[发明专利]一种均匀低应力值锥形药型罩的制备方法

说明书

本发明提供了一种均匀低应力值锥形药型罩的制备方法，包括多道次挤压成形、振动时效处理、深冷处理步骤，所述多道次挤压成形是在三向压应力和变形速率为5～10mm/s的作用下，经过4～8道次的挤压变形，每道次的变形量在5～50%。本发明制备的药型罩尺寸精度高、几何对称性好、应力值低，在精密切削加工和使用过程中尺寸稳定性好，能显著提升破甲战斗部药型罩的侵彻能力和稳定性。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形技术领域，尤其涉及一种均匀低应力值锥形药型罩的制备方法。

背景技术

典型的聚能装药射流具有较高的头部速度(≥8500m/s)和低的尾部速度(约3000m/s)，这种速度梯度使射流在一定的炸高条件下能拉得很长(达到20～100倍药型罩口径长度)，具有高侵彻能力。射流的侵彻能力是与连续射流长度成正比，但是由于金属内部缺陷与射流膨胀性作用，射流最终在轴向会断裂成一段段的颗粒，而限制了连续射流的长度，以及侵彻能量的传递，且断裂颗粒间相互扰动，其侵彻能力急剧下降。

现有98％破甲战斗部采用铜药型罩，其成形工艺主要有电铸、旋压、冲压、冷挤压、温挤压，其中电铸、冷挤压成形药型罩是发展的重点。国外研究机构对铜药型罩内部组织(晶粒度、形貌、晶界等)、制造工艺和破甲性能之间的关系作了大量而深入的研究。研究表明，药型罩产品尺寸精度、表面质量，以及内在应力状态、晶粒尺寸、晶界形貌等参数对侵彻能力影响明显，其中药型罩产品尺寸精度、内部应力值与分布是影响侵彻稳定性的关键因子。在药型罩产品设计、验收标准中提出“三高一低”要求，即“高尺寸精度、高几何对称性、高光洁度、低应力值均匀分布”。

随着新一代反应装甲、陶瓷装甲、复合装甲的发展，对药型罩毁伤威力、稳定性提出更高要求，制备高品质药型罩已成为发展高性能战斗部的关键技术之一。在相同装药、炸高，以及药型罩结构与材料条件下，国外的药型罩破甲跳差≤8％，国内药型罩产品破甲跳差高达30％以上。通过逆向工程分析，采用现代材料分析方法研究表明，国外冷挤压成形纯铜药型罩的平均应力值10～30MPa，锥角偏差≤2′，国内冷挤压成形锥形药型罩顶部应力值达到120～200MPa，且分布不均匀，严重影响产品质量稳定性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种均匀低应力值锥形药型罩的制备方法，制备的药型罩尺寸精度高、几何对称性好、应力值低，在精密切削加工和使用过程中尺寸稳定性好，能显著提升破甲战斗部药型罩的侵彻能力和稳定性。

一种均匀低应力值锥形药型罩的制备方法，包括多道次挤压成形、振动时效处理、深冷处理步骤，所述多道次挤压成形是在三向压应力和变形速率为5～10mm/s的作用下，经过4～8道次的挤压变形，每道次的变形量在5～50％。

优选的，所述多道次挤压成形中在坯料表面和模具型腔内表面涂布润滑剂。

所述多道次挤压成形的锥形药型罩圆周壁厚差≤0.1mm。

上述振动时效处理进行1～3次，处理时间20～60分钟。

上述深冷处理，深冷介质为液氮，冷却温度-135～-145℃，冷却次数2～4次，每次15～45分钟。

本发明实现锥形药型罩成形与表面质量控制，消除和均化锥形药型罩不同部位应力梯度，释放和均匀精整形药型罩的应力，保证药型罩的尺寸精度与表面质量，同时获得均匀低应力值。

本发明是通过下列技术方案实现：

一种均匀低应力值锥形药型罩的制备方法，经过下列工艺步骤实现：

(1)坯料的制备：依据设计的锥形铜药型罩形状结构，计算得出原材料的体积，并依据塑性加工成形理论与近均匀塑性变形原理，以及数值模拟仿真分析，选取合适的坯料尺寸，根据零件体积不变原理切取相应的铜棒材长度，铜棒材的直径φ20～170mm，铜材料可以是TU1、TU2、T2、T3等。