STOPY METALI LEKKICH W WIELOWARSTWOWYCH PANCERZACH PASYWNYCH DLA POJAZDÓW WOJSKOWYCH



Podobne dokumenty
BADANIA BALISTYCZNE DEMONSTRATORÓW OPANCERZENIA DODATKOWEGO

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.

System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wirnikowych TNC 2010

ODKSZTAŁCENIA SPRYSTE W WYTŁOCZKACH Z BLACH SPAWANYCH LASEREM

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

Mikroprocesorowy regulator temperatury RTSZ-2 Oprogramowanie wersja 1.1. Instrukcja obsługi

Stopy tytanu. Stopy tytanu i niklu 1

Interfejs RS485-TTL KOD: INTR. v.1.0. Wydanie: 2 z dnia Zastępuje wydanie: 1 z dnia

ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

Eurokod 6 Projektowanie konstrukcji murowych Część 1-1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych

MASSONI f a b r y k a m e b l i

Instrukcja obsługi programu MechKonstruktor

PROWIZJE Menad er Schematy rozliczeniowe

WIATRAKOWIEC I-28 UKŁAD STEROWANIA

PROBLEMY NIEKONWENCJONALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH. Łódź maja 1995 roku BADANIA PORÓWNAWCZE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH

Promocja i identyfikacja wizualna projektów współfinansowanych ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

INSTRUKCJA MONTAŻU SYSTEMU OGRZEWANIA PODŁOGOWEGO T 2 RED

Spis treêci. 1. Wiadomości wprowadzające do technologii ogólnej.. 9

Opracowanie technologii wytwarzania rdzeni łopatek turbin gazowych i turbosprężarek metodą wtrysku wysokociśnieniowego

UCHWAŁA Nr 217 RADY MINISTRÓW. z dnia 24 grudnia 2010 r. w sprawie Krajowego planu gospodarki odpadami 2014

SPECYFIKACJA TECHNICZNA

ZASTOSOWANIE ANALOGII BIOLOGICZNEJ DO

Ustawienie wózka w pojeździe komunikacji miejskiej - badania. Prawidłowe ustawienie

Badania wybranych w³aœciwoœci mechanicznych wyrobów z poliamidów i innych tworzyw konstrukcyjnych (uzupe³nienie)

MATERIAŁOWO-TECHNOLOGICZNA ANALIZA NOWYCH MOLIWOCI PRODUKCJI DODATKOWEGO OPANCERZENIA SPRZTU WOJSKOWEGO

TYTUŁ DZIAŁU 01 OX SPIS TREŚCI LOGO 3 SYMBOLIKA MARKI 15 WERSJA PODSTAWOWA 3 WERSJE PODSTAWOWE: POZIOMA I PIONOWA 4 SIATKA MODUŁOWA 5

Instrukcja Laboratoryjna

Badania kompozytu wytworzonego w wyniku reakcji ciekłego Al ze stałym Ti

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

POPRAWKA do POLSKIEJ NORMY. PN-EN :2008/Ap2. Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 7 Projektowanie geotechniczne Część 1: Zasady ogólne

Objaśnienia. SuperLine

l.p. WYMIAR (mm) CIÊ AR ARKUSZA (kg/m)

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Nawierzchnie z SMA na mostach - za i przeciw

140 Maksymalna prędkość liniowa na sucho m/s 2,5 Współczynnik p x v. praca ciągła 1,0 praca okresowa 10,0 Temperatura pracy Współczynnik tarcia

MATERIAŁY Y BUDOWLANE

PROJEKT WYKONAWCZY. Adres obiektu: Konin, ul. Szarotki 1. Inwestor: Przedszkole Nr Konin, ul. Szarotki 1

Materiały informacyjne

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Plan rozwoju: Fundamenty lekkich konstrukcji stalowych

PROJEKT WYKONAWCZY KONSTRUKCJI

Raport z realizacji Planu działań na rzecz zrównoważonej energii (SEAP) dla Miasta Bydgoszczy na lata

OK Tigrod 1070 (OK Tigrod 18.01)*

Instrukcja montażu fasad słupowo-ryglowych.

