СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВКИ КУМУЛЯТИВНОГО ЗАРЯДА Российский патент 2011 года по МПК F42B1/36 B21K21/10 B21D51/10 

Изобретение относится к боеприпасам и может быть использовано при изготовлении облицовок кумулятивных зарядов.

Известны способы изготовления облицовки кумулятивного заряда, описанные в патентах РФ №№2221211, 2237849.

Способ изготовления кумулятивных облицовок, охраняемый патентом РФ №2237849, включает получение листовой заготовки, ее деформирование с образованием конической формы и термообработку полученной заготовки конической формы, при этом листовую заготовку получают из прутка путем его деформирования осевым усилием пуансона с одновременным вращением прутка вокруг оси вместе с пуансоном, после чего производят двухстороннюю механическую обработку полученной листовой заготовки, при этом деформирование листовой заготовки с образованием конической формы осуществляют методом ротационной вытяжки, заготовку конической формы калибруют, а ее термообработку осуществляют отжигом в соляной ванне с выдержкой при температуре 270-280°С не менее 2 ч с последующим охлаждением вместе с печью или на воздухе до температуры окружающей среды.

Способ изготовления облицовки кумулятивного заряда, охраняемый патентом РФ №2221211, включает механическую обработку заготовки и отжиг, при этом в процессе механической обработки формируют дисковую заготовку с концентрическими выступами путем деформации с вращением исходной цилиндрической заготовки высотой, определяемой из соотношения

ε=(Н-h)/H·100%,

где

Н - высота цилиндрической заготовки,

h - высота получаемой дисковой заготовки,

ε - величина деформации, равная 85,

посредством вращения пуансона с, по меньшей мере, двумя концентрическими пазами, центрируют дисковую заготовку, удаляют зоны крупного зерна, после чего производят раскатку дисковой заготовки до получения требуемой формы детали, а отжиг осуществляют в два этапа, рекристаллизационным, при этом на первом этапе выдерживают полученную деталь в селитровой ванне при температуре 380-400°С в течение 15-20 мин с последующим охлаждением и мягкой механической калибровкой, на втором этапе выдерживают деталь при температуре 270-280°С в течение 2 ч. Цилиндрическую заготовку нарезают из прутка.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ изготовления облицовки кумулятивного заряда, включающий получение из исходной цилиндрической медной заготовки холодной осадкой дисковой заготовки, ее рекристаллизационный отжиг, механическую обработку, последующую раскатку дисковой заготовки на конусной оправке с получением заготовки в форме полого конуса и далее отжиг упомянутой заготовки в форме полого конуса (RU 2231739 С2, F42H 1/036, 27.06.2004, 2с.).

Указанные способы не обеспечивают получение микроструктуры, соответствующей предъявляемым современным требованиям к медным облицовкам по мелкозернистости и однородности микроструктуры. Важно отметить одну особенность всех вышеуказанных способов - изготовленная этими способами медная заготовка под раскатку в облицовку имеет сформированную микроструктуру с уже рекристаллизованными зернами и при раскатке (ротационном выдавливании металла) деформации подвергаются сформированные зерна микроструктуры металла. Кроме того, производится контроль микроструктуры медного круга по шкале III ГОСТ 21073.1-75. Кроме того, описанные выше способы существенно отличаются от заявленного способа.

Техническим результатом изобретения является получение медных облицовок с мелкозернистой и однородной структурой зерна не крупнее №8-10 по шкале III ГОСТ 21073.1-75 по сечению облицовки с достаточно высокой пластичностью, что позволит повысить стабильность и величину бронепробиваемости кумулятивных зарядов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления облицовки кумулятивного заряда, включающем получение из исходной цилиндрической медной заготовки холодной осадкой дисковой заготовки, ее рекристаллизационный отжиг, механическую обработку, последующую раскатку дисковой заготовки на конусной оправке с получением заготовки в форме полого конуса и далее отжиг упомянутой заготовки в форме полого конуса, осадку осуществляют по меньшей мере в два этапа с получением дисковой заготовки с микроструктурой металла, находящейся в деформированном состоянии, рекристаллизационный отжиг проводят по меньшей мере после первой осадки, исключая завершающую осадку; механическую обработку дисковой заготовки производят по ее толщине и диаметру; производят отжиг заготовки в форме полого конуса и контроль величины зерна в сечении вдоль образующей конической поверхности, после чего заготовку в форме полого конуса калибруют по внутренней поверхности, производя ее отпуск для снятия внутренних напряжений и осуществляют механическую обработку по наружной поверхности до заданных геометрических размеров облицовки кумулятивного заряда.

