Optimalizace vlastností W penetrátorů vyráběných rotačním kováním

Abstract

Tato práce je především zaměřena na studium mechanických a technologických vlastností s následnou aplikací poznatků do výrobního procesu s cílem optimalizovat současnou výrobu W penetrátorů střel z technologického, ale i ekonomického hlediska. V práci je zkoumána wolframová pseudoslitina – W93Ni6Co1 – jejíž současná výrobní procedura zahrnuje operace slinování, tepelné zpracování a rotační kování, a případné následné finální tepelné zpracování. Optimalizace stávající výroby penetrátorů (pomocí třískového obrábění) je zde provedena pomocí změny technologie výroby – technologie rotačního kování použitelná v širokém intervalu teplot umožňuje minimalizovat technologický odpad při výrobě, jakož i zvýšit efektivitu výroby za současného dosažení zadaných mechanických vlastností splňujících požadavky konstruktérů střel. V práci je pro posouzení vlivu optimalizovaných technologických kroků využito testování konvenčních mechanických vlastností, jakož i testování dynamických mechanických vlastností s využitím Hopkinsonova testu. Strukturní změny jsou hodnoceny optickou mikroskopií a analýzou pomocí skenovací elektronové mikroskopie. K ucelené představě o vlivu jednotlivých parametrů při samotné plastické deformaci, jakož i z důvodu možnosti dílčího srovnání sledovaných vlastností, je také využito numerické simulace rotačního kování. Reálné ověření nově modifikované technologie je provedeno pomocí experimentálního testování penetrace do ocelového pancíře. Morfologie vstřelů je zmapována pomocí 3D RTG skenů.

This work primarily deals with the study of mechanical and technological properties. The acquired knowledge is planned to be applied into the production technology with the aim to optimize the current production of tungsten penetrators from the technological and economical viewpoints. The production procedure of the studied tungsten heavy alloy (W93Ni6Co1) consists of sintering, heat treatment, and rotary swaging, possibly followed by a final heat treatment. The herein proposed optimization of the existing production technology of penetrators performed via machining lies in implementing technological changes – rotary swaging applicable in a wide temperature range allows to minimize technological waste during production, as well as to increase production efficiency while meeting the specified mechanical properties according to the requirements of ammunition designers. The effects of the proposed optimized technological steps are assessed by conventional testing of mechanical properties, as well as dynamic testing of mechanical properties using the Hopkinson test. Structural changes are assessed by optical microscopy and scanning electron microscopy. Moreover, numerical simulation of rotary swaging is used to observe the influence of the individual technological parameters at the deformation behaviour of the work-piece, as well as to provide the possibility of mutual comparison with the experimentally observed properties. The verification of the proposed technology is performed via experimental penetration into steel armour. The bullet hole morphology is mapped using 3D RTG scans.