WYJASNIENIA I MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

30/01/2018. Wykład VII: Kompozyty. Treść wykładu: Kompozyty - wprowadzenie. 1. Wprowadzenie. 2. Kompozyty ziarniste. 3. Kompozyty włókniste

Spis treści. 4 Spis treści. Zakres tematyczny: Beton i żelbet Technologia betonu 10-40

Wykład VII: Kompozyty. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

C5 - D4EB0FP0 - Informacje ogólne : Poduszki powietrzne INFORMACJE OGÓLNE : PODUSZKI POWIETRZNE

Nawiewniki wyporowe do wentylacji kuchni

STATUT ZESPOŁU SZKÓŁ W MIĘKINI

WPŁYW SIEDZISKA BALANCE CHAIR NA KRZYWIZNY KRGOSŁUPA OSÓB O PRAWIDŁOWEJ I NIEPRAWIDŁOWEJ POSTAWIE CIAŁA

MODELOWANIE FAZ ZNI ANIA I L DOWANIA SAMOLOTU BOEING ER PRZY U YCIU SZTUCZNYCH SIECI NEURONOWYCH

KARTA KATALOGOWA OPzS blok

Wykorzystanie energii słonecznej

INSTRUKCJA OBSŁUGI ORAZ MONTAŻU PANELOWY PROMIENNIK ELEKTRYCZNY. typu REL

INSTRUKCJA MONTAśU. Tunelu rozsączającego (PP) 300 litrów

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Załącznik nr 5b do SIWZ Załącznik nr 1 do umowy. Stawka VAT [%] ZP-P-I Cena jedn. Netto [PLN] Wartość netto [PLN] Wartość brutto [PLN]

Profesjonalna szóstka w sprawdzonych zastosowaniach

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

Sufity grzewczo-chłodzące Promienniki z płyt G-K. Ogrzewanie Chłodzenie Wentylacja Czyste powietrze

FILTRACJA STOPU AlSi9Mg (AK9) M. DUDYK 1 Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Akademia Techniczno - Humanistyczna ul. Willowa 2, Bielsko-Biała.

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Program SMS4 Monitor

Ceramika węglikowa w lekkich osłonach

RURY I ZŁĄCZKI. P. H. U. ADVISER ul. Szczepankowo 97 A, Poznań Tel./fax (61) , , biuro@phu-adviser.pl,

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: NIM MM-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Materiałoznawstwo metali nieżelaznych

M E R I D I A N. Sobota, 11 lutego 2006

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

13/42 OBRÓBKA CIEPLNA BRĄZU ALUMINIOWEGO KRZEPNĄCEGO POD CIŚNIENIEM

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

CYFROWY MIERNIK REZYSTANCJI UZIEMIENIA KRT 1520 INSTRUKCJA OBSŁUGI

REGULAMIN konkurs profilaktyczny pod hasłem Zdrowa adrenalina

Nr PL BauPVo (nr UE 305/2011)

Konstrukcja sterownika oparta na 32-bitowym procesorze

KARTA KATALOGOWA SERII CRISTAL

EKSPERTYZA TECHNICZNA

Szkolenie dla szkolnych koordynatorów programu ARS, czyli jak dbać o miłość? Edukacja zdrowotna, jako skuteczne narzędzie w profilaktyce uzależnień"

INSTRUKCJA MONTAŻU, UŻYTKOWANIA. i KONSERWACJI. Sp. z o.o. System mocowań: Uwaga: ul. Ziejkowa 5, Gostynin,

Opis techniczny: krzeseł obrotowych i konferencyjnych oraz foteli obrotowych gabinetowych, siedziska z oparciem i podnóŝka.

888 A 888 V 1. ZASTOSOWANIE 2. BUDOWA GENERATOR NAPIĘCIA 3-FAZOWEGO L2 L3 N PE

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

PROJEKT TECHNICZNY POJEMNIKA NA ŚMIECI Z ZABEZPIECZENIAMI PRZECIW NIEDŹWIEDZIOM W RAMACH PROJEKTU NR POIS /10

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

W Y B R A N E P R O B L E M Y I N Y N I E R S K I E STANOWISKO DO BADANIA ODKSZTAŁCE DYNAMICZNYCH, ZJAWISKO DELAMINACJI

Harmonogramowanie projektów Zarządzanie czasem

DOKUMENTACJA TECHNICZNA RUROWEGO PRZERYWACZA PŁOMIENIA DETONACJI

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

Setki zastosowań ALLU na całym świecie

REGULAMIN przeprowadzania okresowych ocen pracowniczych w Urzędzie Miasta Mława ROZDZIAŁ I

Przepływomierz MFM 1.0 Nr produktu

GDYNIA moje miasto. Księga Znaku Promocyjnego

Badania (PN-EN A1:2010) i opinia techniczna drzwi zewnętrznych z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną systemu BLYWEERT TRITON

DZIAŁALNOŚĆ SPÓŁEK Z UDZIAŁEM KAPITAŁU ZAGRANICZNEGO W WOJEWÓDZTWIE ŁÓDZKIM W 2009 R.

