СЕРДЕЧНИК БРОНЕБОЙНОЙ ПУЛИ

Полезная модель относится к боеприпасам, в частности к пулям автоматным и винтовочным, имеющим сердечник из твердого сплава с высоким пробивным действием.
1c
1/2
Известно техническое решение, принятое в качестве прототипа, в котором сердечник выполнен из твердого сплава с пределом прочности на сжатие более 4000 МПа, твердостью HRA не ниже 88,5 единиц, коэффициентом интенсивности напряжений К не ниже 8 МПа⋅м, имеет форму тела вращения в виде соединенных между собой головной части в виде конуса и хвостовой части в виде цилиндра, головная часть выполнена остроконечной, при этом остроконечная часть имеет скругление острия конуса до 0,33 мм, длина головной части составляет (0,7-2,1)d, длина сердечника составляет (l,95-5,55)d, хвостовая часть имеет фаску или радиус закругления до 0,15d, где d - диаметр сердечника пули, равный (0,6-0,95)D, где D - калибр пули, поверхность сердечника полностью или частично имеет шероховатость не хуже Ra 1,6, материал сердечника содержит от 6 до 9 мас. %, кобальта и/или никеля, остальное - карбид вольфрама, при этом количество зерен основной фракции карбида вольфрама с размером 1-2 мкм составляет не менее 60%, размер отдельных крупных зерен карбида вольфрама с размером зерен более 4-кратного превышения среднего размера зерна не допускается. Данное техническое решение оптимизировано по микроструктурным параметрам твердого сплава, из которого изготовлен сердечник (RU №2473042, МПК F42B 12/02, заявка 2011130938 от 25.07.2011).
Недостатком известного решения является недостаточная запреградная скорость сердечника при пробитии им металлической брони. Особенно это появляется при увеличении калибра пули, при этом сердечник остается не разрушенным. Остроконечный сердечник со скругленным острием конуса до 0,33 мм разрушает металлическую броню по механизму прокола с образованием отверстия за счет расплавления металла. При таком механизме разрушения металлической брони сердечник остается целым, но значительно снижается его запреградная скорость. Это обусловлено тем, что механизм пробития металлической брони проколом с образование отверстия за счет расплавления металла является энергоемким, практически вся кинетическая энергия сердечника при его соударении с броней расходуется на нагрев места соударения.
Задачей заявляемого технического решения является повышения поражающей способности сердечника.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении запреградной скорости твердосплавного сердечника при пробитии металлической брони и увеличении поражающего воздействия пули при выходе из брони.
1c
1/2
2
Указанный технический результат достигается заявляемым сердечником бронебойной пули, выполненным из твердого сплава с пределом прочности на сжатие более 4000 МПа, твердостью HRA не ниже 88,5 единиц, коэффициент интенсивности напряжений К не ниже 8 МПа * м, имеет форму тела вращения, состоит из головной части в виде конуса и хвостовой части в виде цилиндра, конус выполнен остроконечным, длина сердечника составляет (1,95-5,55)d, хвостовая часть имеет фаску или радиус закругления до 0,15d, где d - диаметр сердечника пули равен (0,6-0,95)D где D - калибр пули, поверхность сердечника полностью или частично имеет шероховатость не хуже Ra 1,6, при этом количество зерен основной фракции карбида вольфрама с размером 1-2 мкм составляет не менее 60%, размер отдельных крупных зерен карбида вольфрама с размером зерен более 4-х кратного превышении среднего размера зерна не допускается, при этом остроконечная часть конуса имеет скругление острия до 0,5 мм, длина конуса составляет (0,5-2,1)d, материал сердечника содержит от 3 до 10% масс, кобальта, остальное карбид вольфрама, имеет предел прочности при изгибе не менее 1740 Н/мм, поверхностный слой сердечника подвергнут поверхностно пластической деформации на глубину до 0,2 мм и сформированы напряжения сжатия, повышающие до 15% прочность при изгибе. Кроме этого остроконечная часть конуса сердечника имеет площадку диаметром до 1,5 мм.
