군인과 차량을 보호하기위한 재료 분야의 발전
이 기사는 보호 시스템 개발의 맥락에서 재료 및 그 조합에 대한 개요를 제공합니다.
보호 및 대량 볼륨 비용 간의 상충 관계는 모든 갑옷 유형 (갑옷 또는 차량 갑옷)에 대해 항상 일정하며 만병 통치약이라고 할 수있는 단일 솔루션이나 자료가 없기 때문에 현재 다양한 재료가 현재 사용되고 있습니다. 및 그 조합
갑옷은 수백만 년 동안 인류보다 오래되었으며 주로 턱과 발톱을 보호하기 위해 개발되었습니다. 아마도 악어와 거북이가 부분적으로 사람에게 보안 기능을 만드는 데 영감을 줄 수 있습니다. 모든 оружие 운동 에너지는 선사 시대 클럽이든 갑옷 뚫는 발사체이든 관계없이 작은 영역에 큰 힘을 집중시키기 위해 설계되었습니다. 목표물을 꿰뚫어 최대의 피해를 입히는 것이 임무입니다. 결과적으로 갑옷의 역할은 공격 장치를 빗나가게하거나 파괴하고 가능한 한 넓은 지역으로 충격 에너지를 발산하여이를 방지하여 인력, 교통 시스템 및 보호 시설의 손상을 최소화하는 것입니다.
현대의 갑옷은 원칙적으로 발사체를 멈추거나, 빗나가거나 파괴하기위한 견고한 외부 층, 매우 큰 "파괴의 일"을 특징으로하는 중간 층, 균열과 파편 형성을 막기위한 점성의 내부 층으로 구성됩니다.
강철
알루미늄과 티타늄의 가벼운 합금을 기반으로 한 갑옷, 도자기, 유리 섬유, 아라미드 및 초고 분자량 폴리에틸렌으로 강화 된 고분자 매트릭스와의 복합재 및 합성물을 기반으로 한 갑옷의 등장에도 불구하고 장갑차를 만드는 데 널리 사용되는 최초의 소재가 된 스틸은 여전히 수요가 남아 있습니다. 금속 매트릭스를 가진 물질.
SSAB를 비롯한 많은 제철소는 추가 보호 시트 제작과 같이 무게가 중요한 다양한 응용 분야에서 고강도 강재를 계속 개발하고 있습니다. 600-4 두께의 ARM OX 20T 외장 스틸은 570에서 640 HBW 유닛까지 경도가 보장되어 있습니다 (약자는 Hardness, Brinell, Wolfram을 나타냅니다. 표준 직경의 텅스텐 볼을 강도가 알려진 재료 샘플에 압착하는 테스트, 형성된 오목 부의 직경이 측정되면, 이들 파라미터는 경도 단위 수를 얻을 수있는 공식으로 대체된다.
SSAB는 또한 침투 및 폭발에 대한 보호를 제공하기 위해 경도와 인성 사이의 올바른 균형을 이루는 것이 중요하다는 점을 강조합니다. 모든 철강과 마찬가지로 ARMOX 600T는 철, 탄소 및 실리콘, 망간, 인, 황, 크롬, 니켈, 몰리브덴 및 붕소를 비롯한 수많은 합금 구성 요소로 구성됩니다.
특히 온도와 관련하여 사용되는 생산 기술에는 제한이 있습니다. 이 강재는 추가 열처리를위한 것이 아니며 납품 후 170 ° C 이상으로 가열하면 SSAB는 그 특성을 보증하지 않습니다. 이러한 유형의 제한을 극복 할 수있는 회사는 갑옷 제조사로부터주의를 끌 가능성이 큽니다.
스웨덴의 또 다른 회사 인 Deform은 장갑차 제조업체, 특히 상업용 / 민간용 차량의 보호 수준을 높이는 데 종사하는 사람들에게 방탄 장갑의 핫 스탬핑 부품을 제공합니다.
변형 된 견고한 방화벽은 Nissan PATROL 4x4, Volkswagen T6 TRANSPORTER 미니 버스 및 Isuzu D-MAX 픽업과 같은 재질의 단단한 바닥 시트와 함께 설치됩니다. Deform에 의해 개발되고 시트 생산에 사용되는 핫 몰딩 공정에서 경도 600N [HBW]는 유지됩니다.
회사는 시장에 나와있는 모든 갑옷 강재의 특성을 복원 할 수 있으며 동시에 구조적으로 미리 결정된 모양을 유지하면서 결과적으로 기존의 용접 구조와 부분적으로 겹치는 구조보다 훨씬 우수하다고 말합니다. Deform에 의해 개발 된 방법에서, 시트의 경화 및 템퍼링은 핫 스탬핑을 따릅니다. 이 프로세스 덕분에 냉간 성형으로 얻을 수없는 3 차원 형상을 얻을 수 있습니다. "임계점에서의 완전성을 위반하는 용접".
