Armadura bimetálica: aluminio y acero en una botella
Hoy en día ya no surgen preguntas sobre cómo combinar aleaciones de aluminio y acero en la estructura de protección de equipos militares ligeros, ya que hace mucho tiempo se desarrolló una especie de estándar de oro en esta materia. Implica el uso de aluminio como base de la armadura y placas de acero en forma de pantallas complementarias (como el BMP-3 y el Bradley), lo que permite proporcionar la resistencia requerida a prueba de balas y proyectiles dentro de los estrictos límites de la peso del vehículo.
Sin embargo, en los viejos tiempos, hace unos cincuenta años, se estudiaban activamente otras opciones para combinar estos materiales. Uno de ellos era crear una armadura bimetálica, es decir, convertir láminas de acero y aleaciones de aluminio en una sola placa mediante soldadura. Hablaremos de las ventajas de este tipo de piezas blindadas fabricadas en este material.
Un poco sobre el interés por las armaduras bimetálicas.
Quizás debamos comenzar con lo principal: ¿por qué fue necesario cercar todo este jardín con láminas de acero y aluminio para soldar? Para ello, recordemos por qué se empezó a utilizar el aluminio en la producción de equipamiento militar ligero.
La razón es sencilla: las aleaciones de aluminio tienen una densidad mucho menor que cualquier tipo de acero. Sí, debido a esto, además de los pequeños indicadores de dureza, en cualquier caso son inferiores en términos de resistencia a las armas destructivas, ya que donde diez milímetros de armadura de acero son suficientes, se necesitarán veinte (o incluso más) milímetros de aluminio. Pero lo principal es ganar masa.
Con los mismos requisitos de protección contra balas o proyectiles de armas de pequeño calibre, la armadura de aluminio, aunque será más gruesa que su oponente de acero, será mucho más ligera. Por lo tanto, a menudo se le da prioridad, especialmente en aquellas situaciones en las que un vehículo de combate debe tener no sólo una buena transportabilidad aérea (para que quepan varias unidades en el avión y haya reserva para otras cargas), sino también capacidad de transporte aéreo.
Sin embargo, también hay un inconveniente: es casi imposible mejorar radicalmente las características de las aleaciones de aluminio en términos de su resistencia a los agentes destructivos. Esto todavía no es acero, cuya dureza, tenacidad y otros parámetros se pueden "jugar" en un rango bastante amplio utilizando diversas tecnologías.
BMD-1 - portador de armadura hecha de aleación de aluminio ABT-101
160-170 HB (dureza Brinell) es el límite más allá del cual comienzan las fracturas frágiles en forma de roturas, otros daños deficientes y la baja capacidad de supervivencia del blindado "ligero". Y antes, en principio, no podían hacer nada al respecto; si tomamos a la URSS como ejemplo, incluso hicieron una cierta "rebaja", abandonando la aleación más dura ABT-101 (utilizada, por ejemplo, en el BMD-1). ) al menos duro y dúctil ABT-102 (en BMP-3, etc.) con el fin de mejorar la capacidad de supervivencia y resistencia del blindaje al fuego a cambio de aumentarla espesor.
Por eso, se trató con cierto entusiasmo la idea de crear placas bimetálicas a partir de láminas de aluminio y acero, que proporcionen un rendimiento mucho mayor en comparación con la armadura de aluminio homogénea. Y un ejemplo de que este entusiasmo no fue en vano son las investigaciones realizadas en la segunda mitad de los años 70 en la URSS.
tecnología de fabricación
Durante este trabajo, los investigadores, por supuesto, tuvieron que sufrir mucho con el desarrollo de la tecnología para la fabricación de armaduras bimetálicas, ya que el método habitual de soldadura por difusión y laminado de láminas de acero y aluminio no dio ningún resultado positivo. debido a la formación de una capa intermetaloide entre las láminas unidas, que se convirtió en una fuente de fracturas frágiles durante el descascarado.
Para evitar estas consecuencias, los ingenieros soviéticos utilizaron soldadura por explosión de láminas de acero y aluminio. Y para deshacerse de la influencia negativa de la capa intermetaloide, utilizaron subcapas (espaciadores entre las láminas a soldar) de cobre y aluminio puro, que, en general, dieron una conexión bastante buena y relativamente duradera.
El proceso de fabricación del "bimetal" se veía así.
Se tomó una chapa de acero BT-70 de las dimensiones requeridas, completamente limpia de contaminantes, y se colocó sobre una base rígida de placas de acero. En la parte superior, con un espacio de 5 a 10 milímetros, se instaló una placa de cobre de aproximadamente 0,5 mm de espesor, pegada con alquitrán a una lámina de duraluminio. Y ya sobre la lámina de duraluminio se aplicó una mezcla explosiva de amonita y nitrato de amonio en una capa uniforme de 15-20 mm, cuya detonación se realizó mediante un cordón detonante.