EGZEMPLARZ ARCHIWALNY

OPIS TECHNICZNY URZ DZE 1. ZESTAW ZABAWOWY

Metalurgia - Tematy Prac magisterskich - Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy, Odlewnictwa Metali Nieżelaznych

OLCZAK GEOL DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA REMONT ULICY KOŚCIELNEJ MIEJSCOWOŚĆ: WOŁOMIN WOJEWÓDZTWO: MAZOWIECKIE. opracowanie: GRUDZIEŃ, 2013r

Transkrypt:

Szybkobiene Pojazdy Gsienicowe (38) nr 3, 2015 Bartłomiej PŁONKA Krzysztof REMSAK Marek RAJDA Jacek WILCZEWSKI STOPY METALI LEKKICH W WIELOWARSTWOWYCH PANCERZACH PASYWNYCH DLA POJAZDÓW WOJSKOWYCH Streszczenie. W artykule przedstawiono przegld wyników prac badawczych realizowanych w Instytucie Metali Nieelaznych, Oddział Metali Lekkich (IMN OML), których celem było opracowanie konstrukcji oraz technologii wytwarzania pancerzy pasywnych. Przedstawiono wyniki bada paneli wytwarzanych na dwa sposoby. Pierwszy w technologii odlewania kokilowego i drugi poprzez łczenie poszczególnych warstw metodami klejenia i laminowania przy zastosowaniu ywic epoksydowych utwardzanych chemicznie lub termicznie. W obydwu technologiach testowano jak w pancerzach pasywnych sprawdz si stopy metali lekkich. Przeprowadzone badania ostrzałem modeli pasywnych pancerzy wykazały przydatno obydwu technologii oraz stosowania metali lekkich i uzyskano skuteczne zatrzymanie pocisków kalibru 7,62 mm i 12,7 mm typu B-32 dla rónych wariantów. Słowa kluczowe: metale lekkie, ceramika specjalna, pancerze. 1. WSTP W osłonach balistycznych, przeznaczonych do ochrony nieopancerzonych obiektów, takich jak helikoptery, pojazdy do przewozu osób i kosztownoci itp., niezwykle istotne jest uycie bardzo lekkich materiałów. Do takich materiałów nale: tkanina aramidowa lub wglowa, ceramika specjalna w postaci monolitycznych lub gradientowych płytek, stopy metali lekkich (np. stopy tytanu, aluminium lub magnezu), tworzywa sztuczne, ywice zbrojone włóknami. Wymienione materiały mog wystpowa jednoczenie w pancerzu wielowarstwowym, tworzc jego poszczególne warstwy. Niektóre materiały mog wystpowa kilkukrotnie, spełniajc róne role w zalenoci od miejsca ich wystpowania w pancerzu. Podstawowe zadania poszczególnych warstw takiego pancerza mona przedstawi w sposób nastpujcy: zewntrzne warstwy, penetrowane w pierwszej kolejnoci, powinny wywoła stpienie; i skruszenie ostrza pocisku, zmniejszenie jego prdkoci oraz zmian kierunku penetracji pocisku; wewntrzna warstwa lub wewntrzne warstwy pancerza powinny spowodowa w pocisku: pknicie i rozcalenie, zmian kierunku penetracji oraz radykalne wyhamowanie prdkoci pocisku; dr in. Bartłomiej PŁONKA, mgr in. Krzysztof REMSAK, in. Marek RAJDA - Instytut Metali Nieelaznych w Gliwicach, Oddział Metali Lekkich w Skawinie mgr in. Jacek WILCZEWSKI - Lubawa S.A, Ostrów Wielkopolski

