Способ крепления пластмассовых ведущих поясков

 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно, к технологии формирования пластмассовых ведущих поясков корпусов малокалиберных снарядов методом литья под давлением. Способ крепления в профилированных кольцевых канавках на центрирующем утолщении корпусов малокалиберных снарядов пластмассовых ведущих поясков из полиарилатной композиции, содержащей 1-2 мас.% фторопласта, выполняют литьем под давлением в нагретую форму. В изобретении время впрыска мерной массы полиарилатной композиции с температурой 350 5°С в нагретую до 120 5°С литьевую форму выдерживают в диапазоне 4-5 с. Предлагаемый способ обеспечивает снижение трудоемкости и повышение стойкости пластмассовых ведущих поясков из полиарилатной композиции, повышение трещиностойкости и химстойкости литьевого изделия, полученного без финишных операций точением (обработкой по наружному диаметру), т.е. улучшаются технологичность способа и основные технические характеристики изготавливаемого изделия. 6 табл.

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно, к технологии формирования пластмассовых ведущих поясков корпусов малокалиберных снарядов методом литья под давлением.

Уровень техники характеризует способ изготовления снарядов с ведущим пояском из поликарбоната, полиамида ПА12 или высокоплотного полиэтилена, формируемых литьем под давлением, который описан в патенте США N 3786760, кл. 102-93, 1974 г.

Недостатком крепления формируемого литьем ведущего пояска в кольцевых канавках снаряда является неудовлетворительная функциональная надежность в диапазоне температур, превышающем интервал от -54oC до +57oC (температурный диапазон эксплуатации боеприпасов) из-за недостаточной прочности сцепления материалов. В частности, пластмассовый поясок в патроннике автоматического оружия может разогреваться до температуры порядка 150oC и должен сохранить основные служебные характеристики.

Литьевым материалом для формирования ведущих поясков к автоматическим пушкам, который обеспечивает конструкционную прочность в диапазоне температур от -60oC до +150oC при больших осевых, радиальных и скручивающих нагрузках, без существенного износа ствола оружия, являются полиарилатные композиции (например, полиарилат марки ДВ-524 ТУ6-55-221-1013-88), в состав которых введена добавка 1-2 мас.% фторопласта, продукты термического разложения которых, состоящие в основном из окиси и двуокиси углерода, хорошо совмещаются с пороховыми газами, что позволяет исключить эрозионное воздействие последних на поверхность канала ствола и газоотводные пути пушек.

Способ крепления пластмассового пояска из указанного материала описан в патенте РФ N 2086900, F 42 B 5/02, 1997 г., в котором оптимизирована геометрия кольцевой канавки на центрующем утолщении корпуса снаряда для надежного сцепления и обтюрации пороховых газов при стрельбе.

Прочностные параметры известного ведущего пояска обеспечиваются в диапазоне температур эксплуатации снаряда от -60oC до +150oC.

Дополнительным условием надежности функционирования этого ведущего пояска в канале ствола является использование в качестве покрытия внутренней поверхности гильзы унитарного патрона материала, имеющего энергию возгонки не более 150 кДж/моль, в частности цинк, кадмий и их соединения. При этом возгоняемый материал внутреннего покрытия гильзы выполняет роль катализатора при взаимодействии пластмассы пояска с нарезной частью канала ствола в процессе формирования трибохимического слоя.

Однако это дополнительное условие ограничивает возможности практического использования способа формирования пластмассового ведущего пояска на корпусе снаряда со специальной комплектацией гильз.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка оптимальных технологических режимов литья под давлением известной композиции для формирования пластмассового ведущего устройства малокалиберных снарядов с улучшенными служебными характеристиками, в частности стойкость к растрескиванию.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном способе крепления в профилированных кольцевых канавках на центрирующем утолщении корпусов малокалиберных снарядов пластмассовых ведущих поясков из полиарилатной композиции, содержащей 1-2 мас.% фторопласта, литьем под давлением в нагретую форму согласно изобретению время впрыска мерной массы полиарилатной композиции с температурой литья 3505oC в нагретую до температуры 1205oC литьевую форму выдерживают в диапазоне 4-5 с.

Отличительные признаки позволяют оптимизировать технологические режимы формования и крепления пластмассового ведущего пояска заданной геометрии и точных размеров, без финишных механических операций резания, обеспечив требуемые основные технические характеристики ведущего устройства при хранении и эксплуатации: кратно (более чем в 8 раз) увеличить стойкость к трещинообразованию при улучшении химической стойкости за счет выхода на поверхность фторопласта в количестве 6-10 мас.%, образующего защитную пленку.

Следует отметить, что увеличение содержания фторопласта (твердой полимерной смазки) в зоне фрикционного взаимодействия пояска с нарезной частью канала ствола может приводить к дополнительному повышению трибоустойчивости металлополимерной системы.

Кроме того, предложенный способ позволяет снизить давление литья композиции до 120 МПа, что повышает срок службы прессового инструмента.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их устойчивая взаимосвязь в совокупности с известными достаточны для получения новизны качества, нового сверхэффекта, не присущего признакам в их разобщенности эффекта суммы, а не суммы эффектов.

