Evoluții în domeniul materialelor pentru protecția soldaților și a vehiculelor
Articolul oferă o privire de ansamblu asupra materialelor și a combinațiilor acestora în contextul dezvoltării sistemelor de protecție.
Compartimentul dintre protecție și masă-volum-cost este întotdeauna constant pentru toate tipurile de armură, fie că este vorba de armură de corp sau de armură pentru vehicule, și nu există o soluție sau un material unic care să poată fi numit panaceu, motiv pentru care o astfel de gamă largă. în prezent sunt utilizate o varietate de materiale și combinațiile acestora
Armura este mai veche decât omenirea de milioane de ani și s-a dezvoltat în primul rând pentru a proteja împotriva fălcilor și ghearelor. Este foarte posibil ca crocodilii și țestoasele să inspire parțial o persoană să creeze elemente de protecție. Toate armă Energia cinetică, fie că este vorba despre un club preistoric sau un proiectil perforator, este concepută pentru a concentra multă forță într-o zonă mică, sarcina sa este să străpungă ținta și să-i provoace daune maxime. Prin urmare, sarcina armurii este de a preveni acest lucru prin devierea sau distrugerea bunului atacator și/sau dispersarea energiei de impact pe o zonă cât mai largă pentru a minimiza orice daune aduse forței de muncă, sistemelor de transport și structurilor pe care le protejează.
Armura modernă constă de obicei dintr-un strat exterior dur pentru a opri, devia sau sparge proiectilul, un strat intermediar cu „lucrare de rupere” foarte mare și un strat interior vâscos pentru a preveni fisurarea și fragmentarea.
Oțel
Oțelul, care a devenit primul material utilizat pe scară largă în crearea vehiculelor blindate, este încă solicitat, în ciuda apariției blindajului pe bază de aliaje ușoare de aluminiu și titan, ceramică, compozite cu matrice polimerică armate cu fibre de sticlă, aramid și ultra-înaltă moleculă. polietilenă de greutate, precum și materiale compozite cu matrice metalică.
Multe fabrici de oțel, inclusiv SSAB, continuă să dezvolte oțeluri de înaltă rezistență pentru o varietate de aplicații în care masa este critică, cum ar fi foile de protecție suplimentare. Armor grade ARM OX 600T, disponibil în grosimi de 4-20 mm, este disponibil cu o duritate garantată de 570 până la 640 HBW (abrevierea înseamnă Duritate, Brinell, Wolfram; un test în care o bilă de tungsten cu diametru standard este presată într-o probă). de material cu o forță cunoscută, apoi se măsoară diametrul depresiunii rezultate; apoi acești parametri sunt înlocuiți în formula, care vă permite să obțineți numărul de unități de duritate).
SSAB subliniază, de asemenea, importanța atingerii echilibrului corect de duritate și duritate pentru a oferi protecție împotriva pătrunderii și subminării. Ca toate oțelurile, ARMOX 600T este alcătuit din fier, carbon și o serie de alte componente de aliere, inclusiv siliciu, mangan, fosfor, sulf, crom, nichel, molibden și bor.
Există limitări ale tehnicilor de fabricație utilizate, mai ales când vine vorba de temperatură. Acest oțel nu este destinat unui tratament termic suplimentar, iar atunci când este încălzit la peste 170°C după livrare, SSAB nu își poate garanta proprietățile. Companiile care pot evita acest tip de restricție sunt susceptibile să atragă atenția atentă a producătorilor de vehicule blindate.
O altă companie suedeză, Deform, oferă piese din oțel blindat rezistent la glonț forjate la cald producătorilor de vehicule blindate, în special celor implicați în modernizarea vehiculelor comerciale/civile.
Spărgătoarea de foc dintr-o bucată Deform sunt instalate în Nissan PATROL 4x4, furgoneta Volkswagen T6 TRANSPORTER și camioneta Isuzu D-MAX, împreună cu o foaie de podea dintr-o singură bucată din același material. Procesul de formare la cald dezvoltat de Deform și utilizat în producția de table menține o duritate de 600HB [HBW].
Compania spune că poate restabili proprietățile tuturor oțelurilor blindate de pe piață și, în același timp, își poate păstra forma structurală, piesele rezultate fiind mult superioare modelelor tradiționale sudate și parțial suprapuse. În metoda dezvoltată de Deform, ștanțarea la cald este urmată de călirea și călirea tablelor. Datorită acestui procedeu, se pot obține forme tridimensionale care nu pot fi obținute prin ștanțare la rece fără obligatoriu în astfel de cazuri „sudurile care încalcă integritatea în punctele critice”.
