способ изготовления снарядных корпусов
Классы МПК: | C21D9/16 снарядов C21D8/10 при изготовлении полых изделий |
Автор(ы): | Капустин А.И., Шипунов А.Г., Ратнер А.Д., Березин С.М., Осипова Л.Ф., Рыбаков В.С., Волынова Т.Ф., Терешин В.В. |
Патентообладатель(и): | Государственное научно-производственное предприятие "ТЕМП" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-04-14 публикация патента:
20.02.2002 |
Изобретение относится к боеприпасной технике, а более конкретно к способам изготовления стальных деталей корпусов осколочно-фугасных снарядов, таких как корпус, переходные втулки, донья и т. д. Способ изготовления снарядных корпусов из стальных заготовок включает операции горячей пластической деформации, механической обработки и горячего обжима, при этом после горячей пластической деформации дополнительно осуществляют термообработку стальной заготовки, при которой ее подвергают рекристаллизационно-диффузионному отжигу с нагревом в печи на 200-300oС выше точки аустенитного перехода, выдержке при этой температуре в течение 0,5-3 ч, охлаждению с печью со скоростью 30-150oС/ч до температуры 600-650oС и дальнейшему охлаждению на воздухе с неконтролируемой скоростью до температуры окружающей среды. Заготовки при этом выполняются из высокоуглеродистых, эвтектоидных и заэвтектоидных марганцево-кремнистых сталей. Способ обеспечивает получение снарядных корпусов с большой стойкостью к ударным нагрузкам и высококачественным осколочным спектром, а также высокую технологичность при производстве корпусов снарядов. 3 з. п. ф-лы, 7 ил. , 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10
Формула изобретения
1. Способ изготовления снарядных корпусов из стальных заготовок, включающий операции термообработки, горячей пластической деформации, механической обработки и горячего обжима головной части, отличающийся тем, что после горячей пластической деформации дополнительно осуществляют термообработку стальной заготовки, при которой ее подвергают рекристаллизационно-диффузионному отжигу с нагревом в печи на 200-300oС выше точки аустенитного перехода, выдержке при этой температуре в течение 0,5-3 ч, охлаждению с печью со скоростью 30-150oС/ч до температуры 600-650oС и охлаждению на воздухе с неконтролируемой скоростью до температуры окружающей среды. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку выполняют из высокоуглеродистых сталей. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что заготовку выполняют из эвтектоидных марганцево-кремнистых сталей. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что заготовку выполняют из заэвтектоидных марганцево-кремнистых сталей.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к боеприпасной технике, а более конкретно к способам изготовления стальных деталей снарядных корпусов осколочно-фугасных снарядов, таких как корпус, переходные втулки, донья и т. д. В настоящее время детали снарядных корпусов изготавливают, в основном, способом горячей штамповки из среднеуглеродистых сталей С60 и 45Х1 (Справочник "Артиллерийские боеприпасы, подлежащие утилизации и уничтожению" по редакцией Калистова А. А. , М. , из-во "Nova", 1992, стр. 37-43, 49-50, 84-88, 106-115; Рыбарж А. А. "Производство снарядов", М. , Государственное издательство оборонной промышленности, 1943, стр. 101). Известны способы изготовления снарядных корпусов, включающие горячую штамповку, черновую механическую обработку, горячий обжим головной части, а также нормализацию от температуры конца горячей штамповки или закалку с отпуском ("Технология механической обработки артиллерийских снарядов" под редакцией Иванова Н. Д. М. , Государственное издательство оборонной промышленности, 1948, стр. 7, 504-515; Рыбарж А. А. "Производство снарядов", Государственное издательство оборонной промышленности, 1943, стр. 128-129). Использование этих способов изготовления снарядных корпусов применительно к деталям корпусов из высокоуглеродистых сталей, эвтектоидных и заэвтектоидных марганцево-кремнистых сталей, имеет следующие недостатки:- у корпусов снарядов низко и средненагруженных артиллерийских систем, которые применяют в нормализованном состоянии, происходит неравномерное подкаливание на воздухе, что значительно снижает стойкость режущего инструмента при обработке деталей снарядных корпусов и повышает трудоемкость при их механической обработке, а также приводит к образованию крупных неэффективных осколков при подрыве;
- у деталей снарядных корпусов высоконагруженных систем, которые упрочняются за счет закалки с отпуском, также повышается трудоемкость механической обработки и значительно ухудшается дробление, что ведет к уменьшению осколочности при подрыве. Наиболее близким к предлагаемому способу изготовления снарядных корпусов является способ, который содержит операцию горячей пластической деформации с отжигом заготовок, заключающимся в охлаждении заготовок от температуры конца пластической деформации в неотапливаемых колодцах или на воздухе под колпаком до температуры ~ 550oС с последующим охлаждением на сухой песчаной постели, а также содержит операции механической обработки и горячего обжима головной части (Рыбарж А. А. "Производство снарядов", Государственное издательство оборонной промышленности, 1943, стр. 128-129, 110). Этот способ не обеспечивает постоянства физико-механических свойств и оптимального дробления материала корпуса при подрыве. Задачей изобретения является устранение дендритной ликвации и перерекристаллизации стали с получением структуры и получение у деталей снарядных корпусов стабильных физико-механических свойств, за счет которых получают максимальное количество необходимых осколков при подрыве, а также обеспечивают высокую технологичность в процессе изготовления деталей снарядных корпусов. Решение поставленной задачи состоит в том, что способ изготовления снарядных корпусов из стальных заготовок, включающий операции термообработки, горячей пластической деформации, механической обработки и горячего обжима головной части, дополняют операцией термообработки, при которой после горячей пластической деформации заготовку подвергают рекристаллизационно-диффузионному отжигу с нагревом в печи на 200-300oС выше точки аустенитного перехода (Ас3), выдержке при этой температуре в течение 0,5-3 ч, охлаждению с печью со скоростью 30-150oС/ч до температуры 600-650oС и охлаждению на воздухе с неконтролируемой скоростью до температуры окружающей среды. Заготовки при этом выполняют из высокоуглеродистых (С>0,7%) сталей, эвтектоидных или заэвтектоидных марганцево-кремниевых сталей. Снарядные корпуса, не подвергающиеся горячему обжиму, а также стальные детали снарядных корпусов: переходные втулки, донья и т. п. , - подвергают термообработке по вышеуказанному режиму после горячей пластической деформации. Технический результат, который получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что при его использовании:
