СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКИ ОСКОЛОЧНОГО БОЕПРИПАСА Российский патент 2001 года по МПК F42B12/24 B21K21/06 B21C37/20 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к снарядам, реактивным снарядам или минам с боеголовкой осколочно-фугасного действия, имеющей оболочку с насечками для равномерного дробления на осколки в виде канавок, углублений или прочих средств ослабления стенки, преимущественно спиральных рифлей внутри труб прессованием через матрицы.

Из патентной литературы известны разнообразные боеприпасы, оболочки которых оснащены продольными и поперечными рифлями на внутренней поверхности, образующими пилообразный профиль для заданного дробления на осколки (см., например, патенты RU 2080550 и 2080549, F 42 B 12/24, 1997 г.). Рифли формируют способом холодной обработки металла оболочки давлением послойно вдоль оси. При выдавливании каморы снаряда в матрице шлицы фигурного пуансона заполняются металлом оболочки, образуя углубления в виде треугольной пирамиды, а наклон стенки рифлей происходит на последующем деформировании оболочки в матрице без оправки.

Недостатком этой технологии является длительность цикла ступенчатого последовательного формирования пилообразного профиля внутренней поверхности корпуса боеприпаса.

Более эффективны по осколочному действию боеприпасы, оболочки которых на внутренней поверхности имеют сетку ромбических рифлений, не совпадающих с текстурой металла, ориентированной продольно при формировании пластической деформацией прутковых и трубных полуфабрикатов для последующей переработки в оболочки боеприпасов, которые описаны в патентах SU 473335, B 21 C 37/20, 1975 г. , US по нац.кл. 102-67 NN 3566794 от 02.03.71, 4068590 от 17.01.78, 3820464 от 28.06.74 и 3000309 от 19.09.61. Оптимально ориентированные (с наклонном формообразующих канавок к оси оболочки под углом 60 градусов) ромбические концентраторы разрушения оболочки формируют заданные по массе и аэродинамической форме поражающие элементы при разделении оболочки действием изнутри давления газообразных продуктов детонации взрывчатого вещества.

Известен способ изготовления спиральных встречно направленных рифлений на внутренней поверхности трубы по изобретению SU 473335, B 21 C 37/20, опубл. 05.06.75 в бюл. 22, заявитель японская фирма "Сумитомо Металл Индастриз Лимитед".

Этот способ используется для изготовления равнораспределенного ромбического профиля на внутренней поверхности оболочки осколочного боеприпаса посредством нанесения сетки спиральных конической формы рифлей и содержит последовательные операции редуцирования (объемной деформации металла давлением с уменьшением наружного диаметра обрабатываемой заготовки) путем протягивания трубы через меньшего диаметра две фильеры разного размера: с заготовки на полуфабрикат и далее на калибр готового изделия.

Трубчатую заготовку и полуфабрикат для второй операции протягивания через фильеры устанавливают на спиральных выступах коротких оправок (центрального инструментального стержня). Спиральные выступы обеих оправок равномерно расположены на их боковых поверхностях и имеют противное направление.

При редуцировании фильеры, закрепленные в жестко связанных со станиной оборудования обоймах, неподвижны, а оправки свободно поворачивается, так как их несущий стержень связан с механизмом вращения, включающим упорный подшипник и средство регулирования положения оправок.

При волочении захватами труба обжимается в волоке (фильере), вращая оправку, при этом на ее спиральных выступах формируются внутри трубы спиральные канавки - рифли. Осевым перемещением обрабатываемой трубы свободно вращается волока и принудительно поворачивается центральный инструментальный стержень, при этом не перемещаясь в осевом направлении относительно друг друга.

Наличие осевого тягового усилия при радиальном течении металла на обжиме трубы приводит к смятию боковых поверхностей формируемых рифлей и появлению на их вершинах заусенцев в зазоре между внутренним диаметром заготовки и наружным диаметром выступов оправки, необходимом для компенсации прогиба консольного крепления оправки в опорном подшипнике, для устранения которых требуются доделочные механические операции.