열간 성형 변형 강판은 BAE Systems의 BVS-10 및 CV90 기계 및 90 년대 초부터 많은 Kraus-Maffei Wegmann (KMW) 기계에서 사용됩니다. XNUMX 차원 갑옷 판 제조 주문 탱크 BOXER 및 PUMA 기계 용 LEOPARD 2 및 여러 가지 형상 시트와 BOXER를 포함한 여러 Rheinmetall 기계 용 및 WIESEL 기계 용 해치. Deform은 알루미늄, Kevlar / Aramid 및 티타늄을 포함한 다른 보호 재료와도 함께 작동합니다.
Deform은 2016의 호주 고객 인 Craig International Ballistics에 Toyota LC200 자동차의 견고한 내화 파티션을 제공했습니다.
알루미늄 진행
장갑차의 경우 처음으로 알루미늄 갑옷이 올해의 113에서 제작 된 M1960 장갑차 운반선의 제조에 널리 사용되었습니다. 5083 % 마그네슘을 함유하고 있으며, 망간, 철, 구리, 탄소, 아연, 크롬, 티타늄 등을 함유 한 합금입니다. 4,5 합금은 용접 후에도 강도를 유지하지만 열처리 합금에는 적용되지 않습니다. 그것은 5083-mm 갑옷 - 피어싱 글 머리 기호에 대한 좋은 저항력이 없지만, 공식 테스트에 의해 확인 된 바와 같이, 무게를 절약하고 원하는 강도를 추가하면서 소련 스타일의 7,62-mm 갑옷 뚫음 총알을 중지합니다. 이 수준의 보호를 위해서는 알루미늄 시트가 두껍고 14,5 배의 밀도가 낮은 강재보다 9 r / cm265가 더 강해 구조의 질량이 감소합니다.
장갑차 제조업체는 Alcan이 주로 7039 합금을 개발 한 후 7017을 개발하여 더 높은 아연 함유량을 지닌 가볍고 탄도적이고 내구성이 강하고 용접 가능하며 열처리 된 알루미늄 갑옷을 곧 요구하기 시작했습니다.
강철의 경우와 마찬가지로 스탬핑 및 후속 조립은 알루미늄의 보호 특성에 악영향을 미칠 수 있습니다. 용접 할 때, 열 영향 부는 연화되지만, 자연 노화 동안 경화로 인해 강도가 부분적으로 회복됩니다. 용접 근처의 좁은 영역에서 금속 구조가 변경되어 용접 및 / 또는 조립 오류로 인한 큰 잔류 응력이 발생합니다. 결과적으로 기계의 예상 수명이 30 년 이상이 될 것으로 예상되는 경우 특히 생산 기술로 인해 제품을 최소화해야하며 응력 부식 균열의 위험 또한 최소화해야합니다.
응력 부식 균열은 합금 원소의 수가 증가함에 따라 악화되는 경향이있는 부식 환경에서 균열이 발생하고 성장하는 과정입니다. 균열의 형성과 그 후의 성장은 결정 입계를 따라 수소가 확산되어 발생한다.
균열에 대한 민감성 결정은 균열에서 전해질의 소량 추출과 분석으로 시작됩니다. 낮은 변형률 속도에서의 응력 부식 시험은 특정 합금이 얼마나 심하게 타격되었는지 판단하기 위해 수행됩니다. 붕괴 될 때까지 두 샘플의 기계적 스트레칭이 발생합니다 (부식 환경에서는 하나, 건조한 공기에서는 두 번째입니다). 그러면 파괴 될 때까지 소성 변형을 비교합니다. 샘플이 늘어날수록 파괴됩니다.
부식 균열에 대한 내성은 공정 중에 개선 될 수 있습니다. 예를 들어 Alcan은 가속 응력 부식 균열 시험에서 40 합금의 성능을 7017만큼 높였습니다.이 재료는 "세계에서 가장 큰 재료 데이터베이스"라고 불리는 Total Materia의 참고 자료에 따르면, 얻어진 결과로 인해 잔류 응력을 피하기 어려운 용접 구조물의 부식 방지 방법을 개발할 수 있습니다. 용접 조인트의 전기 화학적 특성을 최적화하기 위해 합금을 개선하기위한 연구가 끊임없이 진행되고 있습니다. 새로운 열 가공 합금에 대한 작업은 강도와 내식성을 높이는 데 초점을 맞추고 열 가공이 불가능한 합금에 대한 작업은 용접성 요구 사항에 의해 부과 된 한계를 제거하는 데 그 목적이 있습니다. 가장 내구성이 강한 소재는 오늘날 사용되는 최고의 알루미늄 갑옷보다 50 % 강합니다.