Tablele de oțel forjate la cald Deform sunt utilizate pe mașinile BAE Systems BVS-10 și CV90 și de la începutul anilor 90 pe multe mașini Kraus-Maffei Wegmann (KMW). Se primesc comenzi pentru producerea plăcilor de blindaj tridimensionale pt rezervor LEOPARD 2 și mai multe foi de formă pentru mașinile BOXER și PUMA plus pentru mai multe utilaje Rheinmetall, inclusiv din nou BOXER, precum și o trapă pentru o mașină WIESEL. Deform funcționează și cu alte materiale de protecție, inclusiv aluminiu, Kevlar/aramid și titan.
În 2016, Deform a livrat clape antifoc dintr-o singură bucată pentru vehiculele Toyota LC200 clientului australian Craig International Ballistics
progres din aluminiu
În ceea ce privește vehiculele blindate, pentru prima dată armura de aluminiu a fost utilizată pe scară largă la fabricarea transportorului blindat M113, care a fost produs din 1960. Era un aliaj desemnat 5083 care conținea 4,5% magneziu și cantități mult mai mici de mangan, fier, cupru, carbon, zinc, crom, titan și altele. Deși aliajul 5083 își păstrează bine rezistența după sudare, nu este un aliaj tratabil termic. Nu are o rezistență la fel de bună la gloanțele perforatoare de 7,62 mm, dar după cum au confirmat testele oficiale, oprește gloanțele perforatoare de 14,5 mm în stil sovietic mai bine decât oțelul, economisind în același timp greutatea și adăugând rezistența dorită. Pentru un anumit nivel de protecție, tabla de aluminiu este mai groasă și de 9 ori mai rezistentă decât oțelul la o densitate mai mică de 265 r/cm3, rezultând o greutate redusă a structurii.
Producătorii de vehicule blindate au început curând să solicite armuri din aluminiu mai ușoare, mai puternice din punct de vedere balistic, sudabile și tratabile termic, ceea ce a determinat Alcan să dezvolte mai întâi aliajul 7039 și apoi 7017, ambele cu un conținut ridicat de zinc.
Ca și în cazul oțelului, ștanțarea și asamblarea ulterioară pot afecta negativ proprietățile de protecție ale aluminiului. În timpul sudării, zonele apropiate de sudură se înmoaie, dar rezistența lor este parțial restabilită datorită întăririi în timpul îmbătrânirii naturale. Structura metalului se modifică în zone înguste din apropierea sudurii, creând tensiuni reziduale mari în cazul unei erori de sudare și/sau asamblare. Prin urmare, tehnologia de fabricație trebuie să le minimizeze, în timp ce riscul de fisurare prin coroziune sub tensiune trebuie, de asemenea, redus la minimum, mai ales atunci când se preconizează că durata de viață de proiectare a mașinii va fi mai mare de trei decenii.
Fisurarea prin coroziune sub tensiune este un proces de inițiere și creștere a fisurilor într-un mediu corosiv care tinde să se agraveze pe măsură ce numărul elementelor de aliere crește. Formarea fisurilor și creșterea ulterioară a acestora are loc ca urmare a difuziei hidrogenului de-a lungul limitelor de cereale.
Determinarea susceptibilității la fisurare începe cu extragerea unei cantități mici de electrolit din fisuri și analiza acestuia. Testele de coroziune la efort la rate scăzute de deformare sunt utilizate pentru a determina cât de rău a fost atacat un anumit aliaj. Două probe sunt întinse mecanic (una într-un mediu coroziv, iar cea de-a doua în aer uscat) până când eșuează, apoi se compară deformația plastică în punctul de defectare - cu cât proba este întinsă mai mult înainte de defectare, cu atât mai bine.
Rezistența la coroziune sub tensiune poate fi îmbunătățită în timpul procesării. De exemplu, conform Total Materia, care se autointitulează „cea mai mare bază de date de materiale din lume”, Alcan a îmbunătățit performanța aliajului 40 de 7017 de ori în testele accelerate de coroziune prin coroziune. Rezultatele obținute fac, de asemenea, posibilă dezvoltarea unor metode de protecție împotriva coroziunii a zonelor structurilor sudate, în care este dificil să se evite tensiunile reziduale. Cercetările care vizează îmbunătățirea aliajelor pentru a optimiza caracteristicile electrochimice ale îmbinărilor sudate sunt în desfășurare. Lucrările la aliajele noi tratabile termic se concentrează pe îmbunătățirea rezistenței și rezistenței la coroziune a acestora, în timp ce lucrările la aliajele netratabile termic vizează înlăturarea limitărilor impuse de cerințele de sudabilitate. Cele mai puternice materiale aflate în dezvoltare vor fi cu 50% mai rezistente decât cea mai bună armură de aluminiu utilizată astăzi.
