СЕРДЕЧНИК ПУЛИ

Полезная модель относится к боеприпасам.
Уровень развития техники известен из следующих решений:
В изобретении №2247307 сердечник пули выполнен из твердосплавного материала группы WC-Co и содержит 5,6-10,2% кобальта. Недостатком решения является относительно высокая стоимость изделий, что связано с применением для изготовления дефицитного и дорогостоящего кобальта в качестве связующей фазы карбидов вольфрама.
В изобретении №2247308 сердечник пули также выполнен из твердосплавного материала группы WC-Co. Недостаток решения аналогичен указанному выше, т.е. относительно высокая пробивная способность сердечника обеспечивается достижением высокого предела прочности твердосплавного материала за счет использования дорогостоящих компонентов порошковых материалов, в частности кобальта Со.
Техническим результатом предлагаемого решения является снижение затрат (стоимости) на изготовление твердосплавного сердечника пули без снижения его пробивного действия.
Результат достигается за счет применения никеля Ni в качестве связующей фазы для карбидов вольфрама WC в твердосплавном материале сердечника пули. Никель дешевле кобальта и оптимизация его количества в твердосплавном материале обеспечивает необходимую пробивную способность сердечника. Эффект сохранения пробивной способности сердечника пули при некотором снижении предела прочности материала при замене кобальта на никель очевидно связан с двумя обстоятельствами:
1. При никелевой связке повышается микропластичность твердосплавного материала. Очевидно, это позволяет твердосплавному сердечнику в момент соударения с препятствием (стальным листом, отстоящим на некотором расстоянии) в меньшей мере дробиться на осколки (чем при кобальтовой связке, когда у материала микропластичность низкая, а микротвердость высокая). Это приводит к тому, что импульс энергии сердечника в момент соударения с препятствием не делится на основную часть и осколочные части, а целиком направлен на пробивание препятствия.
2. Никелевая связка обеспечивает необходимую пробивную способность твердосплавному сердечнику при благоприятной геометрии сердечника, в частности при заостренной его вершине. Очевидно, в этом случае деление сердечника на осколки в момент соударения минимально, что влечет за собой максимальное преобразование импульса энергии летящего сердечника в деформацию материала препятствия и его пробивание.
Таким образом, заявленный объект, как и прототип, выполнен из твердосплавного материала.
Однако заявляемый объект отличается тем, что в качестве связующей фазы твердосплавного материала содержит никель, в частности 4-10% никеля, остальное карбиды вольфрама, в том числе, если порошковая смесь для изготовления сердечника получена из лома твердого сплава.
Достижение технического результата ниже продемонстрирована примерами.
Пример 1. Брали сердечник пули одинаковой геометрии, а именно с плоским торцом головной части диаметром 2 мм. У прототипа твердосплавным материалом является ВК8, т.е. 8% кобальта, остальное - карбид вольфрама. У заявляемого объекта было соответственно 8% никеля.
Также брали аналогичные сердечники с заостренной вершиной, а именно вершина образована ломаной линией в виде двух отрезков, один из которых с осью сердечника составлял угол 50°, второй - 30°.
Каждый вид сердечника отстреливали с одного ствола тремя сериямим по 100 штук. Пробивное действие сердечников оценивали как процент сквозного пробития сердечниками стального листа толщиной 18 мм на расстоянии 100 метров. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Геометрия сердечника
Контролируемый параметр
Предлагаемый объект WC-Ni
Прототип WC-Со
Плоский передний торец
Пробивное действие, %
66 (60; 70; 70)
70 (70; 70; 70)
Заостренная вершина
Пробивное действие, %
90 (90; 90; 90)
86 (90; 90; 80)
Данные в таблице 1 приведены как среднее по трем сериям. Из таблицы видно, что разброс данных (приведены в скобках) незначителен и средняя величина пробивного действия у предлагаемого объекта и прототипа близки, в то время как стоимость предлагаемого объекта на 3% ниже, чем стоимость прототипа.
Данные таблицы 1 показывают, что технический результат достигнут, т.е. замена в твердосплавном материале кобальта на никель не привела к снижению пробивного действия (расхождение в первой строке незначительно, потому не принято во внимание). Более того, технический результат более очевиден для сердечника с заостренной вершиной.
Пример 2. Оценивали влияние никеля на достижение технического результата. В таблице 2 приведены данные по пробивному действию сердечников (с заостренной вершиной), отличающихся процентным содержанием никеля (остальное - карбид вольфрама).
Таблица 2
Контролируемый параметр
Содержание никеля, %
2
4
6
8
10
12
Пробивное действие, сквозное количество сквозных отверстий в стальной плите из 100 выстрелов (3 серии)
72
86
92
96
90
80
76
86
90
94
89
78
75
87
89
93
89
77
Так как ниже 80 сквозных пробитии не приемлемо, то из таблицы 2 следует, оптимальным содержанием связующей фазы в твердосплавном материале сердечника является 4÷10%.
Пример 3. Оценивали возможность еще большего снижения стоимости сердечника за счет получения сырья для твердосплавного материала из лома (отходов) твердого сплава. Для этого брали твердый сплав ВК4, подвергали его термообработке для получения спека, предварительно измельчали, извлекали кобальт, размалывали, определяли остаточное количество кобальта. Оно не превышало 1%. Вводили порошок никеля, перемешивали, т.е. получали порошковую смесь WC-Ni (с присутствием остатков кобальта менее 1%, т.к. добиться полного извлечения кобальта сложно и это ведет к дополнительным технологическим операциям, т.е. к росту стоимости сырья). Стоимость такого сырья оказывалась на 12-25% ниже, полученного из первичных материалов.
Затем изготавливали аналогичные твердосплавные сердечники, отстреливали серии, оценивали пробивное действие, таблица 3.
Таблица 3
Контролируемый параметр
Процентное содержание никеля
Состояние порошковой смеси
Получена из лома твердого сплава с извлечением кобальта и добавкой никеля
Получена готовой
Пробивное действие как количество сквозных отверстий в стальной плите из 100 выстрелов
4
84
86
89
6
91
90
89
92
90
8
92
94
94
10
89
90
87
88
Из данных таблицы 3 следует, что технический результат вполне приемлем и для случаев, когда порошковая компонента (карбид вольфрама) получен из лома твердого сплава, к ней добавлен никель и из этой порошковой смеси изготовлен твердосплавной сердечник пули.