124 Bartłomiej PŁONKA, Krzysztof REMSAK, Marek RAJDA, Jacek WILCZEWSKI tylna warstwa pancerza powinna spowodowa: całkowite wyhamowanie pocisku lub jego fragmentów, wychwycenie wszystkich jego odłamków oraz fragmentów pancerza [1, 2]. Pod koniec XX wieku pojawiło si zainteresowanie materiałami, które zaczto okrela jako wysokoodporne na uderzenie. Klasycznym przykładem był radykalny wzrost zdolnoci ochronnej pojazdów z pancerzem kompozytowym zawierajcym małogabarytow ceramik specjaln. Osłony z warstwami ceramicznymi maj wiksz - w porównaniu z homogenicznymi osłonami metalowymi - efektywno masow [2]. Oznacza to, e taki sam skutek, jeli chodzi o zatrzymanie pocisku, osiga si przy mniejszej masie pancerza. Warstwy ceramiki, mogce mie zastosowanie w pancerzach pasywnych mog by wykonane z materiałów typu Al 2 O 3, SiC, B 4 C, AlN itp. i wystpowa w postaci: monolitycznych płytek, gradientowych płytek lub kulek ułoonych jednowarstwowo lub wielowarstwowo. Moliwe jest równie zastosowanie nowego rodzaju spiekanych płytek z materiałów na bazie faz midzymetalicznych NiAl, wytwarzanych metod wysokotemperaturowej egzotermicznej reakcji syntezy proszków. Ceramika jako materiał konstrukcyjny osłon ma jednak i okrelone wady, a mianowicie zniszczenie materiału ceramicznego wystpuje podczas małych odkształce oraz jej wytrzymało na naprenia rozcigajce jest stosunkowo mała. Ze wzgldu na te ostatnie cechy ceramika jest stosowana w osłonach tylko w połczeniu z innymi warstwami, np. metalowymi. IMN OML posiada due dowiadczenie w zakresie bada i technologii wytwarzania metali lekkich. Główne prace były nakierowane na stopy aluminium i magnezu (głównie tworzywa do przeróbki plastycznej) [3,4]. Wiele z tych materiałów s szeroko stosowane w przemyle zbrojeniowym, ze wzgldu na swoje charakterystyczne właciwoci: korzystny stosunek wytrzymałoci do wagi, plastyczno oraz du odporno korozyjn. Podobnie jak kompozyty metalowe, ze wzgldu na kombinacj wytrzymałej, ale plastycznej metalowej osnowy i twardych niemetalicznych (ceramicznych) komponentów mog by uyte jako elementy pancerza kompozytowego. Stopy aluminium przeznaczone na pancerze mona zaklasyfikowa albo do grupy stopów niewymagajcych obróbki cieplnej: stopy serii 5XXX (AlMg) lub do grupy stopów wymagajcych obróbki cieplnej, lecz znacznie bardziej wytrzymałych: stopy serii 2XXX (AlCuMg), 6XXX (AlMgSi), 7XXX (AlZnMgCu) [5]. Korzystne właciwoci stopów aluminium kształtowane s za pomoc oddziaływania na ich mikrostruktur poprzez skład chemiczny, mikrododatki i obróbk ciepln. Podobnie jest ze stopami magnezu ale ze wzgldu na ich mał popularno badania ich stopów s w Polsce znacznie mniej zaawansowane i dopiero w ostatnich latach nabrały tempa. W ostatnich latach obserwuje si duy przyrost zapotrzebowania na stopy magnezu. Najpopularniejszymi obecnie stopami magnezu s stopy z aluminium, cynkiem i manganem. Głównymi odbiorcami tych stopów jest przemysł motoryzacyjny i lotniczy. Opracowane ju technologie wytwarzania wysokowytrzymałych stopów Mg przez IMN OML Skawina oraz uruchomienie pierwszej w kraju pilotowej linii wytwarzania tych stopów do przeróbki plastycznej stwarzaj warunki do rozwoju tych technologii w kraju [4]. Na pozostałe warstwy pancerza najlepiej nadaj si tworzywa sztuczne jak polietylen, laminaty zbrojone włóknami lub tkanin aramidow. Celem wszystkich bada było opracowanie konstrukcji oraz technologii wytwarzania materiałów wielowarstwowych o minimalnej masie i gruboci oraz o maksymalnym poziomie odpornoci na przebicie pociskami przeciwpancernymi AP (ang. armour piercing) typu B-32 kalibru 7,62 mm i 12,7 mm. Przedstawione testowane warstwy przeznaczone mog by do uycia w rónych dodatkowych pancerzach pasywnych do ochrony obiektów nieopancerzonych (helikopterów itp.) i opancerzonych (lekkich wozów bojowych, pojazdów rozpoznania, wsparcia

