Способ изготовления облицовки кумулятивного заряда

Изобретение относится к способу изготовления облицовки кумулятивного заряда из меди, конструктивно имеющей хвостовую часть длиной до 150 мм, и применяемого в БЧ противотанковых ракет. Способ включает в себя следующие переходы: холодная штамповка заготовки круга диаметром 45 мм, длиной примерно 100 мм для получения хвостовой части с промежуточной термообработкой в соляной ванне; сферодвижная штамповка с промежуточной термообработкой в соляной ванне; прогрессивная раскатка на конусной оправке с приложением усилия в сторону, противоположную направлению вращения ракеты в полете; термообработка в соляной ванне; формовка в полиуретановую матрицу; механическая обработка в размер. Изобретение позволяет повысить эффективность действия облицовки в составе кумулятивного заряда за счет получения однородного зерна размером №6-7 шкалы III ГОСТ 21073.1-75 и снизить влияние собственного вращения кумулятивного заряда путем создания остаточных касательных напряжений и анизотропии свойств материала облицовки. 5 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к кумулятивным зарядам в частности к способу изготовления медных облицовок с микрокристаллической структурой.

Основными задачами, стоящими в рассматриваемой области техники и на решение которых направлено изобретение, является возможность изготовления кумулятивных облицовок с цельной хвостовой частью, повышения технологичности изготовления кумулятивных облицовок и обеспечение эффективности их использования в конструкциях кумулятивных зарядов.

Наиболее близким аналогом по количеству сходных признаков и решаемой задаче к новому техническому решению, касающемуся способа изготовления облицовки, является способ изготовления ассиметричной облицовки кумулятивного заряда по патенту РФ №2180723 (публикация от 20.03.02 г.). По данному патенту кумулятивная облицовка изготавливается из медной пластины методом ротационной вытяжки в два этапа с последующим рекристализационным отжигом после каждого этапа для восстановления микроструктуры и придания материалу исходной пластичности. В отличие от известных способов, включающих ротационную вытяжку в одну или более стадий и один рекристализационный отжиг, в данном патенте каждую стадию осуществляют в два этапа, меняя направление вращения заготовки на противоположное, при этом на обоих этапах обеспечивают одинаковое утонение заготовки, что создает условия равной деформации материала на каждом этапе, а ее рекристализационный отжиг проводят после каждого этапа. Операцию ротационной вытяжки выполняют при одинаковой скорости вращения заготовки и одинаковом усилии деформации. Для придания материалу заготовки необходимых пластических свойств заготовка после каждого этапа раскатки подвергается рекристализационному отжигу, восстанавливающему начальную пластичность материала и преобразующему крупные вытянутые в направлении деформации зерна в мелкие. Параметры рекристализационного отжига подбираются экспериментальным путем для каждого материала облицовки. Далее осуществляют доводку поверхности облицовки для дальнейшей прецизионной сборки кумулятивного заряда путем механической обработки наружной поверхности облицовки на станке до получения необходимой геометрии.

Недостатком данного способа является применение вытяжки в два этапа с последующим отжигом после каждого этапа, что усложняет технологию изготовления облицовки. Следует также отметить, что отжиг ведется в воздушной печи, что может приводить к обогащению меди кислородом.

Известны аналогичные решения, направленные на решение таких же задач, например способ изготовления кумулятивной облицовки и облицовка, изготовленная данным способом по патенту GB №2257497 (публикация от 13.01.93 г.). Облицовка кумулятивного заряда выполнена равнотолщинной, конусной, из медного сплава с содержанием кислорода 0,03% и размером зерен 15 мкм и меньше. Облицовку изготавливают в 4 стадии. Первые 3 стадии включают в себя холодную прокатку из бруска в пластину с последующим отжигом и получением заготовки с размером зерен 15 мкм. Из пластины путем ротационной вытяжки получают облицовку с требуемым размером. Далее выполняют рекристализационный отжиг при температуре 330°C и последующую доработку, например, абразивными средствами. Отжиг ведут в течение 1 часа в воздушно-циркуляционной печи.

Недостатком является пониженная эффективность действия кумулятивного заряда с использованием данной облицовки в связи с недостаточным качеством облицовки, связанная с использованием воздушно-циркуляционной печи, т.к. при использовании в качестве материала облицовки меди неизбежно происходит насыщение материала облицовки кислородом, что отрицательно сказывается на уровне бронепробития. Кроме того, имеет место неравномерность деформации кристаллической решетки по толщине облицовки.

Известна другая облицовка кумулятивного заряда и способ ее изготовления по патенту РФ №2253831 (публикация от 10.06.05 г.). Облицовка кумулятивного заряда согласно патенту содержит смесь порошка тяжелого металла и порошкообразного металлического связующего, причем указанная облицовка отформована в требуемую форму путем инжекционного формования и спекания. Предпочтительные формы облицовок включают в себя конические, двухконусные, тюльпанообразные, полусферические, круговые, линейные и воронкообразные.

