Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Studying the Effectiveness of Shaped Charge Jets Created by Graphene-containing Shaped Charge Liners

Majewski Tomasz, Trzciński Waldemar A., Szymańczyk Leszek

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2024

|

Vol. 15, Nr 1 (55)

39--54

EN

The paper presents selected results of studies conducted within the framework of the following research project: “Use of graphene and new multilayer explosive technologies in materials for shaped charge liners" (The National Centre for Research and Development in Poland: project No: DOB-BI08/03/01/2016). This study was performed by a consortium made up of the following entities: Institute of Precision Mechanics, Military University of Technology and the Mototechnika company (Poland). The main objective of the performed experiments was to test the effectiveness of shaped charge liners produced with the use of powder metallurgy methods, from mixtures containing copper powder and graphene-coated copper powder. The content of the latter equaled 0%, 1%, 5% and 10%, respectively. Shaped charge jets created with the use of liners made from the powder mixtures tested were recorded with the help of X-ray technology. Firing tests were conducted against steel barriers and the depth of penetration was determined. The obtained results showed that the addition of graphene powder to pure copper powder practically does not increase the depth of penetration of the shaped charge jet compared to scenarios in which sintered liners without this additive were used.

PL

W artykule zostały przedstawione wybrane wyniki badań przeprowadzonych w ramach realizacji projektu badawczego: „Zastosowanie grafenu i nowych technologii wielowarstwowych materiałów wybuchowych w materiałach na wkładki kumulacyjne” (nr projektu NCBiR: DOB-BI08/03/01/2016). Praca ta była przeprowadzona w konsorcjum, w skład którego wchodziły: Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Wojskowa Akademia Techniczna oraz przedsiębiorstwo Mototechnika. Głównym celem wykonanych eksperymentów było zbadanie skuteczności wkładek kumulacyjnych, wytworzonych metodami metalurgii proszków, z mieszanek zawierających proszek miedzi oraz proszek miedzi pokryty grafenem. Zawartość tego ostatniego wynosiła odpowiednio:0%, 1%, 5% i 10%. Dokonano rentgenograficznej rejestracji strumieni kumulacyjnych przy zastosowaniu ładunków zawierających wkładki wytworzone z testowanych mieszanek proszkowych. Przeprowadzono próby strzelania do przegród stalowych i określono głębokość penetracji. Otrzymane wyniki badań wykazały, że dodatek proszku grafenowanego do proszku czystej miedzi praktycznie nie zwiększa głębokości wnikania strumienia kumulacyjnego w stosunku do przypadku, gdy zastosowano wkładki spiekane bez tego dodatku.

2

Microstructure, mechanical properties and geometry of a model batch of semi-spherical steel liners intended for use in the extractive industry

Stępień Jerzy, Burdek Marek, Marcisz Jarosław, Żak Artur, Janiszewski Jacek

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 3

7--22

EN

The article presents the results of investigation of the microstructure and mechanical properties of Fe-based materials intended for the production of semi-spherical liners for experimental shaped charges. The tests were carried out on samples taken in three directions in relation to the rolling direction: 0°, 45° and 90°, of the following materials: cold-rolled sheets made of DC04 steel, hot-rolled sheets made of 04J steel, and cold-rolled strips made of 004G steel developed at Łukasiewicz -IMŻ and annealed at 650°C. Semi-spherical drawpieces with a diameter of 106.4 mm, intended for liners, were made of the sheets with the use of cold stamping. Tests of the microstructure and HV hardness of samples taken from the test batch were carried out on cross-sections along the pressing direction and the model batch -on sections transverse to the stamping direction The geometry of the model batch drawpieces was also measured. The ferrite grain size evaluation was performed according to the ASTM E112 standard using µgrain software with a grain size evaluation module using counting the number of intersections of grain boundaries with a circle.