По известному способу невозможно изготовить оболочку с рифлениями внутри штучной заготовки типа стакан, имеющей гладкий поясок под резьбу для установки головного обтекателя.

Повышенный абразивный износ оправок от динамического трения выступов о напрессовываемый на оправку материал трубы при волочении увеличивает затраты на производство и потребительскую стоимость боеприпасов.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ изготовления оболочки осколочного боеприпаса, известный из источника: US 4774745, B 21 K 21/06, 04.10.88, стр. 1-8, фиг. 4.

В известном способе на внутренней поверхности оболочки выполняют ромбический профиль посредством нанесения сетки рифлей, содержащий последовательные операции обработки металла оболочки давлением в холодном состоянии.

Задачей, положенной в основу предложенного изобретения, является расширение технологических возможностей и упрощение способа изготовления осколочных оболочек боеприпасов с заданным дроблением.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления оболочки осколочного боеприпаса, на внутренней поверхности которой выполняют ромбический профиль посредством нанесения сетки рифлей, содержащем последовательные операции обработки металла оболочки давлением в холодном состоянии, согласно изобретению обработку металла оболочки осуществляют продавливанием последовательно через две фильеры разного диаметра с редуцированием трубчатой заготовки, которую предварительно устанавливают на равномерно расположенных спиральных выступах центрального инструментального стержня, имеющих противное направление, причем штучную трубчатую заготовку оболочки в фильеры подают без осевого перемещения относительно спиральных выступов с образованием гарантированного зазора между внутренней поверхностью оболочки и центральным инструментальным стержнем, при этом формируют рифли глубиной 0,25-0,55 толщины стенки трубчатой заготовки.

В конкретном варианте изобретения длина оправки со спиральными выступами на каждой операции редуцирования превышает длину трубчатой заготовки с противоположной фильере стороны на толщину не менее приращения длины оболочки при редуцировании или длину оправки со спиральными выступами выполняют равной длине трубчатой заготовки оболочки.

Отличительные признаки обеспечили расширение технологических возможностей способа, который, в частности, позволяет:
- с повышенной производительностью изготавливать осколочные оболочки из штучных трубчатых заготовок без механической доработки профиля ромбических рифлений каморы, пригодной для снаряжения взрывчатым веществом по различным технологиям;
- унифицировать производство конструктивно разных оболочек: с глухим дном, снабженным очком под капсюль-воспламенитель (так как между инструментальным стержнем и трубчатой заготовкой в работе нет продольных перемещений), с гладким пояском под резьбу для головного обтекателя (когда выбирают трубчатую заготовку и спиральные выступы равной длины) и в виде цилиндрического вкладыша-регулятора дробления наружного несущего корпуса боеприпаса (в случае, когда трубчатую заготовку устанавливают на спиральные выступы центрального стержня, превышающие ее по длине);
- исключить продольную деформацию боковых поверхностей формируемых спиральных канавок, которая образует заусеницы, чем повысить геометрическую точность и качество формы рифлей, выполняющих функции газового клина для продуктов детонации, что гарантированно дробит оболочку на заданное число осколков требуемой массы, обеспечивая расчетные скорость и угол разлета поражающих элементов:
- облегчить автоматический съем готовых оболочек за один рабочий ход прессового инструмента без дополнительных приспособлений, так как гарантированный зазор между центральным стержнем со спиральными выступами и обработанной трубчатой заготовкой минимизирует площадь их сцепления и необходимый крутящий момент для свинчивания оболочки с перемещающегося за матрицей стержня;
- повысить долговечность инструмента от исключения абразивного износа формообразующих выступов, так как отсутствует осевое взаимное перемещение при редуцировании трубчатой заготовки и оправки.

Выполнение глубины рифлей на внутренней поверхности оболочек размером 0,25-0,55 толщины стенки трубчатой заготовки соответствует теории и общепринятой практике эффективного заданного дробления.

При этом перемычка стенки трубчатой заготовки, формируемая углублениями рифлей больше 0,55 толщины оболочки боеприпаса, не гарантирует разделение ее по заданному ромбическому профилю, потому что вырождается действие так называемого газового клина продуктов детонации.

