Khảo sát vật liệu kim loại dùng trong chế tạo kết cấu thân vỏ tên lửa B-72 - Trần Xuân Tiến

Nghiên c Tạp chí Nghi Từ khóa: đủ bảo đảm quá tr công ngh đại hóa để ph ch (9K11 các công ngh ngh Th phiên b xuyên giáp, k đầu, do đó về kết cấu không quá trên th khoang cánh và tiêu, v đầu cuối sẽ truyền xung lực l KH kim dùng trong ch ch ch liệu sử dụng trong chế tạo kết cấu thân vỏ đạn t hợp kim nhôm hệ Al Đ ế tạo t Th ệ đúc, ép, những công nghệ n ứ hai l K Tóm t ế tạo t ữa đạn t ể thiết kế chế tạo tổ hợp t ) ứ nhất, qua khảo sát s ế giới. ết cấu t ề nguy ứu khoa học công nghệ ẢO SÁT VẬT LIỆU KIM LOẠI D Vật liệu kim loại, ệ hiện có, xong cũng đủ hiện đại nếu nh ên l với quả đạn 9M14 ho à v ản sau chủ yếu nâng cấp về phần chiến đấu để tăng uy lực nổ v ên c ắt: ên l ên l ửa có điều khiển tầm gần, th Hình 1. ề mặt ên l ên lý, khi tên l ứu KH&CN Tr Bài báo trình bày m ửa có điều khiển tầm gần cũng nh ù h ch ệ không quá đặc biệt gồm có gia công cắt gọt, công nghệ dập v ết cấu thân vỏ quả đạn không có nhiều thay đổi lớn so với phi ần Xuân Tiến,Trần Ngọc Thanh, Sái Mạnh Thắng, ửa B ình thi ợp với nhu cầu của quân đội trong t ống tăng B ửa B ốp đuôi. Phần chiến đấu có chứa thuốc nổ d K Lê Văn Hào, Đinh Văn Hi ế tạo kết cấu thân vỏ t - - Tổ hợp t kết cấu thân vỏ, d ẾT CẤU THÂN VỎ 72 Cu Đạn t -72 đư quân s hiện có trong quân đội. Kết quả khảo sát đ -Mg, Al ên l ết kế ửa B72, , àn toàn đáp ên l -72 ơ b ợc cấu tạo gồm phần chiến đấu, khoang động c ửa chạm v ên ph ự, Số -Cu ên l ch ửa . ộ các chi tiết tr ột số kết quả nghi - K ửa có điều khiển theo mẫu, ế tạo theo mẫu th ày hoàn toàn có th l ần chóp côn ép l Đặc san T Mn và h ết c 1. M ù tên l ỗi thời so với các t ào m ên l ấu thân vỏ, H Ở ĐẦU ửa B ợp kim đồng hệ Cu ì m ứng đ ục ti ên l TÊN L ến ẫu tổ hợp t ên thân v ửa đ ửa, 09 ÙNG TRONG CH *, V -72 làm cơ s ư ph ên ợp kim. ìn ược các y ã có nhi êu, ph ũ T ên c ục vụ quá tr l ành công v ở khía cạnh có thể cải tiến, hiện ên các g - ỬA ửa B ình hình m Hình 2 ỏ quả đạn đ ể thực hiện đ ần chịu va đập với mục ti 2016 ùng Lâm ứu vật liệu kim loại v -72 g ên l êu c ều bản nâng cấp, song các ên l B- ở cho quá tr ửa có điều khiển . tên l ửa chống tăng hiện nay ốm áp điện sinh ra điện 72 ồm có thép các -Zn. thì m ới năng lực khoa học ầu n Kết cấu thân vỏ ửa B ùng đ ình b ã ch ới. êu trên. ảo quản, sửa ẫu ban đầu cần Ở -72 ược chế tạo bằng ược ở Việt Nam. ể ti Ế TẠO ình thi ỉ ra đ Vi . êu di ư ệt Nam, à kh à h ết kế, ợc vật -bon, à công ả năng ên b ệt mục 269 ợp B- êu là để 72 ản ơ, 270 áp, đi gồm có đai h chi cấu phần thân vỏ phần chiến đấu đ chi ti gồm chóp côn, l Khoang đ tiếp cận mục ti tác cánh ch trư đư nghi cấu v 72, tầm gần chi ti qu tên l 2.1. M lửa B đi Hình 3 2.2. Phương pháp nghiên c phương pháp ASTM E415:2008 (quang ph ph đo lư ến đấu, kích hoạt ng d ợt l ợc chế tạo từ kim Dù ệm về bảo quản, sửa