Заготовка для защитной конструкции объектов спецтехники

 

Заготовка для защитной конструкции объектов спецтехники, включает прекурсор-заготовку, выполненную из смеси порошков матричного алюминия или его сплавов и порофора, размещенную на установочных бобышках и на закладных анкерах внутри полости, образованной внешним защитным слоем и опорным слоем, повторяющим по форме защищаемую поверхность, при этом прекурсор-заготовка имеет форму, аналогичную форме внутренней полости, и скреплена с опорным слоем и внешним защитным слоем крепежными штырями.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при производстве защитных конструкций, используемых в строительстве, авиации, судостроении, автомобилестроении, лифтостроении и т.д. Предполагаемое изобретение, в частности, относится к элементам защитных панельных многослойных конструкций.

Известен (см. патент США 6468671, заявитель Fritz Michael Streuber, опубл. 22.10.2002) элемент навесной или подвесной составной защитной панельной конструкции на основе пеноалюминия.

Основным недостатком аналога является сложное, трудоемкое изготовление опорного слоя и слоя защитного материала из двух- или трехслойного экструдированного материала, включающего слой прекурсора (смеси порошков алюминия или его сплава и порофора), нанесенного на опорный и/или внешний слои, которые образуют замкнутую панельную заготовку, и после вспенивания образующего внутренний пеноалюминиевый слой, что также не может быть технологичным, так как одновременное изготовление из двух- или трехслойного экструдированного материала заготовки не всегда осуществимо и каждое изделие требует специальной технологии изготовления с выбором необходимых материалов и формы внешней поверхности, соответствующей необходимой форме и размерам внутренней полости.

Наиболее близким аналогом является (см. патент США 5482533, заявитель Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha, опубл. 09.01.1996) элемент навесной и/или подвесной монтируемой составной защитной панельной конструкции на основе пеноалюминия, состоящий из установленного на анкерах на опорном слое алюминийсодержащего слоя во время предварительного монтажа, внешнего слоя, скрепленного с опорным слоем анкерами.

Основным недостатком элемента защитной панельной конструкции является сложность обеспечения гарантированного заполнения всей внутренней полости и достижения однородной плотности вспененного алюминийсодержащего слоя по ее объему.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности защиты поверхности от пробивания за счет обеспечения гарантированного заполнения и однородной плотности вспененного алюминийсодержащего слоя по всему объему внутренней полости защитной конструкции.

Технический результат достигается тем, что в заготовке для защитной конструкции объектов спецтехники, включающей прекурсор - заготовку, выполненную из смеси порошков матричного алюминия или его сплавов и порофора, размещенную на установочных бобышках и на закладных анкерах внутри полости, образованной внешним защитным слоем и опорным слоем, повторяющим по форме защищаемую поверхность, в соответствии с изобретением, прекурсор-заготовка имеет форму, аналогичную форме указанной полости.

Кроме того, технический результат достигается тем, что смесь порошков прекурсора-заготовки имеет следующий состав, вес.:

- порофор TiH 2 - 1±0,2%, алюминиевый матричный сплав - остальное, а опорный слой, прекурсор-заготовка и внешний защитный слой скреплены крепежными штырями.

Выполнение прекурсора-заготовки по форме, аналогичной форме указанной внутренней полости позволяет заполнить пеноалюминиевым слоем весь объем полости равномерно, причем плотность вспененного слоя будет однородной по всему объему.

Предлагаемый состав смеси матричного алюминия и порофора позволяет получить наибольшую пластичность получаемого пеноалюминиевого слоя, что также обеспечивает гарантированное заполнение всего объема внутренней полости и повышение надежности защиты поверхности от пробивания.

Крепление опорного слоя, внешнего защитного слоя и прекурсора-заготовки крепежными штырями дополнительно обеспечивает гарантированное заполнение вспененным алюминийсодержащим слоем всего объема внутренней полости, так как при термической обработке возможно неуправляемое воздействие на опорный и внешний слои со стороны расширяющегося прекурсора-заготовки, а штыри предотвращают их взаимное смещение.

