Броня изготовленная из проволок с помощью новой аддитивно-субтрактивно-упрочняющей технологии (АСУТ) 3D-печати по механическим и эксплуатационным свойствам превосходит прокатную броню. Ее прочностные свойства в полтора-два раза превышают соответствующие свойства проката. Сплавленная проволока затем подвергают волновой деформации.

танк, броня, аддитивные технологии, проволока, волновое упрочнение, волны
Метод изготовления танковой брони из проволоки разработан коллективом Брянского государственного технического университета (БГТУ).  Учеными создана опытная установка, включающая аддитивный модуль для выращивание изделий из проволоки электродуговым методом, субтрактивный модуль для обеспечения точности размеров за счет удаления стружки и упрочняющий модуль для структурирования, уплотнения и упрочнения за счет волнового деформационного воздействия.
 

 

В основе 3D-печати крупногабаритных металлических изделий из проволоки лежит метод волнового деформационного упрочнения. В результате наложения проходящих и отраженных волн в монолитном металлическом материале формируется уникальная многослойная гетерогенная, естественно армированная структура, обеспечивающая высокую вязкость и высокую прочность материала одновременно, что способствует многократному повышению эксплуатационных свойств.

 

Как показали контрольные испытания, применение волнового деформационного упрочнения при упрочнении броневых листов позволяет снижать массу изделий на 15-30% при сохранении класса защиты по пулестойкости.

танк, броня, аддитивные технологии, проволока, волновое упрочнение, волны
В России уже проводились эксперименты по использованию волнового упрочнения для придания броневых свойств изначально неброневым материалам.


Метод изготовления танковой брони из проволоки разработан коллективом Брянского государственного технического университета (БГТУ).  Учеными создана опытная установка, включающая аддитивный модуль для выращивание изделий из проволоки электродуговым методом, субтрактивный модуль для обеспечения точности размеров за счет удаления стружки и упрочняющий модуль для структурирования, уплотнения и упрочнения за счет волнового деформационного воздействия.

танк, броня, аддитивные технологии, проволока, волновое упрочнение, волны
При производстве брони, аддитивная технология используется для плавления и осаждения исходного материала слой за слоем на подложку. Снижение массы материала даже на 5 % приводит к улучшению характеристик брони и уменьшению массы.
 

 

Интересно сравнить технологию волнового деформационного упрочнения с традиционной ковкой, ведь цели и методы этих процессов в целом схожи. Волна – это поток импульсов, которые имеют длительность, амплитуду, форму. При ковке импульсы кратковременные и редкие; многие процессы, которые могут изменить структуру металла, просто не успевают пройти. При новой технологии работают пролонгированными (в 10 раз более длинными) импульсами частотой от 8 до 40 Гц, т.е. воздействие на материал долговременное, коэффициент полезного использования энергии удара на упруго-пластическую деформацию упрочняемого материала в 5–10 раз выше по сравнению с обычным ударом и достигает 65%. При простом ударе этот показатель составляет всего 5–12%.

танк, броня, аддитивные технологии, проволока, волновое упрочнение, волны
Чем меньше диаметр проволоки, тем больше предел прочности материала из которого они изготовлены - дефектов меньше. Похожая технология используется в прессах, когда вместо монолитных стержней, наматывается стальная лента. А вот при производстве брони - впервые.

Помимо аддитивного модуля, занятого выращиванием изделия, российская установка включает в себя модуль упрочнения. В стандартном случае напечатанная на принтере деталь будет иметь кристаллическую структуру обычного литого изделия. Но если наращиваемые слои периодически уплотнять ударными импульсами, превращая крупные дендриты в колонии микроструктур, то прочность детали серьезно возрастет. В случае с аустенитными сталями, например, предел текучести материала увеличивается в 2–2,5 раза, предел прочности – в 1,5 раза. Это дает возможность использовать более дешевые сплавы. Модуль упрочнения представляет собой генератор механических импульсов, посредством которого на металл воздействует волна деформации, – это положительно влияет на кристаллическую структуру, механические и эксплуатационные свойства упрочненного металла.

танк, броня, аддитивные технологии, проволока, волновое упрочнение, волны
Разработка российских ученых крайне актуальна для военных, так как за последнее время мировая оборонная промышленность создала мощные боеприпасы с повышенной бронепробиваемостью. 

В России уже проводились эксперименты по использованию волнового упрочнения для придания броневых свойств изначально неброневым материалам.

Волна проходит через все сечения металла, многократно отражается от участков с разной акустической жесткостью и от поверхности, на которой лежит деталь. За счет этого в изделии фактически формируются волновые состояния. В узлах пересечения прямых и отраженных волн происходит более интенсивное упрочнение, в промежутках – менее интенсивное. Такое распределение хорошо влияет на эксплуатационные свойства. Фактически технология позволяет обеспечить большую глубину упрочнения, усилить все слои одновременно. Возможно, на сегодня это единственный способ, который позволяет добиться такого результата

танк, броня, аддитивные технологии, проволока, волновое упрочнение, волны
Для повышения производительности и снижения технологической себестоимости аддитивного производства в последнее время происходит переход с порошковых материалов на проволоку. Проволока на порядок дешевле порошка, при этом производительность выращивания изделий из проволоки более чем в десять раз выше. 

Чем меньше диаметр проволоки, тем больше предел прочности материала из которого они изготовлены - дефектов меньше. Похожая технология используется в прессах, когда вместо монолитных стержней, наматывается стальная лента. А вот при производстве брони - впервые.

 

При использовании инновационной методики отмечена экономия материала и более высокая прочность готового изделия. В итоге получается более легкая и прочная броня, а себестоимость ее производства значительно ниже, чем при использовании стандартной технологии изготовления.

 

Постеры для дома, офиса, бара на сайте «Наука и техика» в подарок себе и близким. Недорогой сюрприз шефу, друзьям, клиентам и сотрудникам. 

В наличии Плакаты бронетехники, набор постеров стрелкового оружия, боевой техники. Если вы неравнодушны к авиации, то вас, наверняка, заинтересуют постеры с боевымитранспортными или пассажирскими самолетами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!