CC BY
6
Sharov Vadim Arnoldovich, postgraduate, v.a.d.i.m@bk.ru, Russia, Shuya, Shuya branch of Ivanovo State University
УДК 621.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-178-181
ВАРИАНТ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КУМУЛЯТИВНЫХ ОБЛИЦОВОК ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
ВВ. Ерохин
Рассмотрена технология изготовления кумулятивных облицовок методом порошковой металлургии. Предложен метод распределения пористости по высоте кумулятивной облицовки путем дополнительной подпрессовки на стадии калибровки.
Ключевые слова: кумулятивная облицовка, прессование, спекание, пуансон, калибровка.
Средства поражения и боеприпасы кумулятивного действия применяются для поражения бронированных и легкобронированных целей, таких как танки, САУ, БМП, БТР, самолеты, вертолеты, подводные и надводные корабли, железобетонные сооружения, а также для разрушения грунтовых, ледяных, кирпичных и других типов комбинированных преград значительной толщины [1].
Технологии порошковой металлургии нашли свое применение при изготовлении кумулятивных облицовок (КО). Их эффективность зависит от свойств порошков и технологических процессов, применяемых при изготовлении. Одним из свойств порошков является химический состав, определяемый наличием примесей, также немаловажными свойствами являются: форма и гранулометрический состав порошка, насыпная плотность, текучесть, объем, плотность утряски и прессуемость. Комбинирование свойств порошков и разработка новых технологий изготовления приводят к получению высокоэффективных изделий. [2]
В частности, новая технология изготовления КО с применением методов порошковой металлургии, представляет собой последовательность следующих операций.
1. Приготовление шихты. Шихта для прессования изготавливается на основе порошковой меди с добавлением пластификатора. Пластификатор расплавляется и равномерно перемешивается, после чего шихта гранулируется до определенного размера. Все составляющие шихты: порошковая медь и пластификатор являются недефицитными сертифицированными материалами отечественного производства.
2. Прессование. Изготовление КО осуществляется методом холодного прессования порошковой смеси на специально разработанной пресс-форме. Уникальность этой пресс-формы заключается во вращающемся пуансоне матрицы (вкладыше). Вращение необходимо для поднятия порошковой смеси по стенкам пуансона центробежной силой. Гранулометрический состав порошковой смеси и обороты вращения пуансона подбираются таким образом, чтобы обеспечивать наиболее оптимальное распределение остаточной пористости по объему детали. Усилие прессования составляет 60±5 т.
3. Спекание. Режим спекания проходит в защитной атмосфере аргона с изотермической выдержкой, что обеспечивает получение механической прочности КО, что способствует облегчению дальнейших процессов транспортировки и сборки деталей. Спекание проводят в вакуумных печах.
4. Калибровка. После спекания необходимо провести процесс калибровки КО с целью достижения остаточной пористости не более 10 %, а также окончательной корректировки геометрических размеров и выполнения требований шероховатости поверхности. Калибровку производят в той же пресс-форме, что и прессование. Отличие только в отсутствии процесса вращения нижнего пуансона. Далее детали покрываются защитным лаком, и отправляются на снаряжение.
Системный анализ, управление и обработка информации
Процесс первого прессования осуществляется во вращающемся нижнем пуансоне. Формообразующая нижнего пуансона имеет рупороподобный вид. Такая форма характеризуется изменением (увеличением) диаметра внутренней поверхности с увеличением высоты (рис. 1). Раскручивание сыпучего материала в такой форме приводит к тому, что по мере увеличения высоты увеличивается линейная, и соответственно центробежная, скорость раскручиваемых частиц. Прессование деталей в таком пресс-инструменте естественно приводит к образованию градиента разноплотности материала по высоте.
