CN116907290A - 一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法 - Google Patents

一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法 Download PDF

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胡万成
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Abstract

本发明公开了一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,将防弹陶瓷拼接,按照拼接后的陶瓷缝位置在铝合金支撑层表面开0.2~1mm凹槽;芳纶纤维布止裂层、拼接后的防弹陶瓷、铝合金支撑层、纤维增强背板依次铺层,高温热压成型得到主体防护层;对主体防护层采用高强玻纤进行整体封装,真空成型;本发明以陶瓷为面板,以高强铝合金为支撑层,以纤维增强复合材料为背板构成复合装甲,通过对面板陶瓷提供足够的刚性支撑,使其性能充分发挥,最终实现抵抗多发穿甲***侵彻性能的提升。

Description

一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法
技术领域
本发明属于防护材料技术领域,具体涉及一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法。
背景技术
随着轻量化装甲应用技术的发展,在传统的均质装甲的基础上,陶瓷和纤维增强复合材料组成的复合装甲以其较轻的质量及优异的性能价格比,使其应用越来越广,并且对抗多发穿甲***的要求越来越高,但是这种纤维增强背板对陶瓷的刚性支撑不足,在经过一次高速冲击后,纤维材料吸能后产生较大形变,不再对陶瓷提供任何支撑作用,导致陶瓷性能不能完全发挥,防护能力显著降低。
如何进一步增强复合装甲抵抗多发穿甲***侵彻的能力成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,以陶瓷为面板,以高强铝合金为支撑层,以纤维增强复合材料为背板构成复合装甲,通过对面板陶瓷提供足够的刚性支撑,使其性能充分发挥,最终实现抵抗多发穿甲***侵彻性能的提升。
为达到上述目的,采用技术方案如下:
一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,包括以下步骤:
(1)将防弹陶瓷拼接,按照拼接后的陶瓷缝位置在铝合金支撑层表面开0.2~1mm凹槽;
(2)芳纶纤维布止裂层、拼接后的防弹陶瓷、铝合金支撑层、纤维增强背板依次铺层,高温热压成型得到主体防护层;
(3)对主体防护层采用高强玻纤进行整体封装,真空成型。
按上述方案,所述纤维增强背板主体为芳纶纤维,厚度为12-14mm,面密度14-17kg/㎡。
按上述方案,所述铝合金支撑层是厚度为2-4mm,密度为2.92g/cm3的7系铝合金板。
按上述方案,所述防弹陶瓷厚度为14-16mm,尺寸为50×50(±0.2mm)与50×25(±0.2mm)组合拼接,密度为2.5-3.2g/cm3
按上述方案,所述芳纶纤维布止裂层厚度为0.32±0.02mm,面密度为340±10g/㎡。
按上述方案,步骤2中各功能层之间铺设有0.2mm厚、面密度200g/㎡的环氧或聚乙烯胶膜。
按上述方案,所述热压成型条件为0.5-1.5MPa、100-140℃处理3h压制成型。
按上述方案,步骤3所述高强玻纤进行整体封装包括:
在主体防护层表面涂刷双组份结构胶,依次叠放高强玻纤布与主体防护层;
采用整体缠绕方式在长度和宽度方向依次缠绕;
最后抽真空0.1MPa,整体固化形成完整的缠绕包覆。
按上述方案,所述高强玻纤厚度为0.23±0.02mm,面密度为230g/㎡。
相对于现有技术,本发明有益效果如下:
铝合金支撑层表面开槽,使得面板陶瓷受冲击后,接触界面面板陶瓷将碎裂,以撞击点为中心,向四周扩散,而当压应力接触到铝合金支撑层时,1mm开槽部位为局部弱化区域,传递到背板的张应力传递受到影响。将背板受张应力影响后的作用面积减小,起到不影响相邻陶瓷与铝合金支撑层、纤维增强复合材料背板的粘接,提升后续弹侵彻时的相邻陶瓷的抗冲击能力。
附图说明
图1:本发明复合装甲的成型工艺流程图。
图2;本发明铝合金支撑层开槽示意图。
图3:本发明复合装甲结构示意图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案,但不作为对本发明保护范围的限制。
具体实施例提供了一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,工艺流程图参照附图1所示,包括以下步骤:
(1)将防弹陶瓷拼接,按照拼接后的陶瓷缝位置在铝合金支撑层表面开1mm凹槽;铝合金支撑层开槽示意图见图2所示;
(2)芳纶纤维布止裂层、拼接后的防弹陶瓷、铝合金支撑层、纤维增强背板依次铺层,高温热压成型得到主体防护层;
(3)对主体防护层采用高强玻纤进行整体封装,真空成型。所得复合装甲结构示意图见图3所示。
具体地,所述纤维增强背板主体为芳纶纤维,厚度为12±0.2mm,面密度14kg/㎡。
具体地,所述铝合金支撑层是厚度为2mm±0.02mm,密度为2.92g/cm3的7系铝合金板。
具体地,所述防弹陶瓷厚度为14-16mm,尺寸为50×50(±0.2mm)与50×25(±0.2mm)组合拼接,密度为3.15±0.03g/cm3
具体地,所述芳纶纤维布止裂层厚度为0.32±0.02mm,面密度为340±10g/㎡。
具体地,步骤2中各功能层之间铺设有0.2mm厚、面密度200g/㎡的环氧或聚乙烯胶膜;所述热压成型条件为1MPa、130-140℃处理3h压制成型。
具体地,步骤3所述高强玻纤进行整体封装包括:
在主体防护层表面涂刷聚氨酯粘结剂,依次叠放高强玻纤布与主体防护层;采用整体缠绕方式在长度和宽度方向依次缠绕;最后抽真空0.1MPa,整体固化形成完整的缠绕包覆。
具体地,所述高强玻纤厚度为0.23±0.02mm,面密度为230g/㎡。
实施例1
步骤1:陶瓷拼接
采用无水酒精或丙酮清洗,按照设计尺寸将50×50×14mm与50×25×14mm,密度3.15g/cm3的碳化硅陶瓷放入预先制备好的工装中进行错缝拼接,陶瓷之间用环氧胶膜填充。
步骤2:铝合金支撑层开槽
将拼接完成的陶瓷长宽尺寸测出,按实际1:1对铝合金支撑层对照陶瓷拼接缝位置通过数控铣床开1mm深凹槽。
步骤3:制作主体防护层
采用60-80目砂纸将纤维增强背板表面轻轻打磨毛化,但不至于有纤维外露,然后用无水酒精清洗。将止裂层芳纶布、陶瓷面板、铝合金支撑层、纤维增强背板依次叠层,相邻之间放入胶膜,形成最终主体防护层。
步骤4:热压复合
将主体防护层用耐高温脱模布包覆,在1MPa,130-140℃处理3h压制成型形成整体模块。
步骤5:封装层成型
在主体防护层表面涂刷聚氨酯粘结剂,依次叠放高强玻纤布与主体防护层,然后在主体防护层一侧分别刷上粘结剂,采用整体缠绕方式在防护层长度和宽度方向依次缠绕,最后抽真空,0.1MPa进行整体固化,形成完整的缠绕包覆。
本实施例制备的复合装甲具有66kg/㎡的较低面密度的同时,能有效防护穿甲***打击,有轻微背凸,尺寸为450×450×33mm复合装甲可有效抵御3发1954式12.7mmAPI连续射击,且弹间距控制在120~140mm,结构稳定,各材料层间无分层现象,能有效满足各位置对穿甲***的防护需求,保障人员安全。
经过测试发现,相较于以往陶瓷+芳纶背板结构靶板,经过一发或两发54式12.7API射击后,产生的背凸较大,导致陶瓷与芳纶背板局部分层,在此基础上经过第三发射击后,一般较易穿透,抗多发弹射击能力弱。在使用高强铝合金作为过渡层制作的复合装甲实施例1中,经弹速分别为715m/s、728m/s、732m/s的三发54式12.7API连续射击后,铝合金过渡层的开槽局部弱化区域起到减小传递到背板的张应力影响范围,避免陶瓷和背板发生分层现象,充分发挥陶瓷性能,钝化弹头。测试结果为三枪均未穿透,且试样轻微背凸,背部无飞溅物。