Aliajele cu densitate scăzută, cum ar fi aliajul aluminiu-litiu, oferă o reducere a greutății cu aproximativ 10% în comparație cu aliajele anterioare cu rezistență la glonț comparabilă, deși performanța lor balistică nu a fost încă evaluată pe deplin conform ghidului Total Materia.
Metodele de sudare, inclusiv cele robotizate, se îmbunătățesc și ele. Printre sarcinile de rezolvat se numără minimizarea aportului de căldură, un arc de sudare mai stabil datorită sistemelor îmbunătățite de alimentare cu energie și fire, precum și monitorizarea și controlul procesului de către sisteme experte.
MTL Advanced Materials a colaborat cu ALCOA Defense, un producător renumit de plăci de blindaj din aluminiu, pentru a dezvolta ceea ce compania descrie drept „proces de formare la rece fiabil și repetabil”. Compania observă că aliajele de aluminiu dezvoltate pentru aplicații de blindaj nu au fost proiectate pentru formare la rece, ceea ce înseamnă că noul său proces ar trebui să ajute la evitarea modurilor de defectare obișnuite, inclusiv fisurarea. Potrivit companiei, scopul final este de a permite proiectanților de mașini să minimizeze nevoia de sudare și să reducă numărul de piese. Reducerea cantității de sudură, subliniază compania, crește rezistența structurală și protecția echipajului, reducând în același timp costul de producție. Începând cu aliajul bine stabilit 5083-H131, compania a dezvoltat un proces de formare la rece a pieselor cu îndoiri de 90 de grade de-a lungul și peste granule, apoi a trecut la materiale mai complexe precum aliajele 7017, 7020 și 7085, obținând și rezultate bune. .
Sistemele de blindaj CAMAC de la Morgan Advanced Materials sunt realizate dintr-o combinație de ceramică avansată și compozite structurale.
Ceramica si compozite
Acum câțiva ani, Morgan Advanced Materials a anunțat dezvoltarea mai multor sisteme de blindaj CAMAS, care constau într-o combinație de ceramică avansată și materiale compozite structurale. Linia de produse include armuri cu balamale, căptușeli anti-fragmentare, capsule de supraviețuire realizate din compozite structurale pentru a înlocui corpurile metalice și pentru a proteja modulele de arme, atât locuibile, cât și nelocuite. Toate pot fi adaptate la cerințe specifice sau realizate la comandă.
Oferă protecție NATO STANAG 2 Nivelurile 6-4569, împreună cu performanță în mai multe loviri și reducerea greutății (compania spune că aceste sisteme cântăresc jumătate mai mult decât produsele similare din oțel), precum și adaptare la amenințări, platforme și sarcini specifice. Garniturile anti-fragmentare pot fi realizate din panouri plate cu o greutate de 12,3 kg pentru a acoperi o suprafață de 0,36 m2 (aproximativ 34 kg/m2) sau fitinguri solide cu o greutate de 12,8 kg pentru 0,55 m2 (aproximativ 23,2 kg/m2).
Proiectată pentru platforme noi și modernizate, armura suplimentară oferă aceleași capacități la jumătate din greutate, conform Morgan Advanced Materials. Sistemul patentat oferă protecție maximă împotriva unei game largi de amenințări, inclusiv arme de calibru mic și mediu, dispozitive explozive improvizate (IED) și grenade propulsate de rachete, precum și performanță multi-lovitură.
Un sistem de blindaj „semistructural” cu rezistență bună la coroziune este oferit pentru modulele de arme (în plus față de aplicațiile pe aer și pe mare) și, împreună cu reducerea greutății și reducerea la minimum a problemelor cu centrul de greutate, creează mai puține probleme EMC decât oțelul.
Protejarea modulelor de arme este o problemă deosebită, deoarece acestea sunt o țintă atractivă, deoarece incapacitatea lor afectează drastic conștientizarea situației echipajului și capacitatea vehiculului de a face față amenințărilor apropiate. De asemenea, instalează optoelectronice „delicate” și motoare electrice vulnerabile. Deoarece sunt de obicei montate în partea de sus a vehiculului, armura trebuie să fie ușoară pentru a menține centrul de greutate cât mai jos posibil.