Después de soldar el cobre y el acero debido a la energía de la explosión, se retiró la lámina de duraluminio. En su lugar, también con un hueco, se instaló encima de la capa de cobre una placa de aluminio puro de 0,8 a 1 mm de espesor, también pegada a una lámina de duraluminio. A continuación, se aplicaron nuevamente explosivos y se detonaron.
Luego, de la misma manera, se soldó una lámina de aleación de aluminio D20 a la pieza en bruto de acero revestido, como un "sándwich". Parece hecho con torpeza, pero funciona. Esto es lo que mostraron las pruebas.
Prueba
Estas piezas blindadas del BT-70/D20 fueron probadas, como dicen, en su totalidad: fueron disparadas con balas perforantes de calibre 7,62 mm y 12,7 mm, así como con proyectiles incendiarios perforantes BZT de 23 mm. Los resultados de los ataques se compararon con la resistencia de placas homogéneas fabricadas con materiales como la aleación de aluminio ABT-102, la aleación de titanio VT-6 y el acero BT-70Sh.
Lo que surgió de esto se puede ver en las imágenes a continuación.
Esta imagen muestra la resistencia (A pkp - el ángulo máximo de no penetración) de la armadura bimetálica contra balas perforantes de 7,62 mm en comparación con placas homogéneas hechas de otros materiales. 1 — armadura bimetálica, 2 — aleación de aluminio ABT-102, 3 — armadura de acero BT-70Sh, 4 — armadura de titanio VT-6.
Aquí se muestra la durabilidad de la armadura bimetálica (área sombreada) en comparación con la armadura homogénea de acero y aluminio de peso similar cuando se dispara con balas perforantes de 12,7 mm desde una distancia de 100 metros. 1 — armadura bimetálica, 2 — aleación de aluminio ABT-102, 3 — armadura de acero BT-70Sh. El espesor del aluminio y la armadura bimetálica se reduce al espesor del acero en equilibrio.
Resistencia a los proyectiles de armaduras bimetálicas (V pkp - velocidad máxima de no penetración), obtenida mediante soldadura por explosión, y placas plegadas de aluminio y acero cuando se disparan con proyectiles incendiarios perforantes de 23 mm en un ángulo de 90 grados. 1 - Armadura de acero BT-70Sh, 2 - Armadura de aluminio ABT-102, círculos con una cruz en el interior - Armadura bimetálica soldada por explosión.
Por lo tanto, si evaluamos el nivel de protección del blindaje de las láminas bimetálicas BT-70/D20 por la velocidad máxima de no penetración y los ángulos máximos de no penetración, podemos decir lo siguiente. En comparación con la armadura de acero homogénea del BT-70Sh y las aleaciones de aluminio, el "bimetal" definitivamente gana en términos de durabilidad, especialmente cuando se dispara en ángulos pequeños o en general normal.
Frente a las balas perforantes de calibre 7,62 mm, la ganancia en este caso es de aproximadamente el 10%; balas perforantes de calibre 7,62 mm: 25%; Proyectiles incendiarios perforantes de 23 mm BZT: 15%. Así, por ejemplo, para proteger las partes frontales del casco y la torreta de los vehículos de combate, donde los ángulos de inclinación son difíciles, el "bimetal" era muy adecuado, superando a otros materiales en términos de durabilidad. Sin embargo, idealmente esta armadura podría ser útil no sólo en la frente, sino también en otras proyecciones.
También es importante comprender que estas cifras están lejos de ser un estándar. Utilizando otros tipos de acero blindado y aleaciones de aluminio, se puede lograr un aumento aún mayor de la durabilidad. Y esto si no se tiene en cuenta que la soldadura por explosión no proporciona una soldadura del 100%; con otra tecnología más avanzada, la calidad de la armadura podría ser aún mayor.
Hallazgos
La armadura bimetálica es, por supuesto, algo bueno, pero ¿por qué, en este caso, no se utilizó en la producción de equipo militar? No tiene sentido buscar saboteadores insidiosos. Sólo hay una razón: costes elevados con resultado incierto.
Sí, en el futuro, si se trabajara estrechamente con el "bimetal", se podría obtener una buena alternativa a la armadura de aluminio homogénea, pero para producirla habría que probar muchos métodos diferentes, y no es un hecho que vayan a serlo. barato y relativamente sencillo, porque el precio y la capacidad de fabricación determinan la producción en masa.
Baste recordar lo difícil que fue desarrollar una armadura de aluminio en capas (LAA), que planeaban instalar en prometedores vehículos de combate del ejército ruso; ya habían ideado una tecnología que funcionaba y la habían probado con éxito, pero sigue siendo costosa. de hacer, aunque es más sencillo que combinar aluminio con acero.
Fuente:
IDENTIFICACIÓN. Zakharenko, M.I. Maresev, N.P. Neverova-Skobeleva y otros Armadura combinada de acero y aleación de aluminio para VGM/ I.D. Zakharenko, M.I. Maresev, N.P. Neverova-Skobeleva y otros // Cuestiones de tecnología de defensa. – 1979. – N° 86.
información