Claims (9)

1.一种抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将防弹陶瓷拼接,按照拼接后的陶瓷缝位置在铝合金支撑层表面开0.2~1mm凹槽;
(2)芳纶纤维布止裂层、拼接后的防弹陶瓷、铝合金支撑层、纤维增强背板依次铺层,高温热压成型得到主体防护层;
(3)对主体防护层采用高强玻纤进行整体封装,真空成型。
2.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于所述纤维增强背板主体为芳纶纤维,厚度为12-14mm,面密度14-17kg/㎡。
3.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于所述铝合金支撑层是厚度为2-4mm,密度为2.92g/cm3的7系铝合金板。
4.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于所述防弹陶瓷厚度为14-16mm,尺寸为50×50(±0.2mm)与50×25(±0.2mm)组合拼接,密度为2.5-3.2g/cm3
5.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于所述芳纶纤维布止裂层厚度为0.32±0.02mm,面密度为340±10g/㎡。
6.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于步骤2中各功能层之间铺设有0.2mm厚、面密度200g/㎡的环氧或聚乙烯胶膜。
7.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于步骤2所述热压成型条件为0.5-1.5MPa、100-140℃处理3h压制成型。
8.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于步骤3所述高强玻纤进行整体封装包括:
在主体防护层表面涂刷双组份结构胶,依次叠放高强玻纤布与主体防护层;
采用整体缠绕方式在长度和宽度方向依次缠绕;
最后抽真空0.1MPa,整体固化形成完整的缠绕包覆。
9.如权利要求1所述抗多发穿甲***复合装甲的成型方法,其特征在于所述高强玻纤厚度为0.23±0.02mm,面密度为230g/㎡。
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