[发明专利]碳纤维复合材料穿甲弹的弹托卡瓣及其成型方法和成型用模具

说明书

本发明属于穿甲弹弹托技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料穿甲弹的弹托卡瓣及其成型方法及成型用模具。本发明综合了短切碳纤维预浸料在成型复杂外形的优势以及连续纤维的高强度，将弹托卡瓣的结构分为齿牙增强板以及外壳，齿牙增强板嵌在外壳的环槽内，增强了齿牙强度，齿牙增强板采用织物碳纤维预浸料模压并加工而成，壳体由短切碳纤维预浸料模压而成，对比连续碳纤维模压工艺，大幅缩短了制造工序中的铺放时间，提高了制造效率；对比短切碳纤维预浸料模压工艺，通过齿牙增强板提高了齿牙的强度，避免齿牙在穿甲弹发射时发生断裂；对比金属弹托，本法案制件的密度可以下降至1.4g/cm³左右，大幅减小发射过程中的消极质量。

技术领域

本发明属于穿甲弹弹托技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料穿甲弹的弹托卡瓣及其成型方法及成型用模具。

背景技术

弹托是穿甲弹的重要组成部分，目前大多数应用的弹托多采用沿其轴向均分为三个或四个弹托卡瓣的马鞍形结构(见图1)，弹托卡瓣包括截面为扇环形的外壳，外壳的内壁沿轴向均匀设有扇环形的齿牙，外壳的外壁沿轴向依次间隔设有前定心部和后定心部，后定心部的外周面还设有弹带槽。在发射穿甲弹时，三个或四个卡瓣充分抱紧穿甲弹弹体，卡瓣与穿甲弹弹体通过卡瓣的环向齿牙在轴向固定，弹药爆炸产生的冲击力通过弹托传递至穿甲弹弹体，使穿甲弹弹体获得最佳的初速度。出膛后，弹托卡瓣在迎面气流产生的阻力作用和火药燃气的后效作用下，卡瓣与弹体分离。

目前穿甲弹弹托的材质为金属材料、轻质复合材料等，金属材料的弹托在发射时将产生较大的消极质量，影响穿甲弹的初速度，并对穿甲弹的飞行造成一定的影响；而轻质复合材料材质的弹托虽然大大降低了消极质量，但目前多采用注塑工艺或模压成型工艺在，前者纤维体积含量较低，容易出现齿牙区域富树脂，导致齿牙强度低，容易在发射过程中破坏；后者如采用短切碳纤维预浸料，会出现与注塑工艺相同的问题，采用连续碳纤维预浸料，则弹托的齿牙区域以及其复杂外形不易铺覆成型，效率低下。参见中国专利文献(申请号为202110259766.1)公开了一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托及其制备方法，其齿芽由若干块不同铺层角度和铺层厚度的碳纤维模压板加工组合而成，外壳体由短切碳纤维预浸纱模压成型；该制备方法包括弹托设计、齿芽预成型和卡瓣成型等步骤，存在如下技术缺陷：1.齿牙的铺贴过程效率低下，质量稳定性差；2.单个120°卡瓣需要共计超过三次固化过程，分别是若干齿牙形状块的固化、齿牙形状块间的粘接以及最后外壳与齿牙的共胶接固化，能耗高、效率低，所需设备以工装较多；3.结构整体性差，存在极多的胶接界面，容易产生破坏。

发明内容

为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供一种碳纤维复合材料穿甲弹的弹托卡瓣及其成型方法及其成型用模具。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种碳纤维复合材料穿甲弹的弹托卡瓣，弹托卡瓣包括外壳和扇环形的齿牙增强板，外壳由短切碳纤维预浸料一体模压成型，包括截面呈扇环形的壳体、沿壳体的轴向均匀且间隔设置在壳体的内壁上的多个扇环形的齿牙、以及沿壳体的轴向依次间隔设置在壳体外壁上的前定心部和后定心部；所述壳体在齿牙沿壳体轴向的同一侧开设有环槽，齿牙增强板固定嵌装在环槽内，齿牙增强板与齿牙位于凹槽的一侧完全紧密贴合；齿牙增强板由碳纤维复合材料层合板经切割而得，碳纤维复合材料层合板由织物碳纤维预浸料于平板模具上按照设计的铺层角度及数量铺放后再经压机加热加压而成。

本发明的碳纤维复合材料穿甲弹的弹托卡瓣的成型方法，包括如下步骤：

1)将织物碳纤维预浸料按照设计的铺层角度及数量铺放于平板模具上，然后转移至热模压成型平板模具内，通过压机加热加压，使复数的织物碳纤维预浸料受热固化，得到碳纤维复合材料层合板；

2)通过机加工碳纤维复合材料层合板得到若干齿牙增强板，齿牙增强板的表面经砂纸(可以为150#砂纸)打磨后采用易挥发的溶剂(如酒精、丙酮等)清洁；