Total-Materia에 따르면, 알루미늄 - 리튬 합금과 같은 저밀도 합금은 이전의 합금과 비교하여 약 10 %의 중량 감소를 제공하지만 총 탄약에 따르면 탄도 특성은 여전히 충분히 평가되어야합니다.
로봇을 포함한 용접 방법도 개선되고 있습니다. 해결해야 할 과제들 중에는 열 공급의 최소화, 에너지 및 와이어 공급 시스템의 개선으로 인한보다 안정적인 용접 아크, 그리고 전문가 시스템에 의한 프로세스 모니터링 및 제어가 있습니다.
MTL Advanced Materials는 알루미늄 갑옷 시트의 유명한 제조업체 인 ALCOA Defense와 협력하여 회사의 설명대로 "믿을 수 있고 반복 가능한 콜드 스탬핑 프로세스"를 개발했습니다. 회사는 갑옷 용도로 설계된 알루미늄 합금은 냉간 성형을 위해 설계되지 않았 음을 알았습니다. 즉, 새로운 공정은 균열을 포함한 일반적인 파괴 모드를 피하는 데 도움이됩니다. 이 회사의 궁극적 인 목표는 기계 개발자가 용접의 필요성을 최소화하고 부품 수를 줄이는 것입니다. 이 회사는 용접량 감소로 인해 구조 강도와 승무원 보호가 향상되는 동시에 생산 원가가 절감된다고 강조했다. 검증 된 5083-H131 합금으로 시작하여 회사는 곡물을 따라 90 도의 굴곡 각을 가진 냉간 성형 부품을 개발 한 다음 7017, 7020 및 7085 합금과 같은보다 복잡한 소재로 진행하여 우수한 결과를 얻었습니다.
Morgan Advanced Materials의 SAMAC 예약 시스템은 첨단 세라믹 및 구조 복합 재료의 조합으로 이루어집니다.
도자기 및 복합 재료
몇 년 전, Morgan Advanced Materials는 고급 세라믹과 구조용 재료의 조합으로 구성된 SAMAC 예약 시스템을 개발했다고 발표했습니다. 제품 라인에는 힌지 가드 (hinged armor), 꺾쇠 방지 (splinter proof), 금속 선체를 대체하고 거주 가능하거나 무인 상태 인 무기 모듈을 대체하기위한 구조용 합성물로 만들어진 생존 성 캡슐이 포함됩니다. 모두 사용자 정의하거나 사용자 정의 할 수 있습니다.
NATO STANAG 2 6-4569 수준에 부합하는 보호 기능을 제공하며 멀티 쇼크 특성 및 체중 감량 (이 시스템은 유사한 철강 제품의 무게가 절반이라고 주장함), 특정 위협, 플랫폼 및 작업에 대한 적응 . 분할 피스는 평평한 12,3 kg 패널에서 m0,36 (2 kg / m34 정도)의 2 영역 또는 12,8 kg / m0,55의 2 kg 무게를 갖는 일체형 부품을 커버 할 수 있습니다.
Morgan Advanced Materials에 따르면 새로운 플랫폼과 기존 플랫폼을 업그레이드하기 위해 추가로 설계된 갑옷은 절반의 무게로 동일한 기능을 제공합니다. 특허 시스템은 중소형 구경 무기, 즉석 폭발물 (IED) 및 로켓 추진 수류탄 및 멀티 히트 특성을 포함한 광범위한 위협에 대해 최대한의 보호 기능을 제공합니다.
내 부식성이 좋은 "반 구조적"예약 시스템이 무기 모듈 (항공 및 해상 어플리케이션 제외)에 제안되었으며 무게를 줄이고 무게 중심의 문제를 최소화 할뿐만 아니라 강철보다 전자기 호환성 문제가 적습니다.
무기 모듈의 보호는 시스템에서의 제거로 인해 승무원의 상황 파악 및 주변 위협 요소를 처리 할 수있는 기계의 기능이 급격히 악화되기 때문에 매력적인 목표이므로 특별한 문제입니다. 또한 "온화한"광전자 및 취약한 전기 모터를 설정합니다. 보통 차량 상단에 설치되기 때문에 무게 중심을 가능한 한 낮게 유지하기 위해 예약이 쉬워야합니다.
장갑 모듈의 보호 시스템은 장갑 유리와 윗부분 보호 장치를 포함 할 수 있으며 완전히 접을 수 있습니다. 두 사람이 90 초 후에 다시 조립할 수 있습니다. 합성 활력 캡슐은이 회사가 "고유 한 내구성 재료 및 고분자 화합물"로 묘사 한 것으로 파편으로부터 보호하고 현장에서 수리 할 수 있습니다.