Sistemul de protecție a modulului de armă, care poate include sticlă blindată și protecție în partea superioară, este complet pliabil, două persoane îl pot asambla din nou în 90 de secunde. Capsulele compozite de supraviețuire sunt fabricate din ceea ce compania descrie drept „materiale unice durabile și compuși polimerici”, oferă protecție împotriva așchiilor și pot fi reparate pe teren.
Protecția soldaților
Sistemul de protecție a soldaților 3M Ceradyne SPS (Soldier Protection System) include căști și inserții în armătură pentru protecția trunchiului IHPS (Integrated Head Protection System) și VTP (Vital Torso Protection) - componente ESAPI (Enhanced Small Arms Protective Insert) - inserție îmbunătățită pentru protecția împotriva armelor de calibru mic) al sistemului SPS.
Cerințele IHPS includ o greutate mai ușoară, protecție pasivă a auzului și protecție îmbunătățită împotriva impactului. Sistemul include, de asemenea, accesorii precum o componentă a mandibulei de soldat, o vizor de protecție, o montură pentru ochelari de vedere pe timp de noapte, ghidaje pentru, de exemplu, o lanternă și o cameră și protecție suplimentară modulară antiglonț. Contractul, în valoare de peste 7 milioane de dolari, prevede furnizarea a aproximativ 5300 de căști. Între timp, peste 36 de truse ESAPI, inserții de armătură mai ușoare, vor fi livrate în baza unui contract de 30000 de milioane de dolari. Producția ambelor kituri a început în 2017.
Tot în cadrul programului SPS, KDH Defense a selectat materiale Honeywell SPECTRA SHIELD și GOLD SHIELD pentru cinci subsisteme, inclusiv subsistemul TEP (Torso and Extremity Protection) pentru protecția trunchiului și a membrelor care urmează să fie furnizate proiectului SPS. Sistemul de protecție TEP este cu 26% mai ușor, ceea ce reduce în cele din urmă greutatea sistemului SPS cu 10%. KDH va folosi material SPECTRA SHIELD pe bază de fibră UHMWPE și material GOLD SHIELD pe bază de fibre de aramid în propriile produse pentru acest sistem.
fibra SPECTRA
Honeywell utilizează un proces patentat de filare și filare a fibrelor polimerice pentru a încorpora materia primă UHMWPE în fibra SPECTRA. Acest material este de 10 ori mai puternic decât oțelul în greutate, are o rezistență specifică cu 40% mai mare decât cea a fibrei de aramid, are un punct de topire mai mare decât polietilena standard (150°C) și este mai rezistent la uzură decât alți polimeri precum poliesterul.
Materialul SPECTRA puternic și rigid prezintă o încordare mare la rupere, adică se întinde foarte puternic înainte de rupere; această proprietate vă permite să absorbiți o cantitate mare de energie de impact. Honeywell spune că compozitele din fibră SPECTRA se comportă foarte bine la impacturi cu viteză mare, cum ar fi gloanțe de pușcă și unde de șoc. Potrivit companiei, „Fibra noastră avansată răspunde la impact prin eliminarea rapidă a energiei cinetice din zona de impact... de asemenea, atenuează bine vibrațiile, are o rezistență bună și caracteristici excelente de frecare internă a fibrei, împreună cu rezistență excelentă la substanțe chimice, apă și lumină ultravioletă. .
În tehnologia sa SHIELD, Honeywell așează fire paralele de fibre și le leagă împreună prin impregnarea cu rășină avansată pentru a forma o bandă unidirecțională. Apoi, straturile acestei benzi sunt plasate transversal la unghiurile dorite și lipite într-o structură compozită la o temperatură și presiune date. Pentru aplicațiile de protecție a corpului moale, este laminat între două straturi de film transparent subțire și flexibil. Deoarece fibrele rămân drepte și paralele, disipă energia de impact mai eficient decât dacă ar fi țesute într-o țesătură.
Short Bark Industries folosește și SPECTRA SHIELD în protecția de sub caroserie BCS (Ballistic Combat Shirt) pentru sistemul SPS TER. Short Bark este specializată în protecție moale, îmbrăcăminte tactică și accesorii.
Potrivit Honeywell, soldații au ales protecții realizate din aceste materiale după ce au demonstrat performanțe superioare în comparație cu omologii din fibre aramid.