Stopy metali lekkich w wielowarstwowych pancerzach pasywnych 125 i specjalnego przeznaczenia oraz pojazdów cywilnych do przewozu VIP-ów i wartociowych ładunków). 2. MATERIAŁY DO BADA I TECHNOLOGIE ICH WYTWARZANIA Do projektowanego lekkiego warstwowego pancerza wykorzystano materiały, takie jak: stopy metali lekkich: tytanu, aluminium, magnezu; ceramik (np. Al 2 O 3, SiC, B 4 C, materiały na bazie faz midzymetalicznych NiAl); tkanin aramidow (np. kevlar); tworzywo polietylenowe; ywice epoksydowe zbrojone włóknami. W pracach projektowych uwzgldniono róne warianty kolejnoci i gruboci poszczególnych warstw pancerza. Z racji prowadzonych w dalszym cigu prac badawczo-rozwojowych nad lekkimi wielowarstwowymi pancerzami nie podaje si dokładnego opisu technologii ich wytwarzania, jak równie ułoenia i gruboci materiałów składowych. Do bada zostały wykorzystane płytki ceramiki Al 2 O 3, SiC, B 4 C o grubociach od 6 do 12 mm. Ich podstawowe właciwoci zamieszczono w tablicy 1. Drug wan grup materiałów były stopy metali lekkich, czyli tytanu, aluminium i magnezu. Właciwoci mechaniczne stopów lekkich standardowych (powszechnie dostpnych) i specjalnych (opracowanych w IMN OML Skawina) podano w tablicy 2. Jako warstwy dodatkowe, np. w celu zespolenia całego pancerza, zastosowano ywic epoksydow zbrojon włóknami oraz w celu wyłapania ewentualnych odłamków testowano materiały, takie jak tkanina aramidowa, polietylen. Po wytypowaniu materiałów majcych wchodzi w skład warstwowego pancerza opracowano róne warianty paneli ochronnych, konfiguracji warstw dla rónych ich gruboci. Tablica. 1. Przykładowe właciwoci materiałów ceramicznych (dane producentów) Właciwoci Al 2 O 3 SiC B 4 C Gsto ( g/cm 3 ) 3,88 3,13 2,51 Współczynnik Poissona 0,31-0,34 0,14 0,18 Twardo ( GPa ) 14,4 23 30 Twardo (Knoop obcienie 100g) 1700 2300 2000 3500 2400 2800 Twardo HV 1 1350 1550 2200 2500 2300 2900 Wytrzymało na ciskanie ( MPa ) >2000 3900 3900 Wytrzymało na zginanie 4pt. ( MPa ) 320 380 425 W ramach bada została przeprowadzona analiza projektu pancerza warstwowego pod ktem technologii jego wykonania. Badania prowadzono na modelach wykonywanych w dwóch rónych technologiach, a mianowicie wytwarzanych poprzez odlewanie w kokilach metalowych oraz poprzez łczenie poszczególnych warstw za pomoc klejenia i laminowania

126 Bartłomiej PŁONKA, Krzysztof REMSAK, Marek RAJDA, Jacek WILCZEWSKI z uyciem ywic epoksydowych utwardzanych chemicznie lub termicznie. Panele odlewane projektowane były jako dodatkowy pasywny pancerz zewntrzny (na pancerz podstawowy), natomiast panele klejone i laminowane miały mie zastosowanie jako elementy pasywnego pancerza przestrzennego, niewymagajcego podparcia ani współdziałania z pancerzem podstawowym lub innym [6,7]. Rodzaj stopu Tablica. 2. Właciwoci mechaniczne stopów lekkich Typ stopu R p0,2 [MPa] Rm[MPa] A[%] Twardo [HB] [HV] Moduł Younga [GPa] AlZnCuMg 525 640 6 160 --- 66 Al AlCuMg 325 470 22,1 120 240 71 AlMg 221 327 19,3 110 200 72 Mg MgZn 270 320 23 77 155 36 MgAlZn 250 330 8 85 235 38 Ti Gr2 460 513 7 152 175 110 Ti Ti Gr4 660 737 11 220 253 107 Ti Gr5 1070 1087 3,6 319 351 105 AlZnCuMg 600 720 8 175 --- 68 Specjalne AlCuMg 420 530 17 125 --- 73 MgAlZn 280 360 10 92 --- 43 W pierwszym wariancie, zasadniczym celem było wytworzenie partii prototypowych paneli pancerza ze stopów Al i Mg zbrojonych płytkami ceramiki specjalnej oraz ze stopów na osnowie faz midzymetalicznych NiAl. Wykorzystujc specjalnie zaprojektowan kokil, odlewano płyty o wymiarach 300x300 mm i rónej gruboci (rys. 1A i 1B) wraz z płytkami ceramiki. Do odlania płyt wytypowano stop AlSi i MgAlZn. A B C D Rys.1. Odlany panel (A - widok z dołu i B - z góry). Wizualizacja laminatu wielowarstwowego (C) i wykonany panel wielowarstwowy