На фиг.1 показан разрез заготовки для защитной конструкции объектов спецтехники.

Заготовка для защитной конструкции объектов спецтехники состоит из опорного слоя 1, повторяющего защищаемый объект 2 (показан условно). На бобышках 3 и на закладных анкерах 4 установлена прекурсор-заготовка 5, имеющая форму, аналогичную форме внутренней полости 6, образованной опорным слоем 1 и внешним защитным слоем 7. Опорный слой 1, прекурсор-заготовка 5 и внешний защитный слой 7 скреплены крепежными штырями 8.

Во время предварительного монтажа на установочных бобышках 3 и на закладных анкерах 4, монтируют прекурсор-заготовку 5. При изготовлении прекурсора-заготовки проводят определение необходимой степени увеличения размеров прекурсора-порошковой заготовки при вспенивании матричного алюминия или его сплава, определение коэффициента объемного роста, как отношения объема прекурсора-порошковой заготовки, выполненной в виде компактируемой галеты, к объему внутренней полости 6. При этом учитывают необходимую толщину и геометрические размеры прекурсора-порошковой заготовки, пропорциональных коэффициенту объемного роста, для получения наиболее полного и равномерного заполнения внутренней полости 6 пеноалюминием. По полученным расчетным (или опытным) путем размерам изготавливают прекурсор-заготовку 5 из смеси порошков матричного алюминия или его сплавов и порофора.

Затем опорный слой 1, прекурсор-заготовку 5 и внешний слой 7 скрепляют крепежными штырями 8, а полученную замкнутую трехслойную конструкцию подвергают термообработке для осуществления процесса порообразования при температуре разложения порофора и охлаждают путем интенсивного теплоотвода, например, обдува с помощью вентиляторов. Внешний защитный слой 7 может быть выполнен из выбранного износостойкого и/или высокотвердого материала.

Алюминиевый матричный сплав и рецептура вспениваемой заготовки (галеты) выбираются из условия обеспечения наибольшей пластичности получаемого пеноалюминиевого слоя, так как высокая пластичность алюминиевой основы позволяет получить стойкую к динамическим воздействиям защитную конструкцию на основе пеноалюминия.

В качестве примера изготовлена защитная конструкция на основе пеноалюминия для установки на борту серийно изготавливаемого транспортного средства, в котором для производства пеноалюминиевого слоя использовалась смесь порошка алюминиевого сплава АВ87 (основа) и порофора (гидрид титана TiH2) в количестве 1±0,1%.

Состав сплава Содержание элементов %
AB87Si FeCu MnMg NiRu Al
0,490,31 2,330,27 1,620,002.2,94 остальное

Размер частиц порошков сплава алюминия 125 мкм, гидрида титана 50 мкм (ТУ 14-1-2159).

Механические свойства полученного пеноалюминия:

- предел текучести -02=35 Мпа
- модуль Юнга -Е=160 Мпа.

Внешний слой защитной конструкции выполнен из листа ударопрочной стали 40 (Твердость НВ=217 ед. по Бринеллю).

Проведенные натурные испытания подрывом пеноалюминиевых плит в условиях полигона подтвердили эффективность предлагаемого технического решения.

1. Заготовка для защитной конструкции объектов спецтехники, содержащая прекурсор-заготовку, выполненную из смеси порошков матричного алюминия или его сплавов и порофора, размещенную на установочных бобышках и на закладных анкерах внутри полости, образованной внешним защитным слоем и опорным слоем, повторяющим по форме защищаемую поверхность, отличающаяся тем, что прекурсор-заготовка выполнена по форме, аналогичной форме указанной полости, а опорный слой, прекурсор-заготовка и внешний защитный слой скреплены крепежными штырями.

2. Заготовка для защитной конструкции объектов спецтехники по п.1, отличающаяся тем, что смесь порошков прекурсор-заготовки имеет следующий состав, вес.%:

порофор TiH2 1±0,2%,

алюминиевый матричный сплав остальное



 

Наверх