Стан виробництва сталей для бронежилетів і бронеплит

Размещено на http://www.allbest.ru

ДНДІ МВС України, м. Київ, Україна

Національний університет оборони України імені Івана Черняховського, м. Київ, Україна

Стан виробництва сталей для бронежилетів і бронеплит

Самарай Валерій Петрович, Гнатуш Віталій Аполонович,

Фесенко Максим Анатолійович, Даценко Іван Петрович,

Неня Олена Володимирівна, Кучинський Юрій Дмитрович

Самарай Валерій Петрович,

кандидат технічних наук, доцент, науковий співробітник ДНДІ МВС України, м. Київ, Україна,

Гнатуш Віталій Аполонович,

кандидат технічних наук, незалежний аналітик, м. Київ, Україна,

Фесенко Максим Анатолійович,

кандидат технічних наук, доцент, науковий співробітник

ДНДІ МВС України, м. Київ, Україна,

Даценко Іван Петрович,

кандидат технічних наук, докторант Національного університету оборони України імені Івана Черняховського, м. Київ, Україна,

Неня Олена Володимирівна,

кандидат юридичних наук, начальник відділу ДНДІ МВС України, м. Київ, Україна,

Кучинський Юрій Дмитрович,

кандидат юридичних наук, завідувач науково-дослідної лабораторії ДНДІ МВС України, м. Київ, Україна,

У статті наведено порівняльний аналіз поширених марок броньових сталей зарубіжних виробників, їх механічні та спеціальні властивості, технологічні особливості виготовлення, а також сфери застосування. Запропоновано розроблені перспективні ливарні технології виробництва броньованих сталей вітчизняного виробництва. Підтверджено їх реалізацію, визначено оптимальні технологічні параметри та плавильно-ливарні режими, які забезпечують одержання сталей із заданою структурою та властивостями.

У ході проведених досліджень, завдяки розробленим технологіям виробництва броньованих сталей, отримані експериментальні зразки, які пройшли випробування в балістичних лабораторіях. Сформульовано рекомендації та технічні інструкції, за якими було запущено виробництво сталевих бронежилетів на підприємстві.

Ключові слова: броньова сталь, бронеплита, бронежилет, захисні вироби, ливарні технології, механічні властивості, балістичні випробування.

В статье проведен сравнительный анализ распространенных марок броневых сталей зарубежных производителей, рассмотрены их механические и специальные свойства, технологические особенности изготовления, а также области применения. Предложены и разработаны перспективные литейные технологии производства бронированных сталей отечественного производства. Подтверждена их реализация, определены оптимальные технологические параметры и плавильно-литейные режимы, которые обеспечивают получение сталей с заданной структурой и свойствами.

В ходе проведения экспериментов, благодаря разработаным технологиям производства бронированных сталей, получены, образцы, которые прошли испытания в баллистических лабораториях. Сформулированы рекомендации и технические инструкции, по которым было запущено производство стальных бронежилетов на предприятии.

Ключевые слова: броневая сталь, бронеплита, бронежилет, изделия для защиты, литейные технологии, механические свойства, баллистические испытания.

Samarai Valerii,

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Research Fellow of the State Research Institute MIA Ukraine, Kyiv, Ukraine,

Hnatush Vitalii,

Cand. Sci. (Engineering), independent analyst, Kyiv, Ukraine,

Fesenko Maksym,

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Research Fellow of the State Research Institute MIA Ukraine, Kyiv, Ukraine,

Datsenko Ivan,

Cand. Sci. (Engineering), Doctoral Student of the National Defense University of Ukraine named after I. Chernyakhovsky,

Kyiv, Ukraine,

Nenia Оlena,

Candidate of Juridical Science, Head of the

Department of the State Research Institute MIA Ukraine, Kyiv, Ukraine,

Kuchynskyi ' Yurii,

Candidate of Juridical Science, Head of the Research Lab of the State Research Institute MIA Ukraine, Kyiv, Ukraine,

STATE MANUFACTURING OF STEEL PRODUCTION AND ARMOR

Paper deals with the analysis of the most common ballistic steels of foreign production (Sweden, France, Germany, Poland, Australia, Great Britain, USA), which are used for the protection of personnel of the military, police, security services, as well as special vehicles.

Comparison of their chemical compositions, basic mechanical and special properties (tensile and flexural strength, hardness, toughness, weldability) is made. The peculiarities of technological processes of their production and application are described.

It is established that the use of casting methods is a promising area of production of ballistic steel protection products.

The research was carried out and the results of the development of foundry technologies of production of new domestic armored (ballistic) steels were suggested.

The implementation of the proposed foundry technologies for the production of protection products from special steels has been confirmed.

Optimal chemical compositions of the proposed steels, melting and casting modes and conditions of their obtaining with the given structure and properties are determined.