PL

Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych materiałów na bazie Fe przeznaczonych do wytwarzania wkładek półsferycznych do eksperymentalnych ładunków kumulacyjnych. Badania wykonano na próbkach pobranych w trzech kierunkach w stosunku do kierunku walcowania 0°, 45° i 90° z następujących materiałów: blach walcowanych na zimno ze stali DC04, blachy walcowanej na gorąco ze stali 04J oraz taśm walcowanych na zimno i wyżarzanych w temperaturze 650°C ze stali 004G opracowanej w Łukasiewicz -IMŻ. Z blach metodą tłoczenia na zimno wykonano wytłoczki półsferyczne o średnicy 106,4 mm przeznaczone na wkładki kumulacyjne. Przeprowadzono badania mikrostruktury i twardości HV próbek pobranych z partii testowej na przekrojach wzdłuż kierunku tłoczenia i partii modelowej -na przekrojach poprzecznych do kierunku tłoczenia oraz pomiary geometrii wytłoczek partii modelowej. Badania wielkości ziaren ferrytu wykonano zgodnie z normą ASTM E112 z zastosowaniem oprogramowania µgrain z modułem do oceny wielkości ziarna metodą zliczania liczby przecięć granic ziaren z okręgiem.

3

Microstructure and mechanical properties of steels for shaped charge liners and preliminary assessment of the effectiveness of experimental shaped charges intended for use in the mining industry

Marcisz Jarosław, Żak Artur, Stępień Jerzy, Burdek Marek, Tomczak Tymoteusz, Burian Wojciech, Janiszewski Jacek, Pytlik Mateusz

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 2

2--12

EN

The paper presents the results of investigation of the microstructure and mechanical properties of Fe-based materials designed for the manufacture of semi-spherical liners for experimental shaped charges. The tests were carried out on material samples taken from two semi-finished products, i.e. a rod for the manufacture of charge liners with a diameter of 50 mm using machining, and sheets for the manufacture of liners with a diameter of 100 mm using cold drawing. Microstructure examination was also carried out on a test specimen obtained using the additive method (3D-WAAM), made of low-carbon unalloyed steel wire. Firing tests on concrete blocks were carried out in order to quantify the effects of drilling at the Experimental Mine Barbara. The scope of the tests consisted of firing at cylindrical concrete blocks using projectiles containing 50 mm diameter liners made of Fe-based alloys. Based on the results of the laboratory material, two experimental steel grades were selected for further testing. Plates made of the selected steels will be used to manufacture charge liners with a diameter of 100 mm.

PL

Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych materiałów na bazie Fe przeznaczonych do wytwarzania wkładek półsferycznych do eksperymentalnych ładunków kumulacyjnych. Badaniom poddano próbki materiałowe pobrane z dwóch półfabrykatów, tj. pręta do wytwarzania wkładek kumulacyjnych o średnicy 50 mm metodą obróbki skrawaniem oraz blach do wytwarzania wkładek o średnicy 100 mm metodą tłoczenia na zimno. Przeprowadzono badania mikrostruktury próbki testowej wykonanej metodą przyrostową (3D-WAAM) z drutu ze stali niskowęglowej niestopowej. Próby strzelania do bloków betonowych w celu ilościowego oszacowania skutków drążenia otworów przeprowadzono w Kopalni Doświadczalnej Barbara. Zakres badań obejmował strzelanie do walcowych bloków betonowych z wykorzystaniem pocisków zawierających wkładki o średnicy 50 mm wykonane ze stopów na bazie Fe. Na podstawie wyników badań materiału laboratoryjnego wytypowano do dalszych badań dwa eksperymentalne gatunki stali. Blachy z dobranych stali będą wykorzystane do wytwarzania wkładek kumulacyjnych o średnicy 100 mm.