chữa, thay thế các khối cụm, Đ đ ả nghi ửa B72 đ Các m ểm, vấu tr 2-Đ Vi ần kim loại v ện áp n ết bằng kim loại có tác dụng l ụng tạo lực nâng khí động v à các chi ti đ à công ngh ể có th ặc biệt ết l ẫu nghi -72 g . Các ầu cuối; 3 cánh; 7 ệc xác định th ờng chất l ộng c ủ yếu đ ã thì vi à m ên c ẫu nghi ày truy được sử dụng ở Việ ể đảm bảo tốt cho việc bảo quản, tăng hạn v làm ti ột v ứu khảo sát, phân tích th ồm: chóp kim loại, đầu cuối, đai h ư ãm, v ơ giúp đưa tên l êu. Khoang cánh có 4 cánh b ệc phân tích, đánh giá về vật liệu v ược chế tạo từ kim loại v ên c ợt, mẫu -V ư Tr.X.Ti õi b ược chế tạo từ vật liệu compozit, chỉ có phần bọc cánh v ết l ệ chế tạo hiện ch ền đề cho việc l ấn đề rất quan trọng, cấp thiết. ên vật li chi ti -Chóp compozit; 4 ấu tr à h ợng 1/Tổng cục ti ền qua mạch điện đ ỏ ngo ạc nối v àm t lo ứu cứu ư ành ph ợp kim PMI MASTER PLUS t ến, Tr.N.Thanh , òi n ại [7]. là các chi ti êu b ết ợt; 8 ài b ừ kim loại. Ốp đuôi có tác dụng bảo vệ cho khối thiết bị 2. N ọc cánh trong ạc nối, tiếp điểm xuống ổ, phá hủy mục ti à thân v -Khung thân compozit; 9 ứu ần hóa học ửa ra khỏi bệ phóng v t Nam ỘI DUNG NGHI k ư à làm cho tên l ưa có m àm ch và ết cấu thân vỏ đạn t - êu chu ợc chế tạo từ hai nhóm vật liệu gồm nhóm các à m ỏ phần đầu nổ đóng vai tr ành ph ết l ốp đuôi Đai h V.T. Lâm, “ ược tạo th nhi ủ công nghệ chế tạo t à h àm t c ẩn đo l ột mạch điện v ều năm ột nghi ợp kim. ừ kim loại ãm chóp gió; 5 ủa chi tiết kim loại đ êu theo nguyên lý n ố trí lệch đ ần vật liệu cho các chi tiết của thân vỏ ãm chóp, v (hình ổ phát xạ) tr ên c Bài báo này trình bày m ÊN C ường chất l Kh ành b ửa quay, do đó thân vỏ khoang , c ứu n à công ngh 3 - ại trung tâm kỹ thuật ti ảo sát vật liệu ngòi n à duy trì qu húng ta đ tuy nhiên v ỨU đư ). ên l Ti Cơ h ởi các chi tiết bằng kim loại à nhóm v ường sinh một góc 13,5 ào th à nâng c ợc lấy tr ỏ ngo ửa B -B ếp điểm; 10 ên thi ọc ạc nối; 6 ượng & Đi ổ đáy lắp ở cuối phần ò là ph ã có r ực hiện. ên l ệ gia công chế tạo các ài b -72 ết bị phân tích th ều khiển ề mặt vật liệu kết ấp cho t ên thân v : 1 ược thực hiện theo vỏ ổ l ật liệ ĩ đạo của t ửa có điều khiển ạc nối, v -Chóp kim lo -V - Ốp đuôi. tên l õm, do ần cách điện. ất nhiều kinh ật liệu bọc thi ửa B u compozit ên l ột số kết ỏ đạn t êu chu ết bị bay đó k ên l à 4 v òng ti - 72 0 ửa B ành .” ết ửa có ấu - ên ếp ại; ẩn Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 271 Phương pháp phân tích tổ chức tế vi: Sử dụng phương pháp hiển vi quang học để quan sát tổ chức theo phương pháp thửTCQS 309:2011/TCCNQP, GOST 21073.1-75 trên thiết bị phân tích là kính hiển vi quang học D1m của Trung tâm đo lường/Viện Công nghệ/TCCCQP. Các mẫu được mài nhẵn, do các mẫu nhỏ và mỏng nên được đổ epoxy. Dung dịch tẩm thực cho thép là HNO3; đối với các mẫu làm từ hợp kim nhôm sử dụng hỗn hợp dung dịch H3PO4, H2SO4 và HNO3; dung dịch tẩm thực cho mẫu hợp kim đồng là FeCl3 và HCl. Phương pháp đo độ cứng: Phương pháp thử theo TCVN 258-1:2007 tại Trung tâm đo lường/Viện Công nghệ/TCCNQP. 