Пористость материала КО оказывает существенное влияние на процесс обжатия облицовки и формирование кумулятивной струи. Причем это влияние проявляется неоднозначно. С одной стороны, относительно высокая пористость материала КО определенным образом сказывается на прочностных характеристиках облицовки: чем выше пористость, тем ниже прочностные характеристики. Данное обстоятельство соответственно влияет на характер обжатия КО продуктами детонации, с одной стороны, чем ниже прочность КО, тем интенсивнее осуществляется разгон ее элементов по направлению к оси симметрии изделия. С другой стороны, чем выше пористость, тем больше затрат энергии продуктов детонации на деформирование материла КО, что приводит к разогреву материала и снижению дополнительно ее прочностных характеристик. Поэтому окончательный вывод по назначению параметров пористости элементов облицовки можно сделать на основании проводимых экспериментальных исследований, направленных на оценку эффективности изделия в целом.
Следует также отметить, что пористость в материале КО распределена по высоте облицовке не равномерно в связи с этим на этапе производства необходимо осуществлять контроль за характеристиками пористости по высоте облицовки.
Для контроля изменения пористости материала по высоте КО разбивается на слои по схеме, представленной на рис. 2.
1/ СП 6
и сп 5
и сл 4
/ сл3
Н СЛ 2
_Кр_сп 1_
Рис. 2. Схема слоев облицовки
Пористость материала КО по слоям после первого прессования и спекания в защитной атмосфере, имеет разброс от 9,4 % до 17,4 %. Разница в 8 % между слоями не обеспечивает расчетных характеристик изделия и ее необходимо минимизировать. Для этого проводиться процесс калибровки спеченной детали. Калибровку проводят в статичном нижнем пуансоне первого прессования.
Эффективность и стабильность функционирования изделия будет зависеть от степени равномерности распределения пористости по высоте облицовки.
Для того, чтобы выровнять пористость материала по высоте облицовки, необходимо при операции калибровки выполнить дополнительную подпресовку наиболее пористой зоны детали (слои 2, 3 и 4). Для обеспечения дополнительной подпресовки указанных зон пуансон
первого прессования отличается от калибровочного пуансона таким образом, чтобы после первого прессования в проблемной зоне закладывалось большее количество материала. Это реализуется посредством изменения основных размеров, формирующих рупорную часть верхнего пуансона (рис. 3).
г
1 \ ■ж-
Рис. 3. Пуансон верхний
Для обеспечения наиболее выровненной пористости материала после операции калибровки было определено, что основные размеры, формирующие рупорную часть пуансона (Х, У, R) первого прессования должны отличаться от соответствующих размеров калибровочного пуансона на 2 % в сторону увеличения. Такое изменение смещает сам радиус и координаты его центра таким образом, что на первом прессовании толщина стенки облицовки градиентно увеличивается от 6-го слоя к 2-му на величину, достаточную, чтобы на операции калибровки реализовать дополнительную подпресовку наиболее пористой части. Результаты замеров пористости калиброванной детали по слоям имеют разброс от 3,1% до 6,7 %.
Выводом данной работы является усовершенствование технологического процесса изготовления КО, позволяющего снизить разброс значений пористости материала по высоте КО, что приводит к повышению эффективности изделия в целом.
Список литературы
1. Средства поражения и боеприпасы: Учебник / А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Грязнов и др.; Под общ.ред. В.В. Селиванова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 984 с.
2. Гропянов А.В., Ситов Н.Н., Жукова М.В. Порошковые материалы: учебное пособие/ ВШТЭ СПбГУПТД. СПб., 2017. 74.
3. Гиршов В.Л., Котов С.А., Цеменко В.Н. Современные технологии в порошковой металлургии: учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехи. Ун-та, 2010. 385 с.
Ерохин Владимир Викторович, первый заместитель главного конструктора, splav@tula.net, Россия, Тула, АО «НПО «СПЛАВ» им. А.Н. Ганичева»
A VARIANT OF THE TECHNOLOGY FOR OBTAINING CUMULATIVE FACINGS
FROM POWDER MATERIALS
V.V. Erokhin
The technology of manufacturing cumulative facings by powder metallurgy is considered. A method of porosity distribution over the height of the cumulative lining by additional sub-pressing on the calibration operation is proposed.
Key words: cumulative cladding, pressing, sintering, punch, calibration.
Erokhin Vladimir Viktorovich, First Deputy Chief Designer, splav@tula.net, Russia, Tula, JSC «NPO «SPLAV» named after A.N. Ganichev»
