СЛОИСТАЯ ПЛИТА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ПРОТИВОПУЛЬНОЙ СВАРНОЙ БРОНИ

Полезная модель относится к области сварных броневых конструкций, в частности, из броневых плит, которые состоят из нескольких слоев алюминиевых сплавов различного состава, и может быть использована в машиностроении при создании объектов защиты от стрелкового оружия, осколков гранат и т.п.
Известна слоистая плита на основе алюминия (марка ПАС-1) для противопульной брони. Известная плита включает лицевой слой с твердостью не менее 165 единиц по Бринеллю и толщиной 75-90% толщины плиты из свариваемого алюминиевого сплава, содержащего цинк, магний, марганец, хром, титан, цирконий, медь, железо, кремний и примеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк 5,8-6,6; магний 3,0-3,7; марганец 0,07-0,15; хром 0,15-0,25; титан 0,03-0,10; цирконий 0,07-0,12; медь не более 0,20; железо не более 0,35; кремний не более 0,25; другие примеси не более 0,1; алюминий остальное. Плита также включает тыльный слой из известного свариваемого сплава системы Al-Zn-Mg с твердостью НВ=135-150 и толщиной 5-15% толщины плиты, а также 3 слоя из технически чистого алюминия, расположенные на внешних поверхностях лицевого и тыльного слоев, а также между ними. Толщина каждого слоя из технически чистого алюминия составила 1-3% толщины плиты.
(RU 2071025 С1, кл. F41H 5/04, опубл. 27.12.1996)
Известная слоистая плита обладает высокой бронестойкостью и устойчива к коррозионному разрушению под действием растягивающих напряжений, что обеспечено наличием тонких слоев из технически чистого алюминия - механического барьера распространению коррозионных трещин. Однако при эксплуатации слоистых плит в составе высоконагруженной сварной брони в условиях воздействия сред, обладающих повышенной агрессивностью, достигнутый уровень устойчивости к коррозионному разрушению является недостаточным.
КР
Целью полезной модели является разработка слоистой плиты на основе алюминия для противопульной сварной брони с повышенным уровнем бронестойкости и повышенным уровнем коррозионной стойкости плиты и ее сварных соединений. Техническим результатом является повышение бронестойкости слоистой плиты в составе сварной брони и уровня безопасных напряжений σ - показателя сопротивления плиты к коррозионному разрушению под действием растягивающих напряжений.
Сущностью полезной модели является слоистая плита на основе алюминия для противопульной сварной брони, включающая лицевой и тыльный слои из алюминиевых сплавов, причем лицевой слой выполнен толщиной 75-90% толщины плиты, тыльный слой - толщиной 4-15% толщины плиты, причем дополнительно включает тонкие слои толщиной 0,5-4% толщины плиты, расположенные между лицевым и тыльным слоями и на их внешних поверхностях и выполненные из алюминиевого сплава, содержащего цинк, кремний, марганец, железо, титан, а также примеси не более 0,05 мас.% каждая, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк 0,80-1,35; кремний не более 0,35; марганец не более 0,035; железо не более 0,40; титан не более 0,18; примеси не более 0,1; алюминий остальное, а, по меньшей мере, один из лицевого или тыльного слоев с твердостью не менее 170 единиц по Бринеллю выполнен из алюминиевого сплава, содержащего цинк, магний, марганец, хром, титан, цирконий, медь, железо, кремний, а также примеси не более 0,05 мас.% каждая, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк 4,7-7,2; магний 2,1-3,7; марганец 0,05-0,15; хром 0,12-0,25; титан 0,03-0,10; цирконий 0,05-0,12; медь не более 0,2; железо не более 0,35; кремний не более 0,25; примеси не более 0,1; алюминий остальное.
На фиг.1 представлена слоистая плита по полезной модели и ее сварное соединение с элементом из свариваемого алюминиевого сплава после натурных испытаний в составе изделия, где:
1 - сварная броня, состоящая из слоистой плиты и элемента из свариваемого алюминиевого сплава
2 - лицевой слой слоистой плиты;
3 - тыльный слой слоистой плиты;
4 - тонкий слой, расположенный на внешней поверхности лицевого слоя.
5 - тонкий слой, расположенный между лицевым и тыльным слоем;
6 - тонкий слой, расположенный на внешней поверхности тыльного слоя;
7 - элемент сварной брони из свариваемого алюминиевого сплава;
8 - сварной шов;
9 - трещина.
Слоистую плиту по полезной модели получают по серийной технологии изготовления плит типа ПАС: сборка пакета из листов соответствующих алюминиевых сплавов→нагрев→прокатка в размер→закалка→правка→финишная термообработка→обрезка кромок.
Для сравнительной оценки коррозионных и броневых свойств известной плиты и плиты по полезной модели были изготовлены плиты с номинальной толщиной 30 мм и листы толщиной 3 мм в состоянии Т1. Плиты использовались для определения бронестойкости, а плиты и листы - для изготовления образцов сварных соединений для ускоренных коррозионных испытаний. Сварку проводили сварочной проволокой свАМг6.
Лицевой и тыльный слои плит с твердостью 172 единиц по Бринеллю были выполнены из алюминиевого сплава, который содержал, мас.%: цинк - 6,8, магний - 2,7, марганец - 0,12, хром - 0,18, титан - 0,06, цирконий - 0,095, медь - 0,15, железо - менее 0,23, кремний - менее 0,15, другие примеси (кальций, натрий, медь, никель и другие - не более 0,005 мас.% каждая) не более 0,1, алюминий - остальное. Толщина лицевого слоя составляла 83% толщины плиты, толщина тыльного слоя составляла 8% толщины плиты. Тонкие слои толщиной 3% толщины плиты каждый, расположенные между лицевым и тыльными слоями и на их внешних поверхностях, были выполнены из алюминиевого сплава, содержащего, мас.%: цинк - 0,92, кремний - 0,15, марганец - 0,024, железо - 0,3, титан - 0,12, примеси (кальций, натрий, медь, никель и другие - не более 0,005 мас.% каждая) - не более 0,1, алюминий - остальное.
0
ПКП
КР
Сравнительные испытания проводили по стандартным методикам. Броневые свойства определяли путем обстрела пулей Бз калибра 7,62 мм. под углом α=0 (α - угол между траекторией пули и нормалью к плите) с определением предельной скорости кондиционных поражений (V). Сопротивление коррозионному разрушению сварных соединений проводили в соответствии с ГОСТ 9.019. Оценку сопротивления коррозионному разрушению проводили по величине уровня безопасных напряжений σ.
КР
Уровнем безопасных напряжений σ принимали уровень напряжений, при котором в испытуемых образцах (элементах конструкций и т.п.) не появлялись трещины в течение всего времени испытаний. Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.
Таблица
Характеристики
Слоистые плиты
Преимущество плит по полезной модели
Известные
По полезной модели
Бронестойкость V<sub>ПКП,</sub> м/сек.
730
780
выше на 6,8%
Уровень безопасных напряжений сварных соединений σ<sub>КР</sub>, МПа.
130
180
больше в 1,4 раза.
Уровень безопасных напряжений для плиты σ<sub>КР</sub>, МПа
180
250
больше в 1,4 раза.
Представленные результаты показывают, что слоистые плиты для противопульной брони по полезной модели по сравнению с известной плитой обладают более высокой бронестойкостью. Слоистые плиты и сварные соединения с их использованием также имеют значительное преимущество по сопротивлению коррозионному разрушению. Выход за предлагаемые пределы концентраций компонентов сплавов и пределы толщин слоев не обеспечивает достижение поставленного технического результата.