Conform site-urilor:
www.nationaldefensemagazine.org
www.ssab.com
www.rheinmetall.com
www.deform.com
www.riotinto.com
www.totalmateria.com
www.mtladv.com
www.alcoa.com
www.morganadvancedmaterials.com
www.3m.com
www.wikipedia.org
www.honeywell.com
Compartimentul dintre protecție și masă-volum-cost este întotdeauna constant pentru toate tipurile de armură, fie că este vorba de armură de corp sau de armură pentru vehicule, și nu există o soluție sau un material unic care să poată fi numit panaceu, motiv pentru care o astfel de gamă largă. în prezent sunt utilizate o varietate de materiale și combinațiile acestora
Armura este mai veche decât omenirea de milioane de ani și s-a dezvoltat în primul rând pentru a proteja împotriva fălcilor și ghearelor. Este foarte posibil ca crocodilii și țestoasele să inspire parțial o persoană să creeze elemente de protecție. Toate armă Energia cinetică, fie că este vorba despre un club preistoric sau un proiectil perforator, este concepută pentru a concentra multă forță într-o zonă mică, sarcina sa este să străpungă ținta și să-i provoace daune maxime. Prin urmare, sarcina armurii este de a preveni acest lucru prin devierea sau distrugerea bunului atacator și/sau dispersarea energiei de impact pe o zonă cât mai largă pentru a minimiza orice daune aduse forței de muncă, sistemelor de transport și structurilor pe care le protejează.
Armura modernă constă de obicei dintr-un strat exterior dur pentru a opri, devia sau sparge proiectilul, un strat intermediar cu „lucrare de rupere” foarte mare și un strat interior vâscos pentru a preveni fisurarea și fragmentarea.
Oțel
Oțelul, care a devenit primul material utilizat pe scară largă în crearea vehiculelor blindate, este încă solicitat, în ciuda apariției blindajului pe bază de aliaje ușoare de aluminiu și titan, ceramică, compozite cu matrice polimerică armate cu fibre de sticlă, aramid și ultra-înaltă moleculă. polietilenă de greutate, precum și materiale compozite cu matrice metalică.
Multe fabrici de oțel, inclusiv SSAB, continuă să dezvolte oțeluri de înaltă rezistență pentru o varietate de aplicații în care masa este critică, cum ar fi foile de protecție suplimentare. Armor grade ARM OX 600T, disponibil în grosimi de 4-20 mm, este disponibil cu o duritate garantată de 570 până la 640 HBW (abrevierea înseamnă Duritate, Brinell, Wolfram; un test în care o bilă de tungsten cu diametru standard este presată într-o probă). de material cu o forță cunoscută, apoi se măsoară diametrul depresiunii rezultate; apoi acești parametri sunt înlocuiți în formula, care vă permite să obțineți numărul de unități de duritate).
SSAB subliniază, de asemenea, importanța atingerii echilibrului corect de duritate și duritate pentru a oferi protecție împotriva pătrunderii și subminării. Ca toate oțelurile, ARMOX 600T este alcătuit din fier, carbon și o serie de alte componente de aliere, inclusiv siliciu, mangan, fosfor, sulf, crom, nichel, molibden și bor.
Există limitări ale tehnicilor de fabricație utilizate, mai ales când vine vorba de temperatură. Acest oțel nu este destinat unui tratament termic suplimentar, iar atunci când este încălzit la peste 170°C după livrare, SSAB nu își poate garanta proprietățile. Companiile care pot evita acest tip de restricție sunt susceptibile să atragă atenția atentă a producătorilor de vehicule blindate.
O altă companie suedeză, Deform, oferă piese din oțel blindat rezistent la glonț forjate la cald producătorilor de vehicule blindate, în special celor implicați în modernizarea vehiculelor comerciale/civile.
Spărgătoarea de foc dintr-o bucată Deform sunt instalate în Nissan PATROL 4x4, furgoneta Volkswagen T6 TRANSPORTER și camioneta Isuzu D-MAX, împreună cu o foaie de podea dintr-o singură bucată din același material. Procesul de formare la cald dezvoltat de Deform și utilizat în producția de table menține o duritate de 600HB [HBW].
Compania spune că poate restabili proprietățile tuturor oțelurilor blindate de pe piață și, în același timp, își poate păstra forma structurală, piesele rezultate fiind mult superioare modelelor tradiționale sudate și parțial suprapuse. În metoda dezvoltată de Deform, ștanțarea la cald este urmată de călirea și călirea tablelor. Datorită acestui procedeu, se pot obține forme tridimensionale care nu pot fi obținute prin ștanțare la rece fără obligatoriu în astfel de cazuri „sudurile care încalcă integritatea în punctele critice”.