4

Comparative Study of the Penetration Characteristics of Ni-Al and Pure Cu Shaped Charge Liners

Liu Yingbin, Zhang Chaoxia, Hu Xiaoyan, Yang Li, Sun Miao, Zhang Zeng, Yuan Lei

Central European Journal of Energetic Materials

|

2021

|

Vol. 18, no. 2

199--222

EN

In order to investigate the correlation between the reactivity of Ni-Al and micro-structural differences in the crater walls, penetration experiments were performed with Ni-Al and pure Cu shaped charge liners (SCLs). The experimental results showed that the average penetration depth of Cu jets is 2.3 times that of Ni-Al jets, but the crater entrance diameter of Ni-Al jets is larger by 26.6%. The microstructure of the recovered targets was characterized using optical microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and a Vickers micro-hardness system. The Ni-Al “white” band was thicker than that of Cu because it releases a lot of heat. The micro-hardness test showed that the “white” band had a relatively high hardness, and the “white” band hardness in the tail was more significant than that in the head. However, the micro-structural evolution of the crater walls is related to the reactivity of Ni-Al, but is also related to other factors. Combined with the macro penetration results and the evolution of the micro-structure of the crater walls, the “white” band can absorb impact energy more strongly and weaken the jet breaking ability or armour protection ability.These results can provide more valuable reference for designing shaped charge warheads and protection structures.

5

Copper-Graphene Composite Materials : Manufacturing Technology and Properties

Majewski Tomasz, Sarzyński Marcin, Sienkiewicz Judyta, Szawłowski Jerzy, Babul Tomasz, Jończyk Sylwester

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2019

|

Vol. 10, Nr 4 (38)

37--54

EN

The article presents the results of preliminary research into the feasibility of copper-graphene composite application in the production of shaped charge liners in HEAT ammunition from graphene-coated copper grain powders by powder metallurgy techniques. Copper powder grains were coated with graphene with a machine and process developed at the Institute of Precision Mechanics in Warsaw (Poland). The characteristics of the applied powdered materials (including particle size distribution) were determined in this work. The paper discloses the result of graphene identification by Raman spectroscopy. The presence of graphene was confirmed in the processed copper powder. The paper discusses the preparation of copper powder by grinding (refinement) and reduction for consolidation. Powder mixtures of pure copper and graphene powder were applied at different component ratios. P/M compacts and sinters (agglomerates) for the test specimens were made from the proposed mixtures by die pressing and sintering in dissociated ammonia gas. Examples of microstructures and selected test results of material properties are shown for the produced sinters. The paper shows a selection of test results for the copper-graphene composites produced by PPS (Pulse Plasma Sintering) from 100% graphene-coated copper powder. The properties of the produced composite materials were determined, including their density, porosity, and a selection of mechanical properties identified by DSI (Depth Sensing Indentation). It was found that the copper-graphene composite met the primary design criteria applied to shaped charged liners for HEAT munitions. In “traditional” powder metallurgy processes, high-density products can be produced if the composite material features a low content of graphene-coated copper powder; PPS, however, makes the production viable with 100% graphene-coated copper powder.

PL

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań dotyczących możliwości zastosowania kompozytu miedź-grafen, jako materiału przeznaczonego do wytwarzania wkładek kumulacyjnych amunicji przeciwpancernej technologią metalurgii proszków z proszków miedzi pokrytych grafenem. Grafenowanie proszków realizowane było w oparciu o urządzenie i technologię opracowaną w InstytucieMechaniki Precyzyjnej w Warszawie. W pracy określono charakterystyki zastosowanych proszków (np. rozkład granulometryczny) oraz pokazano wyniki dotyczące identyfikacji grafenu na podstawie analiz wykonanych metodą spektroskopii Ramanowskiej. Potwierdzono obecność grafenu na proszkach miedzi. Przedstawiono informacje dotyczące przygotowania proszku do procesu konsolidacji, obejmujące jego rozdrabnianie i redukcję. Zastosowano mieszanki proszków czystej miedzi z proszkiem grafenowanym o różnych proporcjach. W celu wytworzenia wyprasek i spieków (w postaci próbek badawczych) z zaproponowanych składów mieszanek zastosowano prasowanie matrycowe oraz piekanie w atmosferze zdysocjowanego amoniaku. Przedstawiono przykładowe obrazy mikrostruktury oraz wybrane wyniki badań właściwości otrzymanych spieków. W pracy przedstawiono również wybrane wyniki badań kompozytów miedźgrafen wytwarzanych metodą PPS (Plasma Puls Sintering) z grafenowanego proszku miedzi (zaw. 100%). Określono podstawowe właściwości otrzymanych kompozytów, tj. m.in. gęstość, porowatość oraz wybrane właściwości mechaniczne wyznaczone metodą DSI (Depth Sensing Indentation). Stwierdzono, że kompozyt miedź-grafen spełnia główne wymagania stawiane materiałowi na wkładki kumulacyjne. W przypadku „tradycyjnych” technologii metalurgii proszków uzyskanie wyrobu o wysokiej gęstości możliwe jest w przypadku kompozytu o ograniczonej zawartości grafenowanego proszku miedzi, natomiast dla technologii PPS również dla 100% zawartości proszku grafenowanego.