Небольшие размеры пластмассового ведущего пояска, вес которого составляет 3-5% от общего веса корпуса снаряда, относит конструкцию с массивной арматурой (металлический корпус снаряда) к разряду нетехнологичных, весьма сложных в изготовлении, основным недостатком которой является растрескивание полимерного кольца, полученного литьем под давлением, при различного рода воздействиях, таких как температура, давление, влажность и т.д.

Основным параметром полимера, напрямую влияющим на стойкость к растрескиванию, является молекулярная масса.

Установлено, что трещиностойкость пластмассовых ведущих поясков из полиарилата обеспечивается при следующих молекулярно-вязкостных характеристиках полимера: вязкость и молекулярная масса полимера взаимосвязаны и в различных случаях возможно использование одного более легко определяемого параметра (табл. 1).

Одним из способов сохранения молекулярной массы может быть подбор технологических параметров, обеспечивающих достаточную трещиностойкость пластмассовых ведущих поясков.

В набор технологических параметров литья входят температура литья (расплава полимера при выходе из сопла литьевой машины), температура литьевой формы, время (скорость) впрыска, давление литья.

На трещиностойкость пластмассового пояска наибольшее влияние оказывают три параметра: 1) температура литья, 2) температура формы, 3) время впрыска.

Экспериментально доказано, что полиарилаты, относящиеся к категории высоковязких полимеров, могут перерабатываться в изделия при весьма высоких давлениях (147-150 МПа). Более высокими значениями давления существующее оборудование не располагает, а уменьшение давления не позволяет получить монолитное изделие.

Изменение температурного режима формования оказывает существенное влияние на трещиностойкость пластмассового ведущего пояска из полиарилата. Так, отформованные при более низких температурах переработки пояски обладают более высокой трещиностойкостью (табл. 2).

Как показали результаты испытаний, с ростом температуры литья стойкость к растрескиванию пластмассового ведущего пояска понижается, что является следствием усиления деструкции и снижения молекулярной массы полимера, о чем свидетельствует измерение удельной вязкости образцов после литья.

Из табл. 3 видно, что разброс отдельных значений величины стойкости к растрескиванию ведущих поясков, изготовленных при 340oC, весьма значителен. Это свидетельствует о недостаточной однородности материала и плохой гомогенизации в цилиндре литьевой машины, вследствие высокой вязкости расплава. В то же время при температурах литья выше 360oC дисперсия свойств минимальна, однако и величина времени до начала растрескивания пластмассовых ведущих поясков, полученных при этой температуре, довольно низкая. Исходя из этого оптимальной для данного материала следует считать температуру литья, равную 350 5oC.

В табл. 4 приведена зависимость времени до начала растрескивания пластмассовых ведущих поясков из полиарилата от температуры формы. Как видно, эта зависимость имеет экстремальный характер с максимумом при 120oC. Очевидно, несколько меньшие значения стойкости к растрескиванию при более низких температурах формы связаны с влиянием на этот показатель внутренних температурных (термических) напряжений, величина которых тем больше, чем больше разница между температурой литья и температурой формы. Снижение времени до растрескивания пластмассовых ведущих поясков при температурах выше 120oC связано, по-видимому, с действием напряжений объемного сжатия вследствие улучшения сжимаемости расплава при высоких температурах формы.

Отрицательное влияние напряжений объемного сжатия видно также из зависимости стойкости к растрескиванию пластмассового ведущего пояска от времени впрыска (табл. 5), из которого следует, что длительность впрыска менее 4 и более 5 с ухудшает сопротивляемость к растрескиванию.

Однако, как показали испытания, снижение давления литья с 147 до 120 МПа при небольшой длительности впрыска (4-5 с) практически не сказывается на величине стойкости поясков к растрескиванию.

Это указывает на то, что при переработке полиарилата можно использовать высокие давления литья при условии короткого времени впрыска. При этом облегчается заполнение литьевой формы и не снижается стойкость к растрескиванию получаемых пластмассовых ведущих поясков.

Сочетание выбранных технологических параметров формирования ведущих поясков из полиарилата (например, ДВ-524) и крепления на корпусах снарядов литьем под давлением обеспечило содержание фторопласта в поверхностном слое в количестве 6-10 мас.% за счет его оттеснения в расплаве при литье как менее вязкого компонента к периферии формы, что привело к образованию на поверхности пояска фторопластовой пленки, обеспечивающей защиту пояска от воздействия химических сред, применяющихся при изготовлении и эксплуатации боеприпасов.

Фторопластовая пленка на поверхности ведущего пояска играет роль дополнительной смазки при движении снаряда в канале ствола, снижая абразивное воздействие на боевые грани нарезов, что снимает ограничение на материал покрытия внутренней поверхности гильз и унифицирует производство.