Перемычка стенки трубчатой заготовки под рифлями меньше 0,45 толщины оболочки не обеспечивает ее конструкционной прочности при выстреле и может быть причиной преждевременного разрыва, что исключает требуемое поле разлета с заметно меньшей скоростью осколков, блокирующихся в группы, снижающие эффективность основного действия боеприпаса.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, нового сверхэффекта как эффекта суммы, неприсущего признакам в разобщенности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, которые служат для иллюстрации способа и не ограничивают объема прав совокупности признаков формулы, где схематично изображены:
на фиг. 1 - фрагмент оболочки с внутренним ромбическим профилем, аксонометрия;
на фиг. 2 - рабочий узел протяжного станка;
на фиг. 3 - редуцирование с формированием гладкого пояска;
на фиг. 4 - то же, вторая операция формирования встречных рифлей;
на фиг. 5 - редуцирование стакана;
на фиг. 6 - редуцирование цилиндрического вкладыша.

Предлагаемый способ изготовления оболочки 1 осколочного боеприпаса, на внутренней поверхности которой выполнен ромбический профиль 2, образованный спиральными рифлями 3, имеющими противное направление (фиг. 1 и 4), осуществляют за две операции холодной обработки металла давлением на протяжном станке, инструментальный узел которого схематично представлен на фиг. 2.

В обойме 4 (фиг. 2), связанной со станиной 5 станка, укреплена матрица 6 с калиброванной под наружный диаметр обработанной трубчатой заготовки 7 фильерой 8. Центральный инструментальный стержень 9 со спиральными выступами 10 на его боковой поверхности (короткая оправка) установлен на толкателе 11 и опирается на пуансон 12. Спиральные выступы 10 конической формы с углом при вершине 60 градусов имеют расчетную высоту, чтобы зазор между рабочим диаметром фильеры 8 и вершиной выступов 10 составлял 0,45-0,75 толщины стенки трубчатой заготовки 7, где при редуцировании образуется несущая перемычка оболочки 1 боеприпаса.

За матрицей 6 в обойме 4 выполнено окно 13 выгрузки обработанных заготовок 7, а далее - съемник 14, свободно вращающийся на опорных подшипниках 15 станины 5.

Формирование ромбического профиля 2 внутри трубчатой оболочки 1 осуществляют последовательно за две операции редуцирования в матрицах 6, диаметр которых разнится на величину утонения наружного диаметра трубчатой заготовки 7 после первой операции, когда на внутренней поверхности заготовки 7 выдавливают радиальным течением металла равнораспределенные спиральные рифли 3 одного из направлений наклона к ее продольной оси.

Глубина рифлей 3 составляет 0,25-0,55 толщины стенки заготовки 7, в частности для оболочки 1 боеприпаса с толщиной стенки 4,0 мм она равняется 2,0 мм, при условии, что толщина трубчатой заготовки 7 во время редуцирования остается практически неизменной, потому что используется схема свободного радиального течения металла при редуцировании без оправки, так как между центральным инструментальным стержнем 9, несущим спиральные выступы 10, и обрабатываемой заготовкой 7 сохраняется гарантированный зазор 16.

Способ позволяет изготавливать рифления 3 на цилиндрических оболочках 1 с гладким пояском 17 (фиг. 3 и 4), который образуется осевым течением металла заготовки 7 навстречу усилию продавливания пуансоном 12, на оболочках 1 формы типа стакан (фиг. 5) и на всей протяженности внутренней поверхности цилиндрических оболочек 1 (фиг. 6), когда длина инструментального стержня 9 превышает длину заготовки 7, как минимум, на толщину ее осевого приращения при редуцировании.

После продавливания трубчатой заготовки 7 через фильеру 8 матрицы 6 пуансон 12 останавливается, а инструментальный стержень 9 с напрессованной на его выступы 10 заготовкой 7 подается в окно 13. При этом заготовка 7 упирается в торец съемника 14, а стержень 9 механизмом захвата (условно не показан на чертеже) перемещается вдоль оси.