Stopy metali lekkich w wielowarstwowych pancerzach pasywnych 127 W drugiej fazie, analizie poddano materiały przewidziane w projekcie pancerza pod ktem moliwoci łczenia ich ze sob rónymi dostpnymi obecnie technologiami klejenia. W wyniku tej analizy przyjto, e do łczenia materiałów, np. płytki ceramicznej z metalem lekkim, tkanin aramidow lub polietylenem, zasadne bdzie zastosowanie kleju epoksydowego termoutwardzalnego lub chemoutwardzalnego. Do wykonania próbek klejonych przy uyciu kleju epoksydowego termoutwardzalnego zastosowany został proces autoklawowy, który jest nowoczesnym procesem, stosowanym w produkcji lotniczych struktur o wysokiej wytrzymałoci. Przy zastosowaniu obu rodzajów klejów epoksydowych (termo i chemoutwardzalnych) wykonano próbki paneli o wymiarach od 200x200 mm do 500x500 mm (rys. 1C i D). Wytworzone panele, według dwóch opracowanych technologii, przeznaczono do bada ostrzałem pociskami przeciwpancernymi AP typu B-32, które prowadzono w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia w Zielonce oraz w Wojskowym Instytucie Techniki Pancernej i Samochodowej w Sulejówku. 3. BADANIA OSTRZAŁEM PANELI OSŁON Modele pancerzy kompozytowych były ostrzeliwane pod ktem α=0 o od normalnej do powierzchni próbki. Ze wzgldu na charakter realizowanych bada (postawione wymagania), testów ostrzału nie prowadzono zgodnie z norm STANAG 4569. Pociski wystrzeliwane były z luf balistycznych kalibru 7,62 mm i 12,7 mm, które były instalowane na stendzie stałym (rys. 2A) lub mobilnym (rys. 2B). Badane modele montowane były do specjalnych ramek (rys. 2A i B) lub bezporednio na płycie RHA - w przypadku ostrzału pociskami kalibru 12,7 mm (rys. 2C). A B C Rys. 2. Widok stanowiska badawczego w WITU dla ostrzału pociskami kalibru 7,62 mm (A) i 12,7 mm (B) oraz panel odlewany przed ostrzelaniem, umieszczonych na płycie RHA (C) W badaniach zdolnoci ochronnej paneli pancerzy uyto nastpujcych pocisków: a. 12,7mm B-32 - o zdolnoci przebicia DP ref = 20 mm RHA [1,2] (v=817,5 m/s, m=48,2g, E=16106 J), b. 7,62x54R mm B-32/API- o zdolnoci przebicia DP ref = 10 mm RHA [1,2] (v=847,5 m/s, m=9,95g, E=3573 J), c. 7,62 x 39 mm API (V-695 m/s +20 m/s).

128 Bartłomiej PŁONKA, Krzysztof REMSAK, Marek RAJDA, Jacek WILCZEWSKI 3.1. Osłony odlewane W pierwszej kolejnoci badaniom zdolnoci ochronnej, na ostrzał pociskami kalibru 12,7 mm typu B-32, poddano modele pancerzy pasywnych wykonywane technik odlewania kokilowego z rónymi gatunkami ceramiki oraz rónymi jej konfiguracjami ułoenia i gruboci. Wszystkie próbki umieszczone były na blasze RHA o gruboci 9,6 mm. Uzyskane wyniki ostrzału przedstawiono w tablicy 3. Na rysunku 3 przedstawiono przykładowe zdjcia paneli po badaniach ostrzałem. Tablica. 3. Przykładowe wyniki ostrzału paneli odlewanych pociskiem kalibru 12,7 mm Rodzaj ceramiki i stopu osnowy Głboko odkształcenia lub penetracji RHA, [mm] Uwagi (wymiary, mm) Al 2 O 3 stop AlSi7 0,9 lad Ø 11, wzgórek 0,7 SiC stop AlSi7 0,4 lad Ø 15, wzgórek 3 AlN stop AlSi7 1 lad Ø 16, wzgórek 3,4 Al 2 O 3 stop MgAlZn 3,5 lad Ø 14, wzgórek 4,5 SiC stop MgAlZn 4 lad Ø 15, wzgórek 5 NiAl10Ni, stop AlSi7 i 9 9,6 przebicie NiAl10NiSi, stop AlSi7 3 niewielkie wybrzuszenie RHA NiAl10NiSi, stop AlSi9 4 niewielkie wybrzuszenie RHA NiAl10NiSi, stop AlSi12 NiAl10Ni, stop AlSi12 0 4 2 2 pocisk utkwił w panelu, pknicie; pocisk utkwił w panelu, panel pkł pocisk utkwił w panelu, pknicie; pocisk utkwił w panelu Rys. 3. Widok przodu i tyłu panelu nr 8 po uderzeniu dwoma pociskami oraz widok czci pocisku tkwicej w panelu Uzyskano zdolno ochronn na ostrzał 12,7 mm pociskami przeciwpancernymi AP (ang. armour piercing) typu B-32 dla paneli odlewanych ze stopów Al i Mg z płytkami Al 2 O 3, SiC, AlN oraz NiAl10Ni+ AlSi12 i NiAl10NiSi w osnowie stopów AlSi7, 9 i 12. Po przebiciu płytek, w tylnej czci panelu z reguły tkwiły czci pocisku o długoci ~ 2/3 pocztkowej długoci pocisku (rys 3). Umieszczenie tego typu paneli na płycie kadłuba (np.