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học Kết quả phân tích thành phần hóa học của các mẫu thể hiện qua bảng 1, 2 và 3.Từ kết quả phân tích mẫu chóp kim loại (bảng 1) thấy rằng hàm lượng các-bon trong thép thấp chỉ khoảng 0,05 %, còn các thành phần nguyên tố khác như Mn, Si, Cr, Ni, V, Cu, Al đều rất nhỏ không đáng kể, do đó thép này thuộc nhóm thép các- bon thấp, tra cứu theo ГОСТ 1050-88 [5] thì nó tương đương mác 08кп. Bảng 1. Thành phần hóa học của các mẫu thép. Tên mẫu Thành phần các nguyên tố hóa học tính theo khối lượng, % C Si Mn P S Cr Mo Ni Al Cu V Chóp kim loại 0,054 0,004 0,360 0,025 0,024 0,038 0,003 0,037 0,064 0,082 0,001 Đầu cuối 0,793 0,326 0,212 0,017 0,012 0,073 0,010 0,128 0,143 0,094 0,011 Với chi tiết đầu cuối kết quả trên bảng 1 cho thấy hàm lượng các-bon trong thép khá cao khoảng 0,8 %, các thành phần nguyên tố khác như Mn, Cr, Ni, V, Mo đều khá nhỏ chỉ khoảng 0,3 %; các tạp chất như P khoảng 0,017% và S là 0,012% như vậy thép thuộc nhóm thép tốt. Theo ГОСТ 1435-90 [4] thì thép với thành phần như trên tương đương mác У8A. Bảng 2. Thành phần các chi tiết làm từ hợp kim nhôm. Tên mẫu Thành phần các nguyên tố hóa học tính theo khối lượng, % Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Al Đai hãm 0,603 0,351 4,084 0,497 0,616 0,016 0,031 0,201 0,026 93,564 Bạc nối 0,606 0,351 4,064 0,507 0,606 0,016 0,031 0,201 0,026 93,564 Vật liệu bọc cánh 0,271 0,297 4,183 0,549 1,162 0,012 0,017 0,094 0,059 93,346 Ốp đuôi 1,106 0,363 2,276 0,548 0,644 0,014 0,051 0,113 0,036 94,838 Vấu trượt 0,117 0,330 1,600 0,220 2,080 0,067 0,005 5,950 0,029 89,590 Kết quả phân tích đai hãm và bạc nối (bảng 2) cho thấy hàm lượng Cu cao khoảng 4,1%, hàm lượng Mn và Mg tương ứng là 0,5 và 0,6%, trong khi hàm lượng Si chỉ khoảng 0,6% đồng thời hàm lượng kẽm ở khoảng 0,2%, đối chiếu với Cơ học & Điều khiển thiết bị bay Tr.X.Tiến, Tr.N.Thanh , V.T. Lâm, “Khảo sát vật liệu vỏ tên lửa B - 72.” 272 ГОСТ 4784-97 [3] thì hợp kim có thành phần như bảng 2 tương đương mác Д1 của Nga. Vật liệu bọc cánh có hàm lượng Cu khoảng 4,2%, Mg là 1,2% và Mn là 0,5%, còn Si thấp chỉ khoảng 0,3% đối chiếu với ГОСТ 4784-97 thì hợp kim có thành phần như trên (bảng 2) tương đương mác hợp kim nhôm Д16 của Nga. Kết quả phân tích ốp đuôi hàm lượng Cu là 2,3%; Mn và Mg là 0,4 và 0,6%, còn Si chỉ khoảng 1,106%, đối chiếu với ГОСТ 4784-97 thì hợp kim có thành phần như bảng 2 tương đương mác hợp kim nhôm AK6 của Nga. Vấu trượt có hàm lượng Cu khoảng 1,6%, Mg cao khoảng 2,1%, Zn là 6% còn Mn khoảng 0,2% đối chiều với ГОСТ 4784-97 thì hợp kim có thành phần như bảng 2 của vấu trượt tương đương mác hợp kim nhôm B-95 của