Сравнительные испытания поясков, полученных по прототипу и предложенному способу на стойкость к действию растворителей, содержащих ацетон (P-5, P-646, P-648), циклогексанону и смазки N9 показали, что после контакта со средой время до начала растрескивания в четыреххлористом углероде ведущих поясков, изготовленных по предложению, в среднем на 60% выше, чем у прототипа. Пластмассовые ведущие пояски, изготовленные "в размер", т.е. без дополнительной механической обработки, к длительному воздействию смазки N 9 стойки (табл. 6).

Следовательно, предложенный способ обеспечил снижение трудоемкости и повышение стойкости пластмассовых ведущих поясков из полиарилатной композиции, повышение трещиностойкости и химстойкости изделия, полученного точным литьем "в размер".

Оптимальные технологические параметры предложенного способа следующие: 1) температура литья 3505oC, 2) температура формы 1205oC, 3) время впрыска 4-5 с, 4) давление литья 120 МПа.

Сопоставительный анализ предложенного способа с техническими решениями уровня техники показал, что он является новым, не следует явным образом для специалиста по боеприпасам и может быть серийно воспроизведен на заводском оборудовании, т.е. соответствует критериям патентоспособности.

Формула изобретения

Способ крепления в профилированных кольцевых канавках на центрирующем утолщении корпусов малокалиберных снарядов пластмассовых ведущих поясков из полиарилатной композиции, содержащей 1 - 2 мас.% фторопласта, литьем под давлением в нагретую форму, отличающийся тем, что время впрыска мерной массы полиарилатной композиции с температурой литья 350 5oC в нагретую до 120 5oC литьевую форму выдерживают в диапазоне 4 - 5 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

QB4A Государственная регистрация договора о распоряжении исключительным правом

Дата и номер государственной регистрации договора: 10.11.2011 № РД0089986

Вид договора: лицензионный

Лицо(а), предоставляющее(ие) право использования: Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Прибор" (RU)

Лицо, которому предоставлено право использования:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Завод имени Серго" (RU)

Условия договора: НИЛ, сроком на 5 лет на территории РФ.

Дата публикации: 27.12.2011




 

Похожие патенты:
Изобретение относится к артиллерии, а именно к стволам огнестрельного оружия и артиллерийским снарядам, и может быть использовано при создании орудий, в частности орудий для запуска снаряда в космос

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к снарядам, выстреливаемым из ствола орудия

Изобретение относится к боеприпасам, преимущественно для артиллерийского нарезного автоматического оружия

Пуля // 5363

Изобретение относится к области боеприпасов

Изобретение относится к области управляемого артиллерийского вооружения

Изобретение относится к области боеприпасов, а именно к производству корпусов артиллерийских снарядов

Пуля // 2219482
Изобретение относится к пулям для нарезного стрелкового оружия, в частности, к пулям с ведущими поясками

Изобретение относится к военной технике, а именно к снарядам с раскрывающимся хвостовым оперением

Изобретение относится к области военной техники, конкретно к боеприпасам

Изобретение относится к снарядам, предназначенным для использования в составе унитарного выстрела для артиллерийских нарезных и гладкоствольных систем малого и среднего калибра

Изобретение относится к боеприпасам для артиллерийского автоматического нарезного оружия, а более конкретно к унитарным малокалиберным патронам, снаряды которых имеют пластмассовое ведущее устройство

Изобретение относится к артиллерийским снарядам, использующихся в конструкции патронов для авиационного артиллерийского оружия

Изобретение относится к области боеприпасов для огнестрельного гладкоствольного оружия

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к снарядам с газовым подвесом. Снаряд с газовым подвесом содержит гладкую цилиндрическую часть. В цилиндрической части выполнена полость питания. Полость питания соединена с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства. Полость питания заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения. Полость питания соединена с тыльной частью снаряда через отверстие, в котором размещен термитный фитиль. Питающие устройства выполнены в виде отверстий малого диаметра. Оси отверстий направлены под углом к радиусу гладкой цилиндрической части. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области огнестрельного гладкоствольного оружия, в частности к снарядам с газовым подвесом. Снаряд с газовым подвесом содержит гладкую цилиндрическую часть, в которой выполнена полость питания, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства. Полость питания предназначена для создания давления в несущем газовом слое. Полость питания заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения. Полость питания соединена с тыльной частью снаряда через термитный фитиль. Термитный фитиль выполнен в виде прокладки, размещенной на внутренней стенке полости питания и поджатой к этой стенке подпружиненной пятой. Достигается уменьшение размера снаряда и увеличение дальности стрельбы. 3 ил.

Изобретение относится к обработке поверхности боеприпасов. На осесимметричной поверхности боеприпаса путем лазерной абляции создают рельефную микроструктуру в виде ориентированных под углом α=15°-90° к оси боеприпаса борозд глубиной h до 50 мкм и с шагом t=20-70 мкм. Лазерным лучом воздействуют на поверхность боеприпаса при его вращении вокруг своей оси с одновременным движением сфокусированного лазерного луча по обрабатываемой поверхности вдоль оси боеприпаса с получением упомянутой рельефной микроструктуры, на которую наносят антифрикционный материал. Обеспечивается улучшение баллистических характеристик боеприпасов. 4 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Наверх