Предпочтительно осадку дисковой заготовки, по крайней мере, на первом этапе осуществлять при свободном уширении за один ход пресса.

Желательно рекристаллизационный отжиг дисковой заготовки осуществлять в селитровой ванне.

Целесообразно после завершающей осадки производить отжиг дисковой заготовки при температуре ниже начала процесса рекристаллизации.

Высоту исходной цилиндрической заготовки Н_о предпочтительно определять из выражения

85>(H_o-H₁)/H_o·100%,

где H₁ - заданная высота дисковой заготовки перед раскаткой.

Диаметр исходной цилиндрической заготовки под осадку D_o предпочтительно рассчитывать по равенству объемов цилиндрической заготовки (πD_o ²/4)·H₀ и дисковой заготовки после осадки перед раскаткой (πD₁ ²/4)·H₁ и определяют из выражения:

,

где

Н₀ - высота исходной цилиндрической заготовки,

H₁ - высота дисковой заготовки после завершающей осадки перед раскаткой,

D₁ - диаметр дисковой заготовки после завершающей осадки перед раскаткой.

Оптимально раскатку дисковой заготовки вести методом ротационного выдавливания.

Диаметр дисковой заготовки под раскатку облицовки D₂ рассчитывают по равенству объемов дисковой заготовки под раскатку (πD² ₂/4)·Н₂ и готовой детали облицовки с учетом назначенного припуска под механическую обработку по наружной поверхности (V+ΔV_{припуск}) и определяют из выражения:

,

где

V - заданный объем облицовки,

ΔV_{припуск} - назначенный объем припуска,

π=3,14,

Н₂ - толщина дисковой заготовки под раскатку, при этом толщину дисковой заготовки под раскатку можно определять опытным путем с учетом обеспечения при раскатке геометрических размеров облицовки по внутренней поверхности и необходимой толщины стенки для последующей механической обработки облицовки по наружной поверхности.

Оптимально отжиг заготовки конической формы после раскатки осуществлять в селитровой ванне.

Суммарная степень деформации металла заготовки конической формы после раскатки может составлять порядка 85-90%.

Для повышения обрабатываемости дисковой заготовки после завершающей осадки целесообразно производить снятие напряжений, при этом изменение микроструктуры круга с деформированными зернами не происходит.

Исходную цилиндрическую заготовку желательно получать из прошедшего отжиг медного прутка.

Пример осуществления способа для калибра 100 мм

Материал исходной заготовки - медный пруток ДКРХМ 50 НД M1Л ГОСТ 1535-91 или медный пруток ДКРХМ 50 НД Ml ГОСТ 1535-91.

Исходную цилиндрическую заготовку высотой (толщиной) Н_о=73±0,5 мм, диаметром D_o d=47_-0,5 мм, с фасками 1×45° и чистотой обработки R_z80 нарезают из указанного выше прутка и отжигают при температуре Т=450-470°С в течение 38-42 мин.

Затем для получения заготовки в форме диска исходную заготовку предварительно деформируют (первая холодная осадка) при свободном уширении за один ход пресса до высоты (толщины) Н=31±1 мм и диаметра D=74-84 мм. Холодную осадку осуществляют на КГШП модели К8544 усилием 25000 кН.

После первой осадки заготовку отжигают в селитровой ванне при температуре Т=450-470°С в течение 38-42 мин (рекристаллизационный отжиг).

Затем производят вторую холодную осадку при свободном уширении за один ход пресса до высоты (толщины) H₁=11_-0,5 ⁺¹ мм и диаметра не менее D₁=120 мм.

Высота исходной заготовки для получения заданной зернистости после последней осадки (перед раскаткой) должна удовлетворять требованию обеспечения степени деформации ε>85%.