Tablele de oțel forjate la cald Deform sunt utilizate pe mașinile BAE Systems BVS-10 și CV90 și de la începutul anilor 90 pe multe mașini Kraus-Maffei Wegmann (KMW). Se primesc comenzi pentru producerea plăcilor de blindaj tridimensionale pt rezervor LEOPARD 2 și mai multe foi de formă pentru mașinile BOXER și PUMA plus pentru mai multe utilaje Rheinmetall, inclusiv din nou BOXER, precum și o trapă pentru o mașină WIESEL. Deform funcționează și cu alte materiale de protecție, inclusiv aluminiu, Kevlar/aramid și titan.
În 2016, Deform a livrat clape antifoc dintr-o singură bucată pentru vehiculele Toyota LC200 clientului australian Craig International Ballistics
progres din aluminiu
În ceea ce privește vehiculele blindate, pentru prima dată armura de aluminiu a fost utilizată pe scară largă la fabricarea transportorului blindat M113, care a fost produs din 1960. Era un aliaj desemnat 5083 care conținea 4,5% magneziu și cantități mult mai mici de mangan, fier, cupru, carbon, zinc, crom, titan și altele. Deși aliajul 5083 își păstrează bine rezistența după sudare, nu este un aliaj tratabil termic. Nu are o rezistență la fel de bună la gloanțele perforatoare de 7,62 mm, dar după cum au confirmat testele oficiale, oprește gloanțele perforatoare de 14,5 mm în stil sovietic mai bine decât oțelul, economisind în același timp greutatea și adăugând rezistența dorită. Pentru un anumit nivel de protecție, tabla de aluminiu este mai groasă și de 9 ori mai rezistentă decât oțelul la o densitate mai mică de 265 r/cm3, rezultând o greutate redusă a structurii.
Producătorii de vehicule blindate au început curând să solicite armuri din aluminiu mai ușoare, mai puternice din punct de vedere balistic, sudabile și tratabile termic, ceea ce a determinat Alcan să dezvolte mai întâi aliajul 7039 și apoi 7017, ambele cu un conținut ridicat de zinc.
Ca și în cazul oțelului, ștanțarea și asamblarea ulterioară pot afecta negativ proprietățile de protecție ale aluminiului. În timpul sudării, zonele apropiate de sudură se înmoaie, dar rezistența lor este parțial restabilită datorită întăririi în timpul îmbătrânirii naturale. Structura metalului se modifică în zone înguste din apropierea sudurii, creând tensiuni reziduale mari în cazul unei erori de sudare și/sau asamblare. Prin urmare, tehnologia de fabricație trebuie să le minimizeze, în timp ce riscul de fisurare prin coroziune sub tensiune trebuie, de asemenea, redus la minimum, mai ales atunci când se preconizează că durata de viață de proiectare a mașinii va fi mai mare de trei decenii.
Fisurarea prin coroziune sub tensiune este un proces de inițiere și creștere a fisurilor într-un mediu corosiv care tinde să se agraveze pe măsură ce numărul elementelor de aliere crește. Formarea fisurilor și creșterea ulterioară a acestora are loc ca urmare a difuziei hidrogenului de-a lungul limitelor de cereale.
Determinarea susceptibilității la fisurare începe cu extragerea unei cantități mici de electrolit din fisuri și analiza acestuia. Testele de coroziune la efort la rate scăzute de deformare sunt utilizate pentru a determina cât de rău a fost atacat un anumit aliaj. Două probe sunt întinse mecanic (una într-un mediu coroziv, iar cea de-a doua în aer uscat) până când eșuează, apoi se compară deformația plastică în punctul de defectare - cu cât proba este întinsă mai mult înainte de defectare, cu atât mai bine.
Rezistența la coroziune sub tensiune poate fi îmbunătățită în timpul procesării. De exemplu, conform Total Materia, care se autointitulează „cea mai mare bază de date de materiale din lume”, Alcan a îmbunătățit performanța aliajului 40 de 7017 de ori în testele accelerate de coroziune prin coroziune. Rezultatele obținute fac, de asemenea, posibilă dezvoltarea unor metode de protecție împotriva coroziunii a zonelor structurilor sudate, în care este dificil să se evite tensiunile reziduale. Cercetările care vizează îmbunătățirea aliajelor pentru a optimiza caracteristicile electrochimice ale îmbinărilor sudate sunt în desfășurare. Lucrările la aliajele noi tratabile termic se concentrează pe îmbunătățirea rezistenței și rezistenței la coroziune a acestora, în timp ce lucrările la aliajele netratabile termic vizează înlăturarea limitărilor impuse de cerințele de sudabilitate. Cele mai puternice materiale aflate în dezvoltare vor fi cu 50% mai rezistente decât cea mai bună armură de aluminiu utilizată astăzi.