Изготовление сердечника в виде тел вращения, соединенных между собой головной части в виде конуса и хвостовой части в виде цилиндра с оптимальными геометрическими размерами позволяет повысить кучность поражения при увеличении дальности. Оптимизация физико-механических свойств твердосплавного материала, из которого изготовляется сердечник с оптимальной макро- и микроструктурой позволяют сердечнику выдерживать высокие контактные нагрузки в момент соударения с броней. В точке контакта происходит значительное повышение температуры и давлений за короткий промежуток времени. Экспериментально установлено, что в месте контакта появляются области с сильно локализованной пластической деформацией, называемые плоскостями адиабатического сдвига (ПАС), в окрестностях которых концентрируется тепло. Быстрое деформирование металла приводит к локализованному нагреву контакта и катастрофическому разрушению брони в виде плавления. При недостаточной скорости соударения сердечника с поверхностью брони, сердечник может остаться в броне. Недостаток обусловлен не оптимальным соотношением геометрических параметров конусной части сердечника. Увеличение диаметра контакта приводит к появлению хрупкого разрушения тыльной стороны брони. Выполняя остроконечную часть конуса с скруглением острия до 0,5 мм мы получаем стабильные результаты по пробитию брони, так как каждый раз повторяется один и тот же механизм пробития с образованием ПАС в первой стадии пробития брони и хрупким разрушением тыльной стороны бронеплиты во второй стадии пробития плиты. Поверхностный слой сердечника подвергнут поверхностно пластической деформации на глубину до 0,2 мм и в поверхностном слое сформированы напряжения сжатия, которые значительно снижают процесс хрупкого разрушения сердечника. При реализации двойного механизма пробития не происходит хрупкого разрушения сердечника, он сохраняет свою форму, а реализация менее энергоемкого хрупкого разрушения на стадии выхода из брони сохраняет его кинетическую энергию, и, следовательно, запреградное поражающее действие.
Наиболее важным параметром, позволяющим сохранить высокую пластичность, является содержание кобальта и/или никеля и карбида вольфрама. Создание напряжений сжатия в поверхностном слое сердечника позволило расширить диапазон по содержание кобальта и/или никеля от 3 до 10 мас. % и остальное - карбид вольфрама.
На фигуре 1 представлена конструкция заявляемого сердечника. Сердечник состоит из головной части в виде конуса 1, его остроконечная часть имеет скругление острия 2 конуса до 0,50 мм. Хвостовая часть в виде цилиндра 3 имеет фаску 4 или радиус закругления, при этом длина головной части конуса 1 составляет (0,5-2,1)d, длина сердечника составляет (1,95-5,55)d, а фаска 4 или радиус закругления до 0,15d, где d - диаметр сердечника, a d в свою очередь равен (0,6-0,95)D где D - калибр пули, поверхность сердечника полностью или частично имеет шероховатость не хуже Ra 1,6, поверхностный слой 5 сердечника подвергнут поверхностно пластической деформации на глубину до 0,2 мм и сформированы напряжения сжатия, повышающие до 15% прочность при изгибе.
Для улучшения механических свойств твердых сплавов, главным образом твердости и трещиностойкости используются порошки карбида вольфрама с возможно меньшим размером частиц и новые методы консолидации, обеспечивающие высокую скорость спекания, и как следствие, высокую стабильность и однородность структуры материалов. Сердечник изготавливался методом порошковой металлургии из мелкозернистых вольфрамокобальтовых порошков. Спекание проводиться в две стадии: предварительное - с целью удаления пластификатора в водородной атмосфере и окончательное вакуумное при выбранных оптимальных технологических режимах. После проведения процесса спекания в камере при температуре порядка 1380°С поднималось давление до 30 бар. Спекание проводилось в печи VKPgr 50/90/50 фирмы Degussa. Поверхностно пластическая деформации на глубину до 0,2 мм и формирование напряжения сжатия в поверхностном слое сердечника происходит методом мокрой галтовки в галтовочном вибробарабане не менее 5 мин. В качестве галтовочных тел используются сердечники, а в качестве рабочей жидкости используется щелочное низкопенное моющее-обезжиривающее средство.
Для подтверждения высокого запреградного поражающего действия сердечника проводили следующие исследования.
Эксперимент проводился в сравнении с прототипом предлагаемого сердечника. В качестве пробиваемого материала использовался бронежилет 6Б12 и бронеплита из Ст. 3 ГОСТ 14637-89 толщиной 10 мм на удалении 150 метров, для оценки запреградного действия пули применялся пакет досок, с толщиной доски 25 мм расположенный за пробиваемой преградой. Определялось запреградное действие сердечника по глубине проникновения сердечника в пакет из досок после пробития преграды.
В таблице предоставлены результаты экспериментов.
Как видно из результатов эксперимента, предлагаемый сердечник имеет более высокое запреградное действие по сравнению с прототипом.