Высоту исходной заготовки Но определяют из выражения

85>(H_o-H₁)/H_o·100%,

где H₁=11_-0,5 ⁺¹ - высота (толщина) получаемой дисковой заготовки перед раскаткой (требуемая, заданная высота дисковой заготовки после последней осадки перед раскаткой).

85>(Н_о-11)/Н_о·00%.

Отсюда высота исходной заготовки под осадки равна Н_о=73±0,5 мм.

Диаметр исходной цилиндрической заготовки под осадки рассчитывают по равенству объемов цилиндрической заготовки (πD_o ²/4)·H₀ и дисковой заготовки (πD₁ ²/4)·H₁ после осадки (после последней осадки перед раскаткой) и определяют из выражения:

(πD_o ²/4)·H₀=(πD₁ ²/4)·H₁,

где D_o - диаметр исходной цилиндрической заготовки,

Н₀=73 мм - высота исходной цилиндрической заготовки,

D₁=120 мм - диаметр дисковой заготовки после завершающей осадки (перед раскаткой),

H₁=11 мм - высота дисковой заготовки после завершающей осадки (перед раскаткой),

π=3,14

Отсюда исходный диаметр цилиндрической заготовки под осадки равен 47_-0,5 мм.

После завершающей осадки (перед раскаткой) рекристаллизационный отжиг не проводят или производят при температуре ниже начала процесса рекристаллизации (без изменения микроструктуры заготовки).

Для повышения обрабатываемости материала (медной дисковой заготовки) целесообразно произвести снятие напряжений при температуре Т=260-280°С в течение 14-16 мин, при этом изменение микроструктуры круга с деформированными зернами не происходит.

Контроль микроструктуры дисковой заготовки по шкале III ГОСТ 21073.1-75 после осадки и термообработки не производят.

Затем медную дисковую заготовку, полученную после завершающей осадки, подвергают механической обработке для получения заготовки под раскатку до толщины (высоты) Н₂=5_-0,5 мм и диаметра D₂=114_-0,5 мм и выполняют на ее поверхности пуклевку (выдавку) для центрирования заготовки на раскатном станке модели В-245.

Толщину дисковой заготовки под раскатку Н₂ определяют опытным путем с учетом обеспечения при раскатке геометрических размеров облицовки по внутренней поверхности и необходимой толщины стенки для последующей механической обработки облицовки по наружной поверхности.

Диаметр дисковой заготовки под раскатку облицовки D₂ рассчитывают по равенству объемов дисковой заготовки под раскатку (πD² ₂/4)·Н₂ и готовой детали (облицовки) с учетом назначенного припуска под механическую обработку по наружной поверхности V+ΔV_{припуск} и определяют из выражения:

(πD² ₂/4)·Н₂=V+ΔV_{припуск},

где D₂ - диаметр дисковой заготовки под раскатку облицовки,

H₂=5_-0,5 мм = толщина диска под раскатку облицовки,

V=37078 мм³ - заданный объем облицовки,

ΔV_{припуск}=13931,3 мм³ - назначенный объем припуска,

π=3,14.

Отсюда диаметр дисковой заготовки под раскатку облицовки равен 114.0,5 мм.

Раскатку дисковой заготовки осуществляют на конусной оправке, придавая ей форму полого конуса с интенсивным охлаждением СОЖ.

Затем заготовку конической формы отжигают при температуре Т=360-370°С в селитровой ванне в течение 15-20 мин и производят контроль микроструктуры от партии садки. Контролируют величину зерна в сечении вдоль образующей конической поверхности по шкале III в соответствии с приложением №1 к ГОСТ 21073.1-75. Суммарная степень деформации металла облицовки после раскатки должна составлять порядка 85-90%, а размер зерна - в микроструктуре №8-10 по шкале III ГОСТ 21073.1-75.