Учитывая, что угол наклона спиральных рифлей 3 меньше угла трения сухого скольжения, происходит самоторможение трубчатой заготовки 7, фрикционно связанной со съемником 14, свободно вращающимся на упорных подшипниках 15. Центральный стержень 9 со спиральными выступами 10, кинематически связанными со сформированными рифлями 3, образуют ходовой винт, что позволяет свинтить заготовку 7 (гайку ходового винта) со спиральных выступов 10 поступательно перемещаемого центрального стержня 9.

Свободная от инструментального стержня 9 обработанная трубчатая заготовка 7 через окно 13 обоймы 4 выводится под действием гравитационных сил из рабочей зоны узла, механизмы которого возвращаются в исходное положение.

Далее полуфабрикат оболочки 1 после первой операции редуцирования с нанесенными спиральными рифлями 3 устанавливают в матрицу 6 меньшего диаметра фильеры 8 (фиг. 4) и аналогично проводят второе редуцирование, при котором формируют рифли 3 противного первому направления, образуя сетку ромбических осколочных элементов 2.

При опытной проверке предложенного способа были изготовлены на горизонтальном протяжном станке пробные партии оболочек с ромбическим профилем на внутренней поверхности. Из трубчатых заготовок размером 57х2,5 мм (сталь 10) и размером 65х4 мм (алюминиевый сплав АМг-2М) были получены оболочки размером 52х2,5 мм и 58х4 мм соответственно. Качество и геометрия рифлений соответствуют требованиям чертежей.

Подрывы полученных оболочек в бронекабине с уловителями осколков выявили, что их дробление происходит строго по спиральным рифлям, образуя поражающих элементы заданной фрагментации по форме и массе. Предложенный способ рекомендован для промышленного использования в серийном производстве разрабатываемых новых образцов более технологичных боеприпасов.

Предложенное изобретение неизвестно по доступным источникам информации уровня боеприпасной технологии, из которого явным образом не следует для специалиста по обработке металлов давлением, и может быть серийно воспроизведено на обычном оборудовании, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к снарядам, реактивным снарядам или минам с боеголовкой осколочно-фугасного действия, имеющей оболочку с насечками для равномерного дробления на осколки. Способ изготовления оболочки осколочного боеприпаса, на внутренней поверхности которого выполняют ромбический профиль посредством нанесения сетки рифлей, содержащий последовательные операции обработки металла оболочки давлением в холодном состоянии, продавливанием через две фильеры разного диаметра с редуцированием трубчатой заготовки, которую предварительно устанавливают на равномерно расположенных спиральных выступах центрального инструментального стержня, имеющих противное направление, причем штучную трубчатую заготовку оболочки в фильеры подают без осевого перемещения относительно спиральных выступов с образованием гарантированного зазора между внутренней поверхностью оболочки и центральным инструментальным стержнем, при этом формируют рифли глубиной 0,25-0,55 толщины стенки трубчатой заготовки. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей способа, сокращение производственного цикла и исключение доделочных операций. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Способ изготовления оболочки осколочного боеприпаса, на внутренней поверхности которой выполняют ромбический профиль посредством нанесения сетки рифлей, содержащий последовательные операции обработки металла оболочки давлением в холодном состоянии, отличающийся тем, что обработку металла оболочки осуществляют продавливанием последовательно через две фильеры разного диаметра с редуцированием трубчатой заготовки, которую предварительно устанавливают на равномерно расположенных спиральных выступах центрального инструментального стержня, имеющих противное направление, причем штучную трубчатую заготовку оболочки в фильеры подают без осевого перемещения относительно спиральных выступов с образованием гарантированного зазора между внутренней поверхностью оболочки и центральным инструментальным стержнем, при этом формируют рифли глубиной 0,25-0,55 толщины стенки трубчатой заготовки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длина оправок со спиральными выступами на каждой операции редуцирования превышает длину трубчатой заготовки с противоположной фильере стороны на толщину не менее приращения длины оболочки при редуцировании. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину оправки со спиральными выступами выполняют равной длине трубчатой заготовки оболочки.