군인 보호
병사 보호 시스템 3M Ceradyne에서 개발 한 병사 보호 시스템 SPS (Soldier Protection System) IHPS 및 VTP (Vital Torso Protection) 바디 보호 - ESAPI (Enhanced Small Arms Protective Insert) 구성 요소 용 헬멧 및 보디 인서트가 포함됩니다. - SPS 시스템의 작은 암에 대한 보호를위한 삽입물 개선).
IHPS 요구 사항에는 체중 감소, 수동 청력 보호 및 둔감 한 스트로크에 대한 향상된 보호가 포함됩니다. 이 시스템에는 군인의 아래턱을 보호하는 구성 요소, 보호용 바이저, 야간 투시경 고글, 손전등 및 카메라 용 가이드, 추가 모듈 식 총알 방지 장치와 같은 부속품도 포함되어 있습니다. 7 만 달러 이상의 가치가있는 계약은 5300 헬멧 주문을 제공합니다. 한편 계약 기간 동안 36만의 ESAPI 30000 키트가 추가로 필요합니다. 즉, 갑옷에 더 가벼운 인서트입니다. 이 두 키트의 생산은 2017 년에 시작되었습니다.
또한 SPS 프로그램 하에서 KDH Defense는 하니웰 SPECTRA SHIELD 및 GOLD SHIELD의 자료를 SPS 프로젝트에 제공되어야하는 Torso 및 Extremity Protection 하위 시스템을 포함한 5 개의 하위 시스템에 대해 선택했습니다. 26 %의 TER 보호 시스템은 가볍기 때문에 궁극적으로 10 %에서 SPS 시스템의 무게를 줄입니다. KDH는 UHMWPE을 기반으로하는 SPECTRA SHIELD와 아라미드 섬유를 기반으로하는 GOLD SHIELD를이 시스템의 자체 제품에 사용합니다.
SPECTRA 섬유
하니웰은 UHMWPE 폴리에틸렌을 SPECTRA 섬유에 삽입하기 위해 폴리머 섬유를 몰딩 및 인발하는 독점적 인 프로세스를 사용합니다. 이 재료는 강철보다 무게면에서 10 강하고 강도가 아라미드 섬유의 비중보다 40 % 더 크며 다른 폴리에틸렌에 비해 표준 폴리에틸렌 (150 ° C)보다 높은 융점을 가지며 내마모성이 우수합니다. 폴리 에스테르.
튼튼하고 견고한 재질 SPECTRA는 파손되기 전에 파손될 때 높은 변형을 나타냅니다. 즉, 파손되기 전에 매우 팽팽합니다. 이 속성을 사용하면 많은 양의 충격 에너지를 흡수 할 수 있습니다. 하니웰 (Honeywell)은 SPECTRA 섬유 기반 복합 소재는 소총과 충격파와 같이 고속으로 타격을 가할 때 매우 잘 작동한다고 말합니다. 회사의 말에 따르면 "우리의 첨단 섬유는 충격 영역에서 운동 에너지를 신속하게 제거하여 충격에 반응합니다 ... 또한 진동을 잘 흡수하고 섬유의 반복 된 변형 및 우수한 내부 마찰 특성에 대한 우수한 저항력과 우수한 내 화학성, 물 그리고 자외선. "
SHIELD 기술에서 Honeywell은 평행 한 섬유 가닥을 접어 단 향성 테이프를 얻기 위해 고급 레진을 함침시켜 서로 묶습니다. 그런 다음이 테이프의 레이어를 직각으로 십자형으로 배치하고 주어진 온도와 압력에서 복합 구조에 납땜합니다. 부드러운 용도의 경우, 얇고 유연한 투명 필름의 두 레이어 사이에 신체 보호 기능이 적층됩니다. 섬유가 직선과 평행을 유지하기 때문에, 그들은 짠 직물로 직조 될 때보 다 충격 에너지를보다 효율적으로 소산시킵니다.
Short Bark Industries는 또한 SPS TER 시스템 용 BCS (Ballistic Combat Shirt) 보디 보호용 SPECTRA SHIELD 재료를 사용합니다. Firm Short Bark는 부드러운 보호, 전술 복장 및 액세서리 전문 회사입니다.
하니웰에 따르면, 병사들은 아라미드 섬유에 비해 더 높은 성능을 보인 후 이러한 재료로 만든 보호 요소를 선택했습니다.
