一种轻质高强度复合材料弹托及其制备方法与流程

本发明属于弹托制备，具体涉及一种轻质高强度复合材料弹托及其制备方法。

背景技术：

1、在次口径超速穿甲弹的发射过程中，弹丸的着靶比动能、减小弹丸的消极质量、弹芯的材质和制作工艺、有效射程和命中概率等多方面因素影响着这种动能弹的杀伤能力和穿甲能力。根据以往的技术，靠提高弹丸的材料和尺寸设计、采用高膛压和增加火药质量，已经没有更多的潜力可以挖掘，且办法困难，比较现实的方法是从结构和弹托材料入手。

2、弹托作为一种消极质量，是一种可同时提高次口径穿甲弹威力、精度、射程的重要组件，从而使次口径穿甲弹获得更高的初速飞行，具有一定的杀伤和穿甲威力，是目前提高穿甲威力的一条重要途径。

3、国外的第一代和第二代弹托分别采用合金钢、铝合金材料制作，但这些金属弹托的质量已接近极限。随着新材料和新技术的快速革新，由于复合材料具有密度小，机械强度高，成型工艺便捷等优点，已成为弹托制作的优选材料，国外已相继开发出多代弹托产品并且大量应用了复合材料弹托，而目前已有的复合材料弹托在强度可靠性和稳定性方面较差，应用范围很小。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种轻质高强度复合材料弹托及其制备方法，用以解决现有的弹托在强度可靠性和稳定性方面较差等技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种轻质高强度复合材料弹托，包括径向模块和轴向模块穿插设置的夹芯结构，所述夹芯结构的外表面设置有蒙皮；

4、所述径向模块由若干径向单块模块穿插径向插件和径向夹芯泡沫板组成；所述轴向模块由若干轴向单块模块穿插轴向插件和轴向夹芯泡沫板组成。

5、本发明还公开了上述轻质高强度复合材料弹托的制备方法，包括以下步骤：

6、s1：首先根据弹托产品的结构、外形尺寸及使用工况要求，确定径向模块、径向夹芯泡沫板、径向插件、不同位置的轴向模块、轴向插件和轴向夹芯泡沫板的数量、尺寸和放置位置；蒙皮在不同位置的尺寸和数量；

7、s2：采用预浸料a作为制作径向单块模块的原料，根据径向单块模块厚度及单层的预浸料a的厚度计算需要铺层的层数，然后按照设置铺层角度进行铺层，铺至所需层数，形成径向单块模块；随后采用预浸料a将预定尺寸的发泡板包裹，得到s1中设置的径向夹芯泡沫板数量和尺寸；采用预浸料a制作s1中设置的数量和尺寸的径向插件；然后将径向插件和径向夹芯泡沫板放置在s1中设置在径向单块模块的位置，形成一个径向模块；重复上述步骤，直至得到s1中设置的数量的径向模块；将径向模块按照s1中设置的顺序铺放；

8、s3：采用预浸料b作为制作轴向单块模块的原料，根据s1设置的放置在不同位置的轴向模块的厚度及单层预浸料b的厚度计算铺层层数，裁剪至所需形状和层数，直至达到s1设置的尺寸，得到轴向单块模块采用预浸料b将预定尺寸的发泡板包裹，得到s1中设置的轴向夹芯泡沫板数量和尺寸；采用预浸料b制作s1中设置的数量和尺寸的轴向插件；然后将轴向插件和轴向夹芯泡沫板放置在s1中设置在轴向单块模块的位置，形成一个轴向模块；重复上述步骤，直至得到s1中设置的数量的轴向模块；将轴向模块按照s1中设置的分型位置按照顺序铺放，形成弹托料胚的夹芯结构；将蒙皮放置在夹芯结构上，进行合模预压后形成弹托的预成型件。

9、进一步地，所述蒙皮的原料为预浸料c；所述预浸料c为连续碳纤维预浸料、连续玻璃纤维预浸料布或短切纤维预浸料。

10、进一步地，蒙皮的制备过程为：

11、根据不同位置的厚度及单层预浸料c的厚度计算铺层层数，裁剪至所需形状和层数，直至其达到s1中设置的尺寸和数量。

12、进一步地，所述预浸料a和预浸料b为碳纤维预浸料或玻璃纤维预浸料；所述纤维为碳纤维布或单向碳纤维、玻璃纤维布。

13、进一步地，所述发泡板的材料为发泡芯材或发泡胶膜；所述发泡板的发泡倍率为1～5倍。

14、进一步地，所述径向夹芯泡沫板的数量比径向模块的数量少1；所述轴向夹芯泡沫板的数量比轴向模块的数量少1。

15、进一步地，所述径向插件的数量比径向模块的数量少1；所述轴向插件的数量比轴向模块的数量少1；所述径向插件和轴向插件的尺寸由径向单块模块、轴向单块模块的层数和厚度，以及径向模块和轴向模块的总层数决定。