Далее заготовку конической формы калибруют по внутренней поверхности и производят отпуск для снятия внутренних напряжений при температуре Т=250-290°С в течение 110-130 мин, после чего осуществляют механическую обработку наружной поверхности заготовки конической формы, обеспечивая тем самым окончательные геометрические размеры облицовки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении облицовок кумулятивных зарядов. Из исходной цилиндрической медной заготовки холодной осадкой по меньшей мере в два этапа получают дисковую заготовку с микроструктурой металла, находящейся в деформированном состоянии. По меньшей мере после первой осадки, исключая завершающую осадку, производят рекристаллизационный отжиг дисковой заготовки. Указанную заготовку механически обрабатывают по ее толщине и диаметру. Далее производят ее раскатку на конусной оправке с получением заготовки в форме полого конуса. Полученную заготовку отжигают и осуществляют контроль величины зерна в сечении вдоль образующей конической поверхности. Затем заготовку в форме полого конуса калибруют по внутренней поверхности и производят ее отпуск для снятия внутренних напряжений. Далее осуществляют механическую обработку по наружной поверхности до заданных размеров облицовки кумулятивного заряда. В результате обеспечивается получение медных облицовок с мелкозернистой и однородной структурой и достаточно высокой пластичностью, что позволяет повысить бронепробиваемость кумулятивных зарядов. 11 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления облицовки кумулятивного заряда, включающий получение из исходной цилиндрической медной заготовки холодной осадкой дисковой заготовки, ее рекристаллизационный отжиг, механическую обработку, последующую раскатку дисковой заготовки на конусной оправке с получением заготовки в форме полого конуса и далее отжиг упомянутой заготовки в форме полого конуса, отличающийся тем, что осадку осуществляют по меньшей мере в два этапа с получением дисковой заготовки с микроструктурой металла, находящейся в деформированном состоянии, рекристаллизационный отжиг проводят по меньшей мере после первой осадки, исключая завершающую осадку, механическую обработку дисковой заготовки производят по ее толщине и диаметру, производят отжиг заготовки в форме полого конуса и контроль величины зерна в сечении вдоль образующей конической поверхности, после чего заготовку в форме полого конуса калибруют по внутренней поверхности, производят ее отпуск для снятия внутренних напряжений и осуществляют механическую обработку по наружной поверхности до заданных размеров облицовки кумулятивного заряда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадку дисковой заготовки по крайней мере на первом этапе осуществляют при свободном уширении за один ход пресса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рекристаллизационный отжиг дисковой заготовки осуществляют в селитровой ванне.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после завершающей осадки производят отжиг дисковой заготовки при температуре ниже начала процесса рекристаллизации.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что высоту исходной цилиндрической заготовки Н_о определяют из выражения:
85>(H_o-H₁)/H_o·100%,
где H₁ - заданная высота дисковой заготовки перед раскаткой.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр исходной цилиндрической заготовки под осадку D_o рассчитывают по равенству объемов исходной цилиндрической заготовки (πD_o ²/4)·H₀ и дисковой заготовки после осадки перед раскаткой (πD₁ ²/4)·H₁ и определяют из выражения:

где Н₀ - высота исходной цилиндрической заготовки;
H₁ - заданная высота дисковой заготовки перед раскаткой;
D₁ - диаметр дисковой заготовки после завершающей осадки перед раскаткой.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что раскатку дисковой заготовки ведут методом ротационного выдавливания.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр дисковой заготовки под раскатку облицовки D₂ рассчитывают по равенству объемов дисковой заготовки под раскатку (πD² ₂/4)·Н₂ и готовой детали облицовки с учетом назначенного припуска под механическую обработку по наружной поверхности (V+ΔV_{припуск}) и определяют из выражения:

где V - заданный объем облицовки;
ΔV_{припуск} - назначенный объем припуска;
Н₂ - толщина диска под раскатку,
при этом толщину дисковой заготовки под раскатку определяют опытным путем с учетом обеспечения при раскатке геометрических размеров облицовки по внутренней поверхности и необходимой толщины стенки для последующей механической обработки облицовки по наружной поверхности.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что отжиг заготовки конической формы после раскатки осуществляют в селитровой ванне.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарная степень деформации металла заготовки конической формы после раскатки составляет порядка 85-90%.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения обрабатываемости дисковой заготовки после завершающей осадки производят снятие напряжений без изменения микроструктуры с деформированными зернами.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходную цилиндрическую заготовку получают из прошедшего отжиг медного прутка.