해당 사이트의 자료 :
www.nationaldefensemagazine.org
www.ssab.com
www.rheinmetall.com
www.deform.com
www.riotinto.com
www.totalmateria.com
www.mtladv.com
www.alcoa.com
www.morganadvancedmaterials.com
www.xnumxm.com
www.wikipedia.org
www.honeywell.com
보호 및 대량 볼륨 비용 간의 상충 관계는 모든 갑옷 유형 (갑옷 또는 차량 갑옷)에 대해 항상 일정하며 만병 통치약이라고 할 수있는 단일 솔루션이나 자료가 없기 때문에 현재 다양한 재료가 현재 사용되고 있습니다. 및 그 조합
갑옷은 수백만 년 동안 인류보다 오래되었으며 주로 턱과 발톱을 보호하기 위해 개발되었습니다. 아마도 악어와 거북이가 부분적으로 사람에게 보안 기능을 만드는 데 영감을 줄 수 있습니다. 모든 оружие 운동 에너지는 선사 시대 클럽이든 갑옷 뚫는 발사체이든 관계없이 작은 영역에 큰 힘을 집중시키기 위해 설계되었습니다. 목표물을 꿰뚫어 최대의 피해를 입히는 것이 임무입니다. 결과적으로 갑옷의 역할은 공격 장치를 빗나가게하거나 파괴하고 가능한 한 넓은 지역으로 충격 에너지를 발산하여이를 방지하여 인력, 교통 시스템 및 보호 시설의 손상을 최소화하는 것입니다.
현대의 갑옷은 원칙적으로 발사체를 멈추거나, 빗나가거나 파괴하기위한 견고한 외부 층, 매우 큰 "파괴의 일"을 특징으로하는 중간 층, 균열과 파편 형성을 막기위한 점성의 내부 층으로 구성됩니다.
강철
알루미늄과 티타늄의 가벼운 합금을 기반으로 한 갑옷, 도자기, 유리 섬유, 아라미드 및 초고 분자량 폴리에틸렌으로 강화 된 고분자 매트릭스와의 복합재 및 합성물을 기반으로 한 갑옷의 등장에도 불구하고 장갑차를 만드는 데 널리 사용되는 최초의 소재가 된 스틸은 여전히 수요가 남아 있습니다. 금속 매트릭스를 가진 물질.
SSAB를 비롯한 많은 제철소는 추가 보호 시트 제작과 같이 무게가 중요한 다양한 응용 분야에서 고강도 강재를 계속 개발하고 있습니다. 600-4 두께의 ARM OX 20T 외장 스틸은 570에서 640 HBW 유닛까지 경도가 보장되어 있습니다 (약자는 Hardness, Brinell, Wolfram을 나타냅니다. 표준 직경의 텅스텐 볼을 강도가 알려진 재료 샘플에 압착하는 테스트, 형성된 오목 부의 직경이 측정되면, 이들 파라미터는 경도 단위 수를 얻을 수있는 공식으로 대체된다.
SSAB는 또한 침투 및 폭발에 대한 보호를 제공하기 위해 경도와 인성 사이의 올바른 균형을 이루는 것이 중요하다는 점을 강조합니다. 모든 철강과 마찬가지로 ARMOX 600T는 철, 탄소 및 실리콘, 망간, 인, 황, 크롬, 니켈, 몰리브덴 및 붕소를 비롯한 수많은 합금 구성 요소로 구성됩니다.
특히 온도와 관련하여 사용되는 생산 기술에는 제한이 있습니다. 이 강재는 추가 열처리를위한 것이 아니며 납품 후 170 ° C 이상으로 가열하면 SSAB는 그 특성을 보증하지 않습니다. 이러한 유형의 제한을 극복 할 수있는 회사는 갑옷 제조사로부터주의를 끌 가능성이 큽니다.
스웨덴의 또 다른 회사 인 Deform은 장갑차 제조업체, 특히 상업용 / 민간용 차량의 보호 수준을 높이는 데 종사하는 사람들에게 방탄 장갑의 핫 스탬핑 부품을 제공합니다.
변형 된 견고한 방화벽은 Nissan PATROL 4x4, Volkswagen T6 TRANSPORTER 미니 버스 및 Isuzu D-MAX 픽업과 같은 재질의 단단한 바닥 시트와 함께 설치됩니다. Deform에 의해 개발되고 시트 생산에 사용되는 핫 몰딩 공정에서 경도 600N [HBW]는 유지됩니다.
회사는 시장에 나와있는 모든 갑옷 강재의 특성을 복원 할 수 있으며 동시에 구조적으로 미리 결정된 모양을 유지하면서 결과적으로 기존의 용접 구조와 부분적으로 겹치는 구조보다 훨씬 우수하다고 말합니다. Deform에 의해 개발 된 방법에서, 시트의 경화 및 템퍼링은 핫 스탬핑을 따릅니다. 이 프로세스 덕분에 냉간 성형으로 얻을 수없는 3 차원 형상을 얻을 수 있습니다. "임계점에서의 완전성을 위반하는 용접".