6

Use of Graphene for Shaped Charge Liner Materials

Majewski T., Jackowski A.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2018

|

Vol. 9, Nr 3 (33)

15--28

EN

The paper presents some selected results of tests performed as part of a research task titled “Use of graphene and new multilayer explosive material technologies in shaped charge liner materials”. The main aim of the experiments was to test the possibilities of using graphene as an addition to materials used for shaped charge liner production. The primary factors that need to be considered when selecting materials for shaped charge liners are presented. The paper contains a description of the powder materials used, as well as a description of the primary manufacturing steps, encompassing the powder blend preparation, pressing and sintering operations. The results of experiments intended to determine the effects of selected manufacturing process parameters on the porosity of the resulting compacts and sinters are shown, both for products made of pure copper powder and graphene-coated powder. Subsequently, test results for manufacturing of liners made using copper powder pressed using the die and isostatic methods are presented. Liners made of copper powder blends with a varying content of graphene-coated copper powder were also manufactured, and densities and porosities of the resulting sinters were compared.

PL

W artykule zaprezentowano wybrane wyniki badań przeprowadzonych w ramach realizacji pracy badawczej pod tytułem „Zastosowanie grafenu i nowych technologii wielowarstwowych materiałów wybuchowych w materiałach na wkładki kumulacyjne”. Głównym celem wykonanych eksperymentów było zbadanie możliwości wykorzystania grafenu jako dodatku do materiału wykorzystywanego do produkcji wkładek kumulacyjnych. Przedstawiono najważniejsze czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy doborze materiału na wkładki kumulacyjne. W artykule opisano zastosowane materiały proszkowe, jak również podstawowe etapy procesu wytwarzania, obejmujące operacje przygotowania mieszanki proszkowej, prasowania i spiekania. Zamieszczono wyniki eksperymentów dotyczących określenia wpływu wybranych parametrów procesu wytwarzania na porowatość otrzymanych wyprasek i spieków, zarówno produktów wykonanych z czystego proszku miedzi, jak i z proszku pokrytego grafenem. Dalej przedstawiono wyniki prób wytwarzania wkładek kumulacyjnych z użyciem proszku miedzi prasowanego metodą matrycową i izostatyczną. Wykonano również wkładki kumulacyjne z mieszanek z proszkiem miedzi z różną zawartością proszku miedzi pokrytego grafenem i dokonano porównania gęstości i porowatości otrzymanych spieków.

7

Koncepcja stanowiska do eksperymentalnych badań wkładek kumulacyjnych w fazie redukcji

Jackowski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2005

|

Vol. 54, nr 2-3

135-147

PL

W pracy przedstawiono koncepcję stanowiska do badań wkładek kumulacyjnych w początkowej fazie redukcji i tworzenia się strumienia kumulacyjnego oraz umożliwiającego odzyskiwanie wkładek po próbach. W modelowym rozwiązaniu zastosowano układ symulavyjny, w którym redukcja wkładki zachodzi w wyniku oddziaływania na nią fali uderzeniowej, generowanej w wodzie przez ładunek materiału wybuchowego. W pracy oparto się na wynikach badań przedstawionych w [1] Na podstawie przeprowadzonej analizy sformuowano wnioski dotyczace charakterystyki geometrycznej układu badawczego. Oszacowano także maksymalne wartości ciśnienia obciążającego wkładkę dla kilku wariantów masy ładunku zastosowanego ładunku wybuchowego.