Nga. Bảng 3. Thành phần của các chi tiết làm từ hợp kim đồng. Tên mẫu Thành phần các nguyên tố hóa học tính theo khối lượng, % Zn Pb Sn P Fe Ni As Sb Cu Tiếp điểm 37,0 0,001 0,146 0,002 0,011 0,055 0,011 0,005 62,6 Với mẫu tiếp điểm kết quả bảng 3 là hợp kim đồng có hàm lượng Zn cao 37%, thuộc nhóm đồng la-tông chiếu theo ГОСТ 15527-2004 [7] tương đương mác Л62 3.2. Kết quả khảo sát tổ chức tế vi a) Tổ chức tế vi của mẫu thép a) Chóp kim loại. b) Đầu cuối kim loại. Hình 4. Ảnh kim tương các mẫu chế tạo từ thép (x200). Kết quả trên hình 4a, chóp kim loại có tổ chức một pha ferit, biên giới hạt không rõ nét, như vậy có thể thấy rằng đây là thép có tổ chức một pha, không có pha hóa bền. Phân tích ảnh tổ chức tế vi trên hình 4b, đầu cuối là thép có tổ chức mactenxit ram và một lượng nhỏ austenite dư là những điểm trắng trong tổ chức, tổ chức của mẫu khá đồng đều, do đó công nghệ nhiệt luyện cho chi tiết có thể là tôi + ram. b) Tổ chức tế vi của mẫu hợp kim nhôm và đồng Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 273 Kết quả phân tích ảnh tổ chức tế vi cho ta thấy đai hãm, vỏ ngoài bạc nối và vấu trượt (hình 5a, 5b và 5e) là hợp kim nhôm có tổ chức nền là pha α, hạt bị kéo dài thành từng dải, các pha liên kim cũng tạo thành dải dọc theo biên giới hạt. Như vậy đai hãm và bạc nối đã trải qua nguyên công biến dạng, quá trình biến dạng làm cho hạt bị kéo dài thành từng dải, do đó phôi chế tạo các chi tiết này có thể là phôi cán nóng hoặc cán nguội, các pha liên kim phân bố dọc theo biên giới hạt cho thấy chúng được tiết ra trong quá trình hóa già các chi tiết chế tạo. Vật liệu bọc cánh (hình 5c) là hợp kim nhôm có tổ chức nền là pha α cỡ hạt đồng đều, các pha liên kim nằm rải rác trong tổ chức.Cỡ hạt của mẫu khá nhỏ mịn, đồng đều. Tổ chức của ốp đuôi (hình 5d) là hợp kim nhôm có tổ chức nền là pha α, hạt bị biến dạng tạo thành từng mảng, các pha liên kim nằm rải rác trong tổ chức. Vòng tiếp điểm (hình 5f) là hợp kim đồng có tổ chức một pha, cỡ hạt khá thô đại 2/14. 3.3. Kết quả khảo sát độ cứng Độ cứng của các chi tiết thân vỏ tên lửa B-72 được đo theo thang HV do các mẫu có chiều dày mỏng, kết quả đo của các mẫu trên bảng 4. Độ cứng chóp kim loại khoảng 173 HV tương ứng khoảng 167 HB, chiếu theo [2] thì chóp kim loại được gia công theo phương pháp biến dạng nguội. a) Đai hãm chóp gió. b) Bạc nối. c) Vật liệu bọc cánh. d) Ốp đuôi. Cơ học & Điều khiển thiết bị bay Tr.X.Tiến, Tr.N.Thanh , V.T. Lâm, “Khảo sát vật liệu vỏ tên lửa B - 72.” 