열간 성형 변형 강판은 BAE Systems의 BVS-10 및 CV90 기계 및 90 년대 초부터 많은 Kraus-Maffei Wegmann (KMW) 기계에서 사용됩니다. XNUMX 차원 갑옷 판 제조 주문 탱크 BOXER 및 PUMA 기계 용 LEOPARD 2 및 여러 가지 형상 시트와 BOXER를 포함한 여러 Rheinmetall 기계 용 및 WIESEL 기계 용 해치. Deform은 알루미늄, Kevlar / Aramid 및 티타늄을 포함한 다른 보호 재료와도 함께 작동합니다.
Deform은 2016의 호주 고객 인 Craig International Ballistics에 Toyota LC200 자동차의 견고한 내화 파티션을 제공했습니다.
알루미늄 진행
장갑차의 경우 처음으로 알루미늄 갑옷이 올해의 113에서 제작 된 M1960 장갑차 운반선의 제조에 널리 사용되었습니다. 5083 % 마그네슘을 함유하고 있으며, 망간, 철, 구리, 탄소, 아연, 크롬, 티타늄 등을 함유 한 합금입니다. 4,5 합금은 용접 후에도 강도를 유지하지만 열처리 합금에는 적용되지 않습니다. 그것은 5083-mm 갑옷 - 피어싱 글 머리 기호에 대한 좋은 저항력이 없지만, 공식 테스트에 의해 확인 된 바와 같이, 무게를 절약하고 원하는 강도를 추가하면서 소련 스타일의 7,62-mm 갑옷 뚫음 총알을 중지합니다. 이 수준의 보호를 위해서는 알루미늄 시트가 두껍고 14,5 배의 밀도가 낮은 강재보다 9 r / cm265가 더 강해 구조의 질량이 감소합니다.
장갑차 제조업체는 Alcan이 주로 7039 합금을 개발 한 후 7017을 개발하여 더 높은 아연 함유량을 지닌 가볍고 탄도적이고 내구성이 강하고 용접 가능하며 열처리 된 알루미늄 갑옷을 곧 요구하기 시작했습니다.
강철의 경우와 마찬가지로 스탬핑 및 후속 조립은 알루미늄의 보호 특성에 악영향을 미칠 수 있습니다. 용접 할 때, 열 영향 부는 연화되지만, 자연 노화 동안 경화로 인해 강도가 부분적으로 회복됩니다. 용접 근처의 좁은 영역에서 금속 구조가 변경되어 용접 및 / 또는 조립 오류로 인한 큰 잔류 응력이 발생합니다. 결과적으로 기계의 예상 수명이 30 년 이상이 될 것으로 예상되는 경우 특히 생산 기술로 인해 제품을 최소화해야하며 응력 부식 균열의 위험 또한 최소화해야합니다.
응력 부식 균열은 합금 원소의 수가 증가함에 따라 악화되는 경향이있는 부식 환경에서 균열이 발생하고 성장하는 과정입니다. 균열의 형성과 그 후의 성장은 결정 입계를 따라 수소가 확산되어 발생한다.
균열에 대한 민감성 결정은 균열에서 전해질의 소량 추출과 분석으로 시작됩니다. 낮은 변형률 속도에서의 응력 부식 시험은 특정 합금이 얼마나 심하게 타격되었는지 판단하기 위해 수행됩니다. 붕괴 될 때까지 두 샘플의 기계적 스트레칭이 발생합니다 (부식 환경에서는 하나, 건조한 공기에서는 두 번째입니다). 그러면 파괴 될 때까지 소성 변형을 비교합니다. 샘플이 늘어날수록 파괴됩니다.
부식 균열에 대한 내성은 공정 중에 개선 될 수 있습니다. 예를 들어 Alcan은 가속 응력 부식 균열 시험에서 40 합금의 성능을 7017만큼 높였습니다.이 재료는 "세계에서 가장 큰 재료 데이터베이스"라고 불리는 Total Materia의 참고 자료에 따르면, 얻어진 결과로 인해 잔류 응력을 피하기 어려운 용접 구조물의 부식 방지 방법을 개발할 수 있습니다. 용접 조인트의 전기 화학적 특성을 최적화하기 위해 합금을 개선하기위한 연구가 끊임없이 진행되고 있습니다. 새로운 열 가공 합금에 대한 작업은 강도와 내식성을 높이는 데 초점을 맞추고 열 가공이 불가능한 합금에 대한 작업은 용접성 요구 사항에 의해 부과 된 한계를 제거하는 데 그 목적이 있습니다. 가장 내구성이 강한 소재는 오늘날 사용되는 최고의 알루미늄 갑옷보다 50 % 강합니다.