16、进一步地，所述径向模块的数量由预成型件的厚度除以径向模块的厚度确定；所述轴向模块的数量由预成型件的厚度除以轴向模块的厚度确定。

17、进一步地，所述不同位置的轴向模块的层数＝轴向模块的厚度÷单层纤维材料b的厚度；若未除尽，则不同位置的轴向模块的层数＝相除后得到的整数+1；

18、所述蒙皮的铺层层数＝不同位置厚度÷单层预浸料c的厚度。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明公开了一种轻质高强度复合材料弹托，所述弹托的结构采用一体成型工艺，所述分型结构包括径向模块和轴向模块穿插设置的夹芯结构，所述径向模块和轴向模块由不同铺层角度、厚度、尺寸的预浸料和夹芯发泡板穿插插件模压组合而成；其中的径向模块可使齿部获得高的机械强度，在不同部位的轴向模块来获得周向的支撑作用防止弹托的分层，既保证了弹托的强度，又确保了产品的稳定性；所述复合材料弹托具有质量轻、机械强度高的特点。

21、本发明还公开了上述轻质高强度复合材料弹托的制备方法，通过对产品分型和铺层设计，在保证了结构强度度满足使用要求的前提下，采用了发泡材料，减重效果显著，且其自身产生的压力也会增加产品的密度；制备过程中采用一体化成型法，该方法模具结构简单，外形尺寸一致性好，具有较高的工艺可行性，实用性强。

技术特征：

1.一种轻质高强度复合材料弹托，其特征在于，包括径向模块(1)和轴向模块(2)穿插设置的夹芯结构，所述夹芯结构的外表面设置有蒙皮(3)；

2.根据权利要求1所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，所述蒙皮(3)的原料为预浸料c；所述预浸料c为连续碳纤维预浸料、连续玻璃纤维预浸料布或短切纤维预浸料。

4.根据权利要求3所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，蒙皮(3)的制备过程为：

5.根据权利要求2所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，所述预浸料a和预浸料b为碳纤维预浸料或玻璃纤维预浸料；所述纤维为碳纤维布或单向碳纤维、玻璃纤维布。

6.根据权利要求2所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，所述发泡板(4)的材料为发泡芯材或发泡胶膜；所述发泡板(4)的发泡倍率为1～5倍。

7.根据权利要求2所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，所述径向夹芯泡沫板的数量比径向模块(1)的数量少1；所述轴向夹芯泡沫板的数量比轴向模块(2)的数量少1。

8.根据权利要求2所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，所述径向插件的数量比径向模块(1)的数量少1；所述轴向插件的数量比轴向模块(2)的数量少1；所述径向插件和轴向插件的尺寸由径向单块模块、轴向单块模块的层数和厚度，以及径向模块(1)和轴向模块(2)的总层数决定。

9.根据权利要求2所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，所述径向模块(1)的数量由预成型件的厚度除以径向模块(1)的厚度确定；所述轴向模块(2)的数量由预成型件的厚度除以轴向模块(2)的厚度确定。

10.根据权利要求2所述的一种轻质高强度复合材料弹托的制备方法，其特征在于，所述不同位置的轴向模块(2)的层数＝轴向模块(2)的厚度÷单层纤维材料b的厚度；若未除尽，则不同位置的轴向模块(2)的层数＝相除后得到的整数+1；

技术总结
本发明公开了一种轻质高强度复合材料弹托及其制备方法，属于弹托制备技术领域。所述弹托的结构采用一体成型工艺，所述分型结构包括径向模块和轴向模块穿插设置的夹芯结构，所述径向模块和轴向模块由不同铺层角度、厚度、尺寸的预浸料和夹芯发泡板穿插插件模压组合而成；其中的径向模块可使齿部获得高的机械强度，在不同部位的轴向模块来获得周向的支撑作用防止弹托的分层，既保证了弹托的强度，又确保了产品的稳定性。在制备过程中，通过对产品分型和铺层设计，在保证了结构强度满足使用要求的前提下，采用了发泡材料，减重效果显著，且其自身产生的压力也会增加产品的密度。

技术研发人员：陈跃,万勤勤,张尊宇,王华
受保护的技术使用者：北方长龙新材料技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15