274 e) Vấu trượt. f) Vòng tiếp điểm. Hình 5. Ảnh kim tương của các chi tiết làm từ hợp kim nhôm và đồng (x200). Đầu cuối có độ cứng khoảng 608 HV tương ứng khoảng 55 HRC, theo [2] thì thép У8А đạt được độ cứng trên là thép được nhiệt luyện tôi và ram. Bảng 4. Độ cứng của các chi tiết trong kết cấu thân vỏ tên lửa B72. STT Tên chi tiết Độ cứng, HV Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 1 Chóp kim loại 169 174 175 173 2 Đầu cuối 609 607 608 608 3 Đai hãm 130 135 131 132 4 Bạc nối 129 132 132 131 5 Vật liệu bọc cánh 125 130 129 128 6 Ốp đuôi 109 114 113 112 7 Vấu trượt 107 110 110 109 8 Tiếp điểm 145 150 149 148 Độ cứng của các mẫu hợp kim nhôm chỉ khoảng 115 đến 130 HV tương ứng khoảng 107 đến 127 HB theo qui đổi [1], qui đổi theo độ bền khoảng 382 đến 460 MPa, tương ứng độ bền ở trạng thái tôi và hóa già. Vòng tiếp điểm có độ cứng 148 HV qui đổi ứng với 148 HB, ứng với 490 MPa, độ cứng với hợp kim đồng có biến cứng. 4. KẾT LUẬN Từ những phân tích về thành phần, tổ chức tế vi và độ cứng của vật liệu cho thấy vật liệu chế tạo chóp kim loại là loại thép tương đương mác 08кп theo ГОСТ 1050-88, công nghệ chế tạo chóp là phương pháp dập nguội, có xử lý bề mặt. Vật liệu chế tạo đầu cuối là thép tương đương mác У8А theo ГОСТ 1435-90, chi tiết được nhiệt luyện theo phương pháp tôi và ram. Các chi tiết làm từ hợp kim nhôm gồm có đai hãm, bạc nối, vật liệu bọc cánh, ốp đuôi và vấu trượt lần lượt được chế tạo từ các hợp kim tương đương các mác Д1, Д1, Д16, AK6 và B-95 theo ГОСТ 4784-97. Các chi tiết này được nhiệt luyện theo phương pháp tôi và hóa già. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Tên lửa, 09 - 2016 275 Các chi tiết làm tiếp điểm trên kết cấu thân vỏ làm từ hợp kim đồng Л62 theo ГОСТ 15527-2004, sản phẩm chế tạo bằng phương pháp biến dạng dẻo. Các kim loại và hợp kim nêu trên hoàn toàn có thể chế tạo được trong các cơ sở của quân đội, do đó có thể khẳng định rằng việc chế tạo các chi tiết trong thân vỏ tên lửa từ kim loại và hợp kim nói trên trong điều kiện công nghệ hiện có hoàn toàn khả thi. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lê Công Dưỡng.”Vật liệu học”. NXB Khoa học và kỹ thuật, 2000. [2]. Trần Văn Địch, Ngô Trí Phúc. “Sổ tay thép thế giới”. NXB KHKT, 2006. [3]. ГОСТ 4784-97. [4]. ГОСТ 1435-90. [5]. ГОСТ 1050-88. [6]. ГОСТ 15527-2004. [7]. Управляемыйснаряд 9М14М (9М14).Техническоеописание. ABSTRACT STUDY METAL MATERIALS USING IN BODY STRUCTURE OF B72 MISSILES Some results to determine metal materials and alloys used to make the body structures of the B-72 missiles are presented in this paper and as the basis for the design and manufacture of controlled-short-range missiles, also serve the storage and repair of the B-72 missiles in the Viet Nam military. The survey results showed that carbon steel; Al-Cu-Mg and Al-Cu-Mn aluminum alloy; Cu- Zn copper alloy have been used in manufacturing of the body structures B-72 missiles. Keywords: Metal materials, Guide anti-tank missile B72, Body structure. Nhận bài ngày 15 tháng 06 năm 2016 Hoàn thiện ngày 20 tháng 08 năm 2016 Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 09 năm 2016 Địa chỉ: Viện Tên lửa; *Email: vanhiencompany221182@gmail.com