Total-Materia에 따르면, 알루미늄 - 리튬 합금과 같은 저밀도 합금은 이전의 합금과 비교하여 약 10 %의 중량 감소를 제공하지만 총 탄약에 따르면 탄도 특성은 여전히 충분히 평가되어야합니다.
로봇을 포함한 용접 방법도 개선되고 있습니다. 해결해야 할 과제들 중에는 열 공급의 최소화, 에너지 및 와이어 공급 시스템의 개선으로 인한보다 안정적인 용접 아크, 그리고 전문가 시스템에 의한 프로세스 모니터링 및 제어가 있습니다.
MTL Advanced Materials는 알루미늄 갑옷 시트의 유명한 제조업체 인 ALCOA Defense와 협력하여 회사의 설명대로 "믿을 수 있고 반복 가능한 콜드 스탬핑 프로세스"를 개발했습니다. 회사는 갑옷 용도로 설계된 알루미늄 합금은 냉간 성형을 위해 설계되지 않았 음을 알았습니다. 즉, 새로운 공정은 균열을 포함한 일반적인 파괴 모드를 피하는 데 도움이됩니다. 이 회사의 궁극적 인 목표는 기계 개발자가 용접의 필요성을 최소화하고 부품 수를 줄이는 것입니다. 이 회사는 용접량 감소로 인해 구조 강도와 승무원 보호가 향상되는 동시에 생산 원가가 절감된다고 강조했다. 검증 된 5083-H131 합금으로 시작하여 회사는 곡물을 따라 90 도의 굴곡 각을 가진 냉간 성형 부품을 개발 한 다음 7017, 7020 및 7085 합금과 같은보다 복잡한 소재로 진행하여 우수한 결과를 얻었습니다.
Morgan Advanced Materials의 SAMAC 예약 시스템은 첨단 세라믹 및 구조 복합 재료의 조합으로 이루어집니다.
도자기 및 복합 재료
몇 년 전, Morgan Advanced Materials는 고급 세라믹과 구조용 재료의 조합으로 구성된 SAMAC 예약 시스템을 개발했다고 발표했습니다. 제품 라인에는 힌지 가드 (hinged armor), 꺾쇠 방지 (splinter proof), 금속 선체를 대체하고 거주 가능하거나 무인 상태 인 무기 모듈을 대체하기위한 구조용 합성물로 만들어진 생존 성 캡슐이 포함됩니다. 모두 사용자 정의하거나 사용자 정의 할 수 있습니다.
NATO STANAG 2 6-4569 수준에 부합하는 보호 기능을 제공하며 멀티 쇼크 특성 및 체중 감량 (이 시스템은 유사한 철강 제품의 무게가 절반이라고 주장함), 특정 위협, 플랫폼 및 작업에 대한 적응 . 분할 피스는 평평한 12,3 kg 패널에서 m0,36 (2 kg / m34 정도)의 2 영역 또는 12,8 kg / m0,55의 2 kg 무게를 갖는 일체형 부품을 커버 할 수 있습니다.
Morgan Advanced Materials에 따르면 새로운 플랫폼과 기존 플랫폼을 업그레이드하기 위해 추가로 설계된 갑옷은 절반의 무게로 동일한 기능을 제공합니다. 특허 시스템은 중소형 구경 무기, 즉석 폭발물 (IED) 및 로켓 추진 수류탄 및 멀티 히트 특성을 포함한 광범위한 위협에 대해 최대한의 보호 기능을 제공합니다.
내 부식성이 좋은 "반 구조적"예약 시스템이 무기 모듈 (항공 및 해상 어플리케이션 제외)에 제안되었으며 무게를 줄이고 무게 중심의 문제를 최소화 할뿐만 아니라 강철보다 전자기 호환성 문제가 적습니다.
무기 모듈의 보호는 시스템에서의 제거로 인해 승무원의 상황 파악 및 주변 위협 요소를 처리 할 수있는 기계의 기능이 급격히 악화되기 때문에 매력적인 목표이므로 특별한 문제입니다. 또한 "온화한"광전자 및 취약한 전기 모터를 설정합니다. 보통 차량 상단에 설치되기 때문에 무게 중심을 가능한 한 낮게 유지하기 위해 예약이 쉬워야합니다.
장갑 모듈의 보호 시스템은 장갑 유리와 윗부분 보호 장치를 포함 할 수 있으며 완전히 접을 수 있습니다. 두 사람이 90 초 후에 다시 조립할 수 있습니다. 합성 활력 캡슐은이 회사가 "고유 한 내구성 재료 및 고분자 화합물"로 묘사 한 것으로 파편으로부터 보호하고 현장에서 수리 할 수 있습니다.