Недостатком данных известных решений является невозможность получения равномерной плотности облицовки, связанной с технологией их изготовления.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является способ изготовления облицовки кумулятивного заряда, включающий получение из исходной цилиндрической медной заготовки холодной осадкой дисковой заготовки, ее рекристализационный отжиг, механическую обработку, последующую раскатку дисковой заготовки на конусной оправке с получением заготовки в форме полого конуса и далее отжиг упомянутой заготовки в форме полого конуса (RU 2231739 С2, F42H 1/036, 27.06.2004, 2 с.).

Указанные способы не обеспечивают получение микроструктуры, соответствующей предъявляемым современным требованиям к медным облицовкам по мелкозернистости и однородности микроструктуры. Важно отметить одну особенность всех вышеуказанных способов - изготовленная этими способами медная заготовка под раскатку в облицовку имеет сформированную микроструктуру с уже рекристализованными зернами и при раскатке (ротационном выдавливании металла) деформации подвергаются сформированные зерна микроструктуры металла.

Способ изготовления состоит из следующих этапов.

Из меди на ленточном автомате 370A CNC отрезать заготовку длиной, равной 99±0,5 мм, диаметром 45 мм, обработать заготовку подрезкой торцов в размер 98-0,35 мм и притупить кромки радиусом 0,2 мм.

Штамповать за 3 перехода заготовку на прессе гидравлическом ДГ2436А с формированием хвостовика и утолщения с пуклевкой под дальнейшую обработку.

Между переходами и после заготовка подвергается промывке, термообработке (отжиг при температуре 400-420°C в течение 90 минут в селитровой ванне) и осветлению.

Выполнить сферодвижную штамповку для окончательного формирования заготовки «грибок» для последующей ротационной вытяжки диаметром 150 мм и углом раскрытия 145° (внутренний угол).

После штамповки производится отжиг в бескислородной среде в селитровой ванне при температуре 400-420°C в течение 90 минут с последующим охлаждением в воде.

Далее произвести ротационную вытяжку на станке Leifeld ST-400DK. Ротационную вытяжку производят двумя роликами на конусной оправке за один проход с вращением заготовки в одну сторону, при этом усилие раскатки прилагается против часовой стрелки (сторону, противоположную вращению кумулятивного заряда в реальной работе), при этом скорость подачи суппорта с раскатными роликами варьируется от 0,1 мм/об до 45-50 мм/об на разных участках конической части облицовки, при этом зерно материала заготовки дробится и достигается требуемая однородность структуры материала заготовки и реализуется задача взаимной компенсации собственного вращения кумулятивного заряда и вращения из-за возникновения остаточных касательных напряжений и анизотропии свойств материала кумулятивной облицовки, после ротационной вытяжки производится отжиг в селитровой ванне при температуре 400-420°C в течение 30 минут с охлаждением в воде.

Заключительными переходами изготовления кумулятивной облицовки являются калибровка в полиуретановую матрицу для получения требуемой конструкторской документацией точности размеров и механическая обработка на высокоскоростном прецизионном токарном станке РД/A-T-V3.

Т.о., заявляемый способ позволяет осуществлять серийное изготовление облицовок, использование которых в кумулятивных зарядах позволяет повысить бронепробитие.

1. Способ изготовления облицовки кумулятивного заряда, включающий изготовление медной заготовки длиной 98-0,35 мм, диаметром 45 мм и последующую ротационную вытяжку путем деформирования с помощью раскатных роликов при вращении заготовки вместе с оправкой с вращением заготовки в одну сторону, при этом усилие раскатки прилагают против часовой стрелки до придания ей формы оправки, отжиг в режимах: температура 400-420°C в течение 30 минут в селитровой ванне и последующую доводку поверхности облицовки для дальнейшей прецизионной сборки кумулятивного заряда, отличающийся тем, что до ротационной вытяжки из меди выполняют три перехода холодной штамповки с термообработкой между переходами, отжиг при температуре 400-420°C в течение 90 минут в селитровой ванне и после осветлением для формирования хвостовой части облицовки и утолщения с пуклевкой под дальнейшую обработку, последующей сферодвижной штамповкой и термообработкой, отжиг при температуре 400-420°C в течение 90 минут в селитровой ванне для формирования «грибка» для последующей ротационной вытяжки с частотой оборотов шпинделя 520 об/мин ступенчатой подачей суппорта от 0,1 мм/об до 45-50 мм/об на разных участках конической части облицовки, после чего доводку геометрии поверхности облицовки осуществляют в закрытом объеме путем приложения статического усилия через деформируемую матрицу.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе и после холодной штамповки отжиг ведут при температуре 400-420°C в течение 90 минут.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бескислородную среду в процессе отжига формируют с помощью селитровой ванны.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе предварительной холодной штамповки формируют хвостовую часть кумулятивной облицовки.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для формирования «грибка» под ротационную вытяжку используют сферодвижную штамповку.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе ротационной вытяжки скорость подачи суппорта с раскатными роликами варьируют от 0,1 мм/об до 45-50 мм/об на разных участках конической части облицовки.