bild ist eine Detailansicht der Glühbrücke. Der hauchfeine Draht weist weit weniger Oxidationsspuren auf als die Lamellen. Es sind sogar noch völlig blanke Stellen zu erkennen. Der Fehler liegt also nicht im Brückendraht. Die fast kreisförmige, schwarze Stelle unterhalb der Schnecke war wohl die ursprüngliche Stelle an der die Schnecke befestigt war.

Diese Fotos zeigen eine Detailansicht der linken Lamelle. Der Brückendraht tritt mittig aus dem Material heraus. Diese Lamellen bestehen aus 2 Teilen und der Glühdraht wurde zwischen diesen beiden Teilen eingelegt und die Hälften dann zusammen preßverschweißt. Links sieht man den Schmelztropfen des durch schweißen abgetrennten Widerstandsdrahtes. Die winzigen grünen, braunen, roten und weißen Kriställchen auf der Oberfläche sind durch Korrosion entstandene Reaktionsprodukte aus Metall-Wasser-Zündsatzbestandteilen.

Diese drei Fotos sind eine Ansicht auf die rechte Pol-Lamelle. Man sieht das das zu einer Schnecke aufgedrehte Ende des Widerstandsdrahtes mittig auf der Lamelle aufliegen. Direkt unter der Schnecke erkennt man den Schweißpunkt der Werkzeugspitze das den Glühdraht dort flach gedrückt hat. Ich vermute das der Zielpunkt der Werkzeugspitze die Schnecke ist. Sehr gerne würde ich die Maschine sehen, die das Ende des hauchfeinen Glühdrahtes zu einer Schnecke wickelt und dann aufschweißt ohne den Draht zu zerreissen.

Das linke Bild ist eine Ansicht der rechten Lamelle von innen (links) betrachtet. Hier nun erkennt man die Fehlerquelle. Der nur um ein paar tausendstel mm unterhalb der Schnecke liegende Schweißpunkt hatte zwar den hauchdünnen Glühdraht getroffen aber nur eine fragile elektrische Verbindung mit der Pol-Lamelle hergestellt. Die Korrosion der Lamellenoberfläche hat diese Verbindung dann gelöst. Das rechte Foto zeigt den gleichen Sichtwinkel wie beim ersten Bild. Hier erkennt man deutlich den 2-teiligen Schichtaufbau der Lamelle.

Das erste Foto ist eine Ansicht der Glühbrücke von hinten. Hier weisen die Pol-Lamellen weit weniger Korrosion auf. Die Ursache kenne ich nicht. Möglich wären unterschiedliche Metalle der beiden Lamellenhälften. Foto Nummer 2 ist noch einmal eine Draufsicht auf den Glühdraht von vorne. Die grünen Kriställchen oben sind wohl degenerative Reaktionsprodukte des Zündsatzes mit dem Lamellenmetall.

Das letzte Bild ist eine Detailansicht der rechten Pol-Lamelle. Deutlich zu sehen ist die fast runde, schwarze Stelle. Dies ist der ursprüngliche Befestigungspunkt des Glühdraht-Schnecken-Endes. Hier wurde die Lamelle durch die aufliegende Glühdrahtschnecke vor der direkten Einwirkung des Satzgemisches, geschützt und die oxidative Reaktion ist anders verlaufen. Daher die andersfarbige, schwarze Stelle. Der verhärtete Zündsatz hat das Brückendrahtende in dieser Position festgehalten, selbst nachdem sich die elektrische Schweißverbindung schon gelöst hatte.

Fehlerdiagnose

Die zwischen Zünderdrahtenden und Kunststoffisolierung eingedrungene Feuchtigkeit hat die Drahtendenoberfläche, für meist nur ein kurzes Stück, oxydiert. Dies bewirkte höchstens eine winzige Widerstandsänderung. Die über Jahre in die Zünderhülse eingedrungene Luft hat durch Kondensation (warm/kalt) Feuchtigkeit an den blanken Drahtenden der Zuleitungsdrähte abgelagert und diese rosten lassen. Diese Feuchtigkeit ist auch durch mikroskopische Risse in der Schutzlackierung des Zündkopfes in den Satz eingedrungen. Dieses wiederum hat eine starke Oxydationsreaktion mit dem Lamellenmetall hervorgerufen und die elektrische Verbindung mit der Glühbrücke stark gestört, worauf die sehr unterschiedlichen Widerstandswerte zurück zu führen sind. Diese Oxydation der Oberfläche der Pol-Lamellen konnte dann bis zum Ablösen des Widerstandsdrahtes am Schweiß-Befestigungspunkt führen, wie man anhand der Fotos sieht.

Die Mikroskopie hat sich sich in diesem Fall als ideales Diagnostik Werkzeug erwiesen. Ich bedanke mich bei der lieben Studentin die das hochsensible Gerät bedient und die Aufnahmen gemacht hat. Die Zündpille war freischwebend an einem Draht aufgehängt. Jeder Atemzug und jede Bewegung hat Schwingungen erzeugt die ein scharfes Bild zunichte machten. Auch das richtige Ausleuchten ist eine Kunst. Solche Mikrostrukturen sichtbar zu machen hat mir große Freude bereitet.

Autor dieses Artikels ist Pyromartin