EN

The conceptual design study of stand for researches of the shaped charge liners during early stage of collapse and formation of the jet are presented in this paper. In this design the recovery of liners after tests was assumpted. Collaps of the liner realised by shock wave generated into water by explosive charge was used in model system simulation. This paper based on reults presented in [1]. The conclusions about geometry characteristic of experimental stand were formulated on the basis analysis. The maximum value of the liner load pressure for same variants of mass explosive was estimated.

8

Eksperymentalna weryfikacja stanowiska do badań wkładek kumulacyjnych we wczesnej fazie redukcji i formowania się strumienia

Jackowski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2005

|

Vol. 54, nr 2-3

149-164

PL

W pracy przedstawiono wyniki eksperymentalnej weryfikacji stanowiska badawczego wykonanego wg koncepcji opisanej w pracy [1]. Na podstawie wyników przeprowadzonych prób mozna zauważyć, że mozliwe jest odzyskiwanie wkładek z "zamrożonym" efektem redukcji. Badania metalograficzne struktur materiału wkładki po redukcji umozliwiają odtworzenie przebiegu deformacji materiału.

EN

The results of experimental verification of the stand made according to conceptual design described in paper. On the basis of results caried out tests one can notice that is possible recovery of the liners with "freezed" effect of collapse. Metallographic study of the linear material structures after collapse allows to reconstruct course of the material deformation.

9

Wpływ dodatku środka porotwórczego do proszku miedzi oraz ciśnienia prasowania na wybrane właściwości otrzymywanych spieków

Jackowski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2004

|

Vol. 53, nr 9

87-101

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań technologicznych prasowania i spiekania mieszanek proszkowych miedzi elektrolitycznej. W badaniach zastosowano mieszanki proszkowe z dodatkiem substancji porotwórczej Kenolube w ilościach: 0,5; 1; 2; 5 i 7,5%. Proszki poddawano prasowniu izostatycznemupod ciśnieniem 100; 200 i 300 MPa. Wypraski spiekano w atmosferze zdysocjowanego amoniaku. Określono gęstość i porowatość spieków. Na podstawie uzyskanych rezultatów określono wpływ ilości dodatku porotwórczego oraz ciśnienia prasowania na gęstość i porowatość spieków.

EN

The results of technological investigation of the compacting and sintering of the copperpowder mixtures are presented in the paper. The powder mixtures with different addition of the porophor substance - Kenolube: 0; 0,5; 1; 2; 5 and 7,5% were studied. The powders were isostically compacted under pressures: 100, 200 and 300 MPa. The compacts were sintered in dissociated ammonia atmosphere. The porosity and density of the sinters were determined on the basis of the results.

10

Badanie zamykania się porów materiału wkładek kumulacyjnych podczas wczesnej fazy ich redukcji

Jackowski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2002

|

Vol. 51, nr 3

85-108

PL

W pracy przedstawiono metodykę i wyniki badań eksperymentalnych redukcji wkładek kumulacyjnych w początkowym okresie ich obciskania. Badaniom poddano wkładki ze spieków miedzi o porowatości 6, 8, 10 i 15%. Dokonano weryfikacji uzyskanych wyników z danymi otrzymanymi na podstawie wybranych modeli kompresji "kulistej komórki".

EN

The method and experimental results of research of shaped charge liner reduction during early stage of colapse are presented in this paper. The liners made from sintered copper and porosity 6, 8, 11 and 15% were investigated. The verification of experimental results with data from theoretical analysis of selected models of spherical cell compresion were made.