ЗАГОТОВКА ДЛЯ ЗАЩИТНОЙ КОНСТРУКЦИИ ОБЪЕКТОВ СПЕЦТЕХНИКИ

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при производстве защитных конструкций, используемых в строительстве, авиации, судостроении, автомобилестроении, лифтостроении и т.д. Предполагаемое изобретение, в частности, относится к элементам защитных панельных многослойных конструкций.
Известен (см. патент США №6468671, заявитель Fritz Michael Streuber, опубл. 22.10.2002) элемент навесной или подвесной составной защитной панельной конструкции на основе пеноалюминия.
Основным недостатком аналога является сложное, трудоемкое изготовление опорного слоя и слоя защитного материала из двух- или трехслойного экструдированного материала, включающего слой прекурсора (смеси порошков алюминия или его сплава и порофора), нанесенного на опорный и/или внешний слои, которые образуют замкнутую панельную заготовку, и после вспенивания образующего внутренний пеноалюминиевый слой, что также не может быть технологичным, так как одновременное изготовление из двух- или трехслойного экструдированного материала заготовки не всегда осуществимо и каждое изделие требует специальной технологии изготовления с выбором необходимых материалов и формы внешней поверхности, соответствующей необходимой форме и размерам внутренней полости.
Наиболее близким аналогом является (см. патент США №5482533, заявитель Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha, опубл. 09.01.1996) элемент навесной и/или подвесной монтируемой составной защитной панельной конструкции на основе пеноалюминия, состоящий из установленного на анкерах на опорном слое алюминийсодержащего слоя во время предварительного монтажа, внешнего слоя, скрепленного с опорным слоем анкерами.
Основным недостатком элемента защитной панельной конструкции является сложность обеспечения гарантированного заполнения всей внутренней полости и достижения однородной плотности вспененного алюминийсодержащего слоя по ее объему.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности защиты поверхности от пробивания за счет обеспечения гарантированного заполнения и однородной плотности вспененного алюминийсодержащего слоя по всему объему внутренней полости защитной конструкции.
Технический результат достигается тем, что в заготовке для защитной конструкции объектов спецтехники, включающей прекурсор - заготовку, выполненную из смеси порошков матричного алюминия или его сплавов и порофора, размещенную на установочных бобышках и на закладных анкерах внутри полости, образованной внешним защитным слоем и опорным слоем, повторяющим по форме защищаемую поверхность, в соответствии с изобретением, прекурсор-заготовка имеет форму, аналогичную форме указанной полости.
Кроме того, технический результат достигается тем, что смесь порошков прекурсора-заготовки имеет следующий состав, вес.:
2
- порофор TiH - 1±0,2%, алюминиевый матричный сплав - остальное, а опорный слой, прекурсор-заготовка и внешний защитный слой скреплены крепежными штырями.
Выполнение прекурсора-заготовки по форме, аналогичной форме указанной внутренней полости позволяет заполнить пеноалюминиевым слоем весь объем полости равномерно, причем плотность вспененного слоя будет однородной по всему объему.
Предлагаемый состав смеси матричного алюминия и порофора позволяет получить наибольшую пластичность получаемого пеноалюминиевого слоя, что также обеспечивает гарантированное заполнение всего объема внутренней полости и повышение надежности защиты поверхности от пробивания.
Крепление опорного слоя, внешнего защитного слоя и прекурсора-заготовки крепежными штырями дополнительно обеспечивает гарантированное заполнение вспененным алюминийсодержащим слоем всего объема внутренней полости, так как при термической обработке возможно неуправляемое воздействие на опорный и внешний слои со стороны расширяющегося прекурсора-заготовки, а штыри предотвращают их взаимное смещение.
На фиг.1 показан разрез заготовки для защитной конструкции объектов спецтехники.
Заготовка для защитной конструкции объектов спецтехники состоит из опорного слоя 1, повторяющего защищаемый объект 2 (показан условно). На бобышках 3 и на закладных анкерах 4 установлена прекурсор-заготовка 5, имеющая форму, аналогичную форме внутренней полости 6, образованной опорным слоем 1 и внешним защитным слоем 7. Опорный слой 1, прекурсор-заготовка 5 и внешний защитный слой 7 скреплены крепежными штырями 8.
Во время предварительного монтажа на установочных бобышках 3 и на закладных анкерах 4, монтируют прекурсор-заготовку 5. При изготовлении прекурсора-заготовки проводят определение необходимой степени увеличения размеров прекурсора-порошковой заготовки при вспенивании матричного алюминия или его сплава, определение коэффициента объемного роста, как отношения объема прекурсора-порошковой заготовки, выполненной в виде компактируемой галеты, к объему внутренней полости 6. При этом учитывают необходимую толщину и геометрические размеры прекурсора-порошковой заготовки, пропорциональных коэффициенту объемного роста, для получения наиболее полного и равномерного заполнения внутренней полости 6 пеноалюминием. По полученным расчетным (или опытным) путем размерам изготавливают прекурсор-заготовку 5 из смеси порошков матричного алюминия или его сплавов и порофора.
Затем опорный слой 1, прекурсор-заготовку 5 и внешний слой 7 скрепляют крепежными штырями 8, а полученную замкнутую трехслойную конструкцию подвергают термообработке для осуществления процесса порообразования при температуре разложения порофора и охлаждают путем интенсивного теплоотвода, например, обдува с помощью вентиляторов. Внешний защитный слой 7 может быть выполнен из выбранного износостойкого и/или высокотвердого материала.
Алюминиевый матричный сплав и рецептура вспениваемой заготовки (галеты) выбираются из условия обеспечения наибольшей пластичности получаемого пеноалюминиевого слоя, так как высокая пластичность алюминиевой основы позволяет получить стойкую к динамическим воздействиям защитную конструкцию на основе пеноалюминия.
2
В качестве примера изготовлена защитная конструкция на основе пеноалюминия для установки на борту серийно изготавливаемого транспортного средства, в котором для производства пеноалюминиевого слоя использовалась смесь порошка алюминиевого сплава АВ87 (основа) и порофора (гидрид титана TiH) в количестве 1±0,1%.
Состав сплава
Содержание элементов %
AB87
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Ni
Ru
Al
0,49
0,31
2,33
0,27
1,62
0,002.
2,94
остальное
Размер частиц порошков сплава алюминия 125 мкм, гидрида титана 50 мкм (ТУ 14-1-2159).
Механические свойства полученного пеноалюминия:
- предел текучести -
σ<sub>02</sub>=35 Мпа
- модуль Юнга -
Е=160 Мпа.
Внешний слой защитной конструкции выполнен из листа ударопрочной стали 40 (Твердость НВ=217 ед. по Бринеллю).
Проведенные натурные испытания подрывом пеноалюминиевых плит в условиях полигона подтвердили эффективность предлагаемого технического решения.