Aliajele cu densitate scăzută, cum ar fi aliajul aluminiu-litiu, oferă o reducere a greutății cu aproximativ 10% în comparație cu aliajele anterioare cu rezistență la glonț comparabilă, deși performanța lor balistică nu a fost încă evaluată pe deplin conform ghidului Total Materia.
Metodele de sudare, inclusiv cele robotizate, se îmbunătățesc și ele. Printre sarcinile de rezolvat se numără minimizarea aportului de căldură, un arc de sudare mai stabil datorită sistemelor îmbunătățite de alimentare cu energie și fire, precum și monitorizarea și controlul procesului de către sisteme experte.
MTL Advanced Materials a colaborat cu ALCOA Defense, un producător renumit de plăci de blindaj din aluminiu, pentru a dezvolta ceea ce compania descrie drept „proces de formare la rece fiabil și repetabil”. Compania observă că aliajele de aluminiu dezvoltate pentru aplicații de blindaj nu au fost proiectate pentru formare la rece, ceea ce înseamnă că noul său proces ar trebui să ajute la evitarea modurilor de defectare obișnuite, inclusiv fisurarea. Potrivit companiei, scopul final este de a permite proiectanților de mașini să minimizeze nevoia de sudare și să reducă numărul de piese. Reducerea cantității de sudură, subliniază compania, crește rezistența structurală și protecția echipajului, reducând în același timp costul de producție. Începând cu aliajul bine stabilit 5083-H131, compania a dezvoltat un proces de formare la rece a pieselor cu îndoiri de 90 de grade de-a lungul și peste granule, apoi a trecut la materiale mai complexe precum aliajele 7017, 7020 și 7085, obținând și rezultate bune. .
Sistemele de blindaj CAMAC de la Morgan Advanced Materials sunt realizate dintr-o combinație de ceramică avansată și compozite structurale.
Ceramica si compozite
Acum câțiva ani, Morgan Advanced Materials a anunțat dezvoltarea mai multor sisteme de blindaj CAMAS, care constau într-o combinație de ceramică avansată și materiale compozite structurale. Linia de produse include armuri cu balamale, căptușeli anti-fragmentare, capsule de supraviețuire realizate din compozite structurale pentru a înlocui corpurile metalice și pentru a proteja modulele de arme, atât locuibile, cât și nelocuite. Toate pot fi adaptate la cerințe specifice sau realizate la comandă.
Oferă protecție NATO STANAG 2 Nivelurile 6-4569, împreună cu performanță în mai multe loviri și reducerea greutății (compania spune că aceste sisteme cântăresc jumătate mai mult decât produsele similare din oțel), precum și adaptare la amenințări, platforme și sarcini specifice. Garniturile anti-fragmentare pot fi realizate din panouri plate cu o greutate de 12,3 kg pentru a acoperi o suprafață de 0,36 m2 (aproximativ 34 kg/m2) sau fitinguri solide cu o greutate de 12,8 kg pentru 0,55 m2 (aproximativ 23,2 kg/m2).
Proiectată pentru platforme noi și modernizate, armura suplimentară oferă aceleași capacități la jumătate din greutate, conform Morgan Advanced Materials. Sistemul patentat oferă protecție maximă împotriva unei game largi de amenințări, inclusiv arme de calibru mic și mediu, dispozitive explozive improvizate (IED) și grenade propulsate de rachete, precum și performanță multi-lovitură.
Un sistem de blindaj „semistructural” cu rezistență bună la coroziune este oferit pentru modulele de arme (în plus față de aplicațiile pe aer și pe mare) și, împreună cu reducerea greutății și reducerea la minimum a problemelor cu centrul de greutate, creează mai puține probleme EMC decât oțelul.
Protejarea modulelor de arme este o problemă deosebită, deoarece acestea sunt o țintă atractivă, deoarece incapacitatea lor afectează drastic conștientizarea situației echipajului și capacitatea vehiculului de a face față amenințărilor apropiate. De asemenea, instalează optoelectronice „delicate” și motoare electrice vulnerabile. Deoarece sunt de obicei montate în partea de sus a vehiculului, armura trebuie să fie ușoară pentru a menține centrul de greutate cât mai jos posibil.