- устраняют дендритную ликвацию;
- осуществляют перерекристаллизацию стали для повышения осколочности при подрыве, т. е. образования большого числа необходимых по массе и форме осколков;
- обеспечивают физико-механические свойства, необходимые для функционирования снарядных корпусов: предел текучести
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179113/963.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179113/8805.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179065/948.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179113/8805.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179587/936.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179113/8805.gif)
- обеспечивают высокую технологичность во время обработки. Только наличие всех без исключения признаков изобретения дает возможность получения вышеуказанного результата. Способ позволяет улучшить структуру и свойства металла деталей снарядных корпусов как при различных способах выплавки сталей (мартен, конвертор, электропечь), так и при различных методах горячей пластической деформации получения проката и заготовок (горячая и теплая штамповка, поперечно-винтовая прокатка, прессование и т. п. ). Выбранные температурные режимы при рекристаллизационно-диффузном отжиге заготовок из высокоуглеродистых, эвтектоидных или заэвтектоидных марганцево-кремнистых сталей - нагрев в печи на 200oС-300oС выше точки Ас3 являются оптимальными для решения поставленной задачи, т. к. обеспечивают стабильную гомогенизацию вышеуказанных сталей в деталях снарядных корпусов. Увеличение температуры термообработки выше точки Ас3 +300oС вызывает активный рост зерна в аустенитной области, что в конечном счете приводит к недопустимому снижению ударной вязкости, что, в свою очередь, ведет к снижению надежности деталей снарядных корпусов при ствольных и ударных нагрузках при выстреле и встрече с преградой, ухудшает осколочность при подрыве, а также технологичность изготовления деталей корпусов из-за увеличения толщины окалины на их поверхности. Уменьшение температуры термообработки ниже точки Ас3 +200oС ведет к замедлению диффузионных процессов как для марганца, обладающего низкой диффузионной подвижностью из-за высокого атомного диаметра, так и для углерода и кремния, что приводит к непостоянству структуры и механических свойств, что, всвою очередь, не позволяет обеспечить оптимальную осколочность корпуса снаряда при подрыве. Выбор диапазона времени выдержки при температуре рекристаллизационно-диффузионного отжига 0,5-3 ч определяется из условий получения оптимальной структуры металла. Увеличение времени выдержки выше указанного предела вызывает чрезмерный рост аустенитного зерна, что, как показано выше, ухудшает функциональные свойства снарядного корпуса и технологичность его изготовления. Уменьшение времени приводит к частичному сохранению дендритной ликвации, что также снижает осколочное действие снарядного корпуса при подрыве. Выбор скорости охлаждения 30-150oС/ч является оптимальным. При более низкой скорости охлаждения возникает опасность возникновения вторичной строчечной или полосчатой структуры, что в значительной мере ухудшает осколочное действие снарядного корпуса при подрыве. Увеличение скорости охлаждения выше 150oС/ч не обеспечивает полноту диффузионных процессов как по углероду и марганцу, так и по фосфору. Это, в свою очередь, приводит к снижению осколочности снарядного корпуса при подрыве и ухудшению технологичности обработки в связи с увеличением твердости металла корпуса. Номинальную температуру конца охлаждения 600-650oС выбирают из условий экономии энергии, оптимальной загрузки оборудования и предотвращения отпускной хрупкости. Выбор сталей обусловлен перспективностью их использования для производства деталей снарядных корпусов, которые обладают повышенным осколочным действием при подрыве. Изобретение поясняется чертежами, где на:
- фиг. 1 - общий график теплового и механического воздействия на сталь 80Г2С;
- фиг. 2 - структура стали 80Г2С после рекристаллизационно-диффузного отжига;
- фиг. 3 - фрактография поверхности разрушения стали при растяжении;
- фиг. 4 - фрактография поверхности разрушения стали при ударном разрушении;
- фиг. 5 - фрактография поверхности разрушения осколка;
- фиг. 6 - фрактография поверхности разрушения по границам колоний перлита;
- фиг. 7 - макрошлиф осколка из стали 80Г2С. Описание способа обработки приводится на примере изготовления снарядного корпуса из эвтектоидной стали следующего состава: С - 0,7-0,9%, Mn - 1,2-1,6%, Si - 0,85-1,15%, сера менее 0,03%, фосфор менее 0,035%, железо - остальное. В дальнейшем для этой стали для сокращения используется условное обозначение 80Г2С, соответствующее принятой отечественной индексации сталей. Выплавку стали проводили в электропечах и разливали в изложницы при температуре 1550-1600oС. Отливки, извлеченные из изложниц и охлажденные на воздухе до температуры
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179041/8776.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179313/247.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179007/177.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179007/177.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179007/177.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179113/963.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179113/963.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179065/948.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179090/968.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179041/8776.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179015/8226.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179090/968.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179090/968.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179587/2179587-2t.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179587/2179587-3t.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179587/2179587-4t.gif)
![способ изготовления снарядных корпусов, патент № 2179587](/images/patents/291/2179007/177.gif)
Класс C21D8/10 при изготовлении полых изделий