Stopy metali lekkich w wielowarstwowych pancerzach pasywnych 129 o gruboci 9,6 mm) lekko opancerzonego pojazdu, moe ochroni go przed przebiciem 12,7 mm przeciwpancernymi pociskami B-32. 3.2. Osłony wytwarzane technikami klejenia i laminowania W kolejnych pracach przedmiotem bada były wielowarstwowe modele wytwarzane technikami klejenia i laminowania, które miały mie zastosowanie jako elementy pasywnego pancerza przestrzennego, niewymagajcego podparcia lub współdziałania z pancerzem podstawowym. Ze wzgldu na przewidywane zastosowanie ich głównie dla ochrony obiektów latajcych, due znaczenie przywizywano do uzyskania zakładanej odpornoci przy najmniejszej ich gruboci i masie. W badanych panelach stosowano małogabarytowe płytki ceramiczne Al 2 O 3, SiC oraz B 4 C (o gruboci 7-10 mm). W skład tych modeli wchodziły równie takie materiały jak klejona tkanina aramidowa, polietylen, stopy metali lekkich, ywice epoksydowe, prepregi wglowe, tkanina z włókna szklanego. Poniej na rysunkach od 4 do 7 przedstawiono przykładowe pozytywne wyniki z prób ostrzału, w podpisach zamieszczono informacje o materiałach tworzcych główne warstwy modeli oraz o całkowitej gruboci modelu i masie przypadajcej na 1m 2. Rys. 4. Panel pancerza z ceramik B 4 C (grubo - 20 mm, masa - 32 kg/m 2 ) przód i tył Rys. 5. Panel pancerza z ceramik SiC (grubo 20 mm, masa 38 kg/m 2 ) przód i tył Rys. 6. Panel pancerza z ceramik B 4 C (grubo - 15 mm, masa - 26k g/m 2 ) przód i tył Rys. 7. Panel pancerza z ceramik SiC (grubo - 15 mm, masa 30 kg/m 2 ) przód i tył W tablicy 4 przedstawiono zestawienie najkorzystniejszych modeli wielowarstwowych osłon dla jakich uzyskano odporno na ostrzał pociskami kalibru 7,62 mm nalecymi do poziomów II i III wg STANAG 4569.

130 Bartłomiej PŁONKA, Krzysztof REMSAK, Marek RAJDA, Jacek WILCZEWSKI Tablica. 4. Zestawienie paneli wielowarstwowych rónych konfiguracji Główne materiały tworzce panel Polietylen ywice epoksydowe, metale lekkie Ceramika Grubo całkowita [mm] pocisk kaliber 7,62x39 mm API (z poziomu II) Masa całkowita [kg/m 2 ] SiC 15 26 B 4 C 15 30 pocisk kaliber 7,62x54R mm B-32/API (z poziomu III) Tkanina aramidowa, ywice epoksydowe, metale lekkie Polietylen ywice epoksydowe, metale lekkie Al 2 O 3 20 44 Al 2 O 3 18 40 SiC 20 38 B 4 C 20 32 4. PODSUMOWANIE Prowadzone badania nad zastosowaniem rónych materiałów na osłony balistyczne jak metale lekkie, ceramika, tworzywa sztuczne, wykazały szerokie moliwoci stosowania ich w rónych konfiguracjach warstw. Z uzyskanych wyników bada ostrzałem wynika, e zastosowanie w modelach pancerzy stopów metali lekkich zarówno ogólnie dostpnych, jak i nowych, zaawansowanych daje dobre wyniki. Warunkiem jest odpowiednie dobranie stopu o załoonych właciwociach mechanicznych, gruboci i prawidłowe usytuowanie go w panelu wielowarstwowym. Spełnienie tych warunków pozwoli na zapewnienie odpowiedniej odpornoci balistycznej panelu, jak i jego wytrzymałoci na warunki eksploatacyjne. Zrealizowane do tej pory badania pozwalaj stwierdzi, i moliwe jest szersze stosowanie stopów metali lekkich w pancerzach. Obecnie realizowany jest kolejny projekt, który ma na celu dopracowanie technologii wytwarzania wielowarstwowych materiałów, z udziałem metali lekkich, a przeznaczonych na dodatkowe opancerzenie rónego typu pojazdów wojskowych. Stwierdzono, e najkorzystniejsze z punktu widzenia odpornoci na przebicie jest zastosowanie w przedniej warstwie ceramiki. Nastpnie warstwy z tworzyw sztucznych, metali lekkich, ywic zbrojonych (w odpowiednich konfiguracjach) a łczone w róny sposób poprzez zalewanie, klejenie winny spełnia funkcje pochłaniania energii oraz wychwytywania całego, wzgldnie rozczłonkowanego rdzenia pocisku przeciwpancernego wraz z resztkami pancerza. Zastosowanie w pancerzach pasywnych moe mie ceramika typu Al 2 O 3, SiC, B 4 C, AlN lub na bazie faz midzymetalicznych np. NiAl. Ceramika ta została przetestowana w rónych wariantach modeli pancerzy wielowarstwowych. Próby zastosowania nowych, syntetycznych materiałów, jak NiAl10Ni i NiAl10NiSi w odlewanych panelach ze stopu Al dały wynik pozytywny i zapewniły zatrzymanie pocisków kalibru 12,7mm typu B-32. Główn najskuteczniejsz warstw scalajc i przejmujc energi uderzenia pocisku okazała si warstwa bardzo lekkiego, a zarazem bardzo wytrzymałego polietylenu. Podobne właciwoci wykazuje wielowarstwowa tkanina aramidowa.