군인 보호
병사 보호 시스템 3M Ceradyne에서 개발 한 병사 보호 시스템 SPS (Soldier Protection System) IHPS 및 VTP (Vital Torso Protection) 바디 보호 - ESAPI (Enhanced Small Arms Protective Insert) 구성 요소 용 헬멧 및 보디 인서트가 포함됩니다. - SPS 시스템의 작은 암에 대한 보호를위한 삽입물 개선).
IHPS 요구 사항에는 체중 감소, 수동 청력 보호 및 둔감 한 스트로크에 대한 향상된 보호가 포함됩니다. 이 시스템에는 군인의 아래턱을 보호하는 구성 요소, 보호용 바이저, 야간 투시경 고글, 손전등 및 카메라 용 가이드, 추가 모듈 식 총알 방지 장치와 같은 부속품도 포함되어 있습니다. 7 만 달러 이상의 가치가있는 계약은 5300 헬멧 주문을 제공합니다. 한편 계약 기간 동안 36만의 ESAPI 30000 키트가 추가로 필요합니다. 즉, 갑옷에 더 가벼운 인서트입니다. 이 두 키트의 생산은 2017 년에 시작되었습니다.
또한 SPS 프로그램 하에서 KDH Defense는 하니웰 SPECTRA SHIELD 및 GOLD SHIELD의 자료를 SPS 프로젝트에 제공되어야하는 Torso 및 Extremity Protection 하위 시스템을 포함한 5 개의 하위 시스템에 대해 선택했습니다. 26 %의 TER 보호 시스템은 가볍기 때문에 궁극적으로 10 %에서 SPS 시스템의 무게를 줄입니다. KDH는 UHMWPE을 기반으로하는 SPECTRA SHIELD와 아라미드 섬유를 기반으로하는 GOLD SHIELD를이 시스템의 자체 제품에 사용합니다.
SPECTRA 섬유
하니웰은 UHMWPE 폴리에틸렌을 SPECTRA 섬유에 삽입하기 위해 폴리머 섬유를 몰딩 및 인발하는 독점적 인 프로세스를 사용합니다. 이 재료는 강철보다 무게면에서 10 강하고 강도가 아라미드 섬유의 비중보다 40 % 더 크며 다른 폴리에틸렌에 비해 표준 폴리에틸렌 (150 ° C)보다 높은 융점을 가지며 내마모성이 우수합니다. 폴리 에스테르.
튼튼하고 견고한 재질 SPECTRA는 파손되기 전에 파손될 때 높은 변형을 나타냅니다. 즉, 파손되기 전에 매우 팽팽합니다. 이 속성을 사용하면 많은 양의 충격 에너지를 흡수 할 수 있습니다. 하니웰 (Honeywell)은 SPECTRA 섬유 기반 복합 소재는 소총과 충격파와 같이 고속으로 타격을 가할 때 매우 잘 작동한다고 말합니다. 회사의 말에 따르면 "우리의 첨단 섬유는 충격 영역에서 운동 에너지를 신속하게 제거하여 충격에 반응합니다 ... 또한 진동을 잘 흡수하고 섬유의 반복 된 변형 및 우수한 내부 마찰 특성에 대한 우수한 저항력과 우수한 내 화학성, 물 그리고 자외선. "
SHIELD 기술에서 Honeywell은 평행 한 섬유 가닥을 접어 단 향성 테이프를 얻기 위해 고급 레진을 함침시켜 서로 묶습니다. 그런 다음이 테이프의 레이어를 직각으로 십자형으로 배치하고 주어진 온도와 압력에서 복합 구조에 납땜합니다. 부드러운 용도의 경우, 얇고 유연한 투명 필름의 두 레이어 사이에 신체 보호 기능이 적층됩니다. 섬유가 직선과 평행을 유지하기 때문에, 그들은 짠 직물로 직조 될 때보 다 충격 에너지를보다 효율적으로 소산시킵니다.
Short Bark Industries는 또한 SPS TER 시스템 용 BCS (Ballistic Combat Shirt) 보디 보호용 SPECTRA SHIELD 재료를 사용합니다. Firm Short Bark는 부드러운 보호, 전술 복장 및 액세서리 전문 회사입니다.
하니웰에 따르면, 병사들은 아라미드 섬유에 비해 더 높은 성능을 보인 후 이러한 재료로 만든 보호 요소를 선택했습니다.
해당 사이트의 자료 :
www.nationaldefensemagazine.org
www.ssab.com
www.rheinmetall.com
www.deform.com
www.riotinto.com
www.totalmateria.com
www.mtladv.com
www.alcoa.com
www.morganadvancedmaterials.com
www.xnumxm.com
www.wikipedia.org
www.honeywell.com
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