Sistemul de protecție a modulului de armă, care poate include sticlă blindată și protecție în partea superioară, este complet pliabil, două persoane îl pot asambla din nou în 90 de secunde. Capsulele compozite de supraviețuire sunt fabricate din ceea ce compania descrie drept „materiale unice durabile și compuși polimerici”, oferă protecție împotriva așchiilor și pot fi reparate pe teren.
Protecția soldaților
Sistemul de protecție a soldaților 3M Ceradyne SPS (Soldier Protection System) include căști și inserții în armătură pentru protecția trunchiului IHPS (Integrated Head Protection System) și VTP (Vital Torso Protection) - componente ESAPI (Enhanced Small Arms Protective Insert) - inserție îmbunătățită pentru protecția împotriva armelor de calibru mic) al sistemului SPS.
Cerințele IHPS includ o greutate mai ușoară, protecție pasivă a auzului și protecție îmbunătățită împotriva impactului. Sistemul include, de asemenea, accesorii precum o componentă a mandibulei de soldat, o vizor de protecție, o montură pentru ochelari de vedere pe timp de noapte, ghidaje pentru, de exemplu, o lanternă și o cameră și protecție suplimentară modulară antiglonț. Contractul, în valoare de peste 7 milioane de dolari, prevede furnizarea a aproximativ 5300 de căști. Între timp, peste 36 de truse ESAPI, inserții de armătură mai ușoare, vor fi livrate în baza unui contract de 30000 de milioane de dolari. Producția ambelor kituri a început în 2017.
Tot în cadrul programului SPS, KDH Defense a selectat materiale Honeywell SPECTRA SHIELD și GOLD SHIELD pentru cinci subsisteme, inclusiv subsistemul TEP (Torso and Extremity Protection) pentru protecția trunchiului și a membrelor care urmează să fie furnizate proiectului SPS. Sistemul de protecție TEP este cu 26% mai ușor, ceea ce reduce în cele din urmă greutatea sistemului SPS cu 10%. KDH va folosi material SPECTRA SHIELD pe bază de fibră UHMWPE și material GOLD SHIELD pe bază de fibre de aramid în propriile produse pentru acest sistem.
fibra SPECTRA
Honeywell utilizează un proces patentat de filare și filare a fibrelor polimerice pentru a încorpora materia primă UHMWPE în fibra SPECTRA. Acest material este de 10 ori mai puternic decât oțelul în greutate, are o rezistență specifică cu 40% mai mare decât cea a fibrei de aramid, are un punct de topire mai mare decât polietilena standard (150°C) și este mai rezistent la uzură decât alți polimeri precum poliesterul.
Materialul SPECTRA puternic și rigid prezintă o încordare mare la rupere, adică se întinde foarte puternic înainte de rupere; această proprietate vă permite să absorbiți o cantitate mare de energie de impact. Honeywell spune că compozitele din fibră SPECTRA se comportă foarte bine la impacturi cu viteză mare, cum ar fi gloanțe de pușcă și unde de șoc. Potrivit companiei, „Fibra noastră avansată răspunde la impact prin eliminarea rapidă a energiei cinetice din zona de impact... de asemenea, atenuează bine vibrațiile, are o rezistență bună și caracteristici excelente de frecare internă a fibrei, împreună cu rezistență excelentă la substanțe chimice, apă și lumină ultravioletă. .
În tehnologia sa SHIELD, Honeywell așează fire paralele de fibre și le leagă împreună prin impregnarea cu rășină avansată pentru a forma o bandă unidirecțională. Apoi, straturile acestei benzi sunt plasate transversal la unghiurile dorite și lipite într-o structură compozită la o temperatură și presiune date. Pentru aplicațiile de protecție a corpului moale, este laminat între două straturi de film transparent subțire și flexibil. Deoarece fibrele rămân drepte și paralele, disipă energia de impact mai eficient decât dacă ar fi țesute într-o țesătură.
Short Bark Industries folosește și SPECTRA SHIELD în protecția de sub caroserie BCS (Ballistic Combat Shirt) pentru sistemul SPS TER. Short Bark este specializată în protecție moale, îmbrăcăminte tactică și accesorii.
Potrivit Honeywell, soldații au ales protecții realizate din aceste materiale după ce au demonstrat performanțe superioare în comparație cu omologii din fibre aramid.
Conform site-urilor:
www.nationaldefensemagazine.org
www.ssab.com
www.rheinmetall.com
www.deform.com
www.riotinto.com
www.totalmateria.com
www.mtladv.com
www.alcoa.com
www.morganadvancedmaterials.com
www.3m.com
www.wikipedia.org
www.honeywell.com
informații