Stopy metali lekkich w wielowarstwowych pancerzach pasywnych 131 Osłony balistyczne wykonywane w technologii odlewania mog słuy jako dodatkowa ochrona dla transporterów i pojazdów specjalnych zabezpieczajc je przed pociskami przeciwpancernymi typu B-32 kalibru 12,7mm i wikszym. Natomiast lekkie osłony wielowarstwowe, oprócz zastosowania dla ochrony w obiektach latajcych (np. migłowcach) mog by stosowane dla pojazdów specjalnych, chronic je przed ostrzałem pociskami przeciwpancernymi kalibru 7,62 mm. 5. LITERATURA [1] Winiewski A.: Pancerze, budowa, projektowanie i badanie. Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa, 2001. ISBN 83-204-2609-X. [2] Winiewski A., urowski W.: Amunicja i pancerze. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom, 2001. ISBN 83-88001-58-2. [3] Senderski J., Lech-Grega M., Płonka B.: Studies of advanced technologies used in the manufacture of products from aluminium alloys, Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 56, 2011, s. 475-486. [4] Płonka B., Kut J., Korczak P., Lech-Grega M., Rajda M.: The influence of extrusion process parameters and heat treatment on the mechanical properties of high-strength magnesium alloy, Archives of Metallurgy and Materials, Vol 57, 2012, s. 619-626. [5] Senderski J., Płonka B.: Przetwórstwo Metali Plastyczno a struktura praca pod redakcj Eugeniusza Hadasika, Wydawnictwo Politechniki lskiej, Gliwice 2006, rozdział 8 pt.: Aluminium i stopy aluminium str. 185-214. [6] Płonka B., Senderski J., Wisniewski A.: Light metal-ceramic passive armour for specjal application, DEStech Publications Inc., Proceedings 26 th International Symposium on Ballistics, 2011, s.1576-1586 [7] Senderski J., Płonka B., Wisniewski A.: Multilayer metal-ceramic passive armour for helicopters and specjal vehicles, Biuletyn Naukowy WITU Problemy Techniki Uzbrojenia, Wyd. Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, Zeszyt 118, 2011, s. 57-64. LIGHT METAL ALLOYS IN MULTILAYER PASSIVE ARMOURS FOR MILITARY VEHICLES Abstract. The article presents an overview of the results of studies carried out at the Institute of Non- Ferrous Metals, Light Metals Division (OML IMN). The aim of the studies was to develop a design of passive armours and a technology for their manufacture. The results of studies of panels produced by two different manufacturing techniques are presented. The first manufacturing technique is permanent mould casting; the second consists in bonding of individual layers with adhesives and lamination using chemically or thermally cured epoxy resins. For both technologies, tests were made to check the applicability and behaviour of light metal alloys in passive armours. The tests under fire of passive armour models have demonstrated the usefulness of both technologies and the applicability of light metals. For different variants, an effective stopping of B-32 bullets calibre 7.62 mm and 12.7 mm was achieved. Keywords: light metals, special ceramics, armour.

132 Bartłomiej PŁONKA, Krzysztof REMSAK, Marek RAJDA, Jacek WILCZEWSKI Badania czciowo zrealizowano w ramach projektu nr DOBR-BIO4/024/13237/2013 pt. Dodatkowe modularne opancerzenie kołowych transporterów opancerzonych i platform gsienicowych finansowanego przez NCBiR w ramach 4 konkursu BiO, okres realizacji 2013-2016.