According to the established regimes, research specimens of armor protection were made, which were tested in ballistic laboratories with shelling of bullets of different caliber with the receipt of appropriate protocols.

Recommendations and technical instructions for launching the production of a batch of armor protection at Ukrainian enterprises have been formulated.

Investigated foundry technologies simplify the process of production of armor protection from special steels, provide reduction of energy and economic costs for their production while maintaining mechanical characteristics at the level of foreign analogues.

It is noted that in the future it is necessary to continue the research using approaches and methods of system analysis, cybernetics to optimize the parameters of the technological process of ballistic steel production, as well as modeling the nature of materials and finished products of special protection in combat conditions. This in turn will allow us to build an effective quality management system for the production of special protection products and their competitiveness.

Keywords: armor steel, armor plate, bulletproof vest, protective products, foundry technologies, chemical composition, hardness, strength, viscosity, ballistic tests.

Основна частина

На початку XXI століття одним із пріоритетних напрямів протидії військовим, терористичним, а також іншим загрозам суспільству в Україні є розроблення сучасних засобів індивідуального бронезахисту (далі - ЗІБ), а також оснащення ними особового складу Міністерства внутрішніх справ України, Міністерства оборони України, Служби безпеки України, підрозділів охоронних служб тощо.

Відомо, що використання якісних броньованих засобів на основі спеціальних сталей гарантують захист від більшості видів стрілецької зброї, осколків гранат, мін та вибухівки [1].

Вітчизняні промислові підприємства виготовляють деякі марки сталей та листового прокату (у т. ч. і термомеханічного оброблення) з броньових сталей в умовах металургійних підприємств, але їх кількість обмежена, а рівень механічних і експлуатаційних властивостей не завжди задовольняє вимоги до відповідного рівня захисту.

Слід зазначити, що останніми 7-10 роками багато металургійних підприємств різних країн світу виготовляють листовий металопрокат від 2 до 80 мм подвійного призначення (як зносостійкий для промислового використання, який можна використовувати для броньових виробів - бронежилетів, зварних корпусів бронетехніки)[2].

У зв'язку з цим, актуальним є створення та виготовлення вітчизняних захисних засобів із броньових сталей із урахуванням досвіду виробництва зарубіжних високоякісних аналогів.

Натепер сталеві ЗІБ виготовляються за допомогою різних методів із проведенням режимів обов'язкового довготривалого термічного оброблення [2-4]. Це потребує використання спеціального устаткування, а також збільшує енергетичні та економічні витрати на виробництво виробів цієї номенклатури.

Одним із шляхів зменшення або усунення перелічених недоліків може бути виготовлення броньових пластин із застосуванням спеціальних ливарних технологій. Слід відзначити, що виробництво такої номенклатури виробів на сьогодні на підприємствах України практично не реалізовано.

Метою статті є висвітлення сучасного стану світового ринку балістичних (броньових) сталей та комплексу науково-експериментальних досліджень для розроблення ливарних броньованих сталей, а також технологій виготовлення з них спеціальних виробів балістичного захисту.

Світовий ринок броньових матеріалів у 2017 р. оцінюється у 8,67 млрд USD і прогнозовано збільшиться до 12,11 млрд USD в 2022 р., тобто в 1,4 рази. Зростання цього ринку пов'язане передовсім зі зміною сценаріїв бою та розвитком нових видів зброї, а також боєприпасів. Це, у свою чергу, призведе до збільшення попиту на ефективніші броньові рішення [5].

Обсяг світового ринку бронежилетів у 2018 р. оцінювався у 2,1 млрд USD, і, як очікується, він збільшиться в середньорічному вимірі (середньорічний темп зростання - CAGR) на 5,5 % з 2019 по 2025 рр. Акцентування оборонних відомств на забезпеченні живучості солдатів сприяє попиту на засоби індивідуального захисту. Нестача балістичних захисних костюмів та збільшення масштабів воєнних дій у таких країнах як Ірак, Сирія та Україна ще більше прискорюють зростання галузі.

Технологічний прогрес та впровадження інноваційних виробів, таких як модульні тактичні жилети, створених у рамках програм військової модернізації, включаючи Програму технології майбутнього піхотного солдата Великобританії (Future Infantry Soldier Technology, FIST), а також програм Франції FELIN (Fantassin а Equipements et Liaisons Intйgrйs), є ключовими чинниками, що сприяють динамічності ринку засобів індивідуального захисту [6].

Розробленням та виготовленням броньових (балістичних) сталей у світі займаються багато країн Європи, Америки, Азії, зокрема, США, Китай, Росія, Швеція, Велика Британія, Німеччина.

Балістичні сталі Швеції Armox ґрунтуються на металевій системі Ni-Mn-Cr (табл. 1) [7-11]. Як мікролегування використовуються молібден (0,065 %) і бор (0,002-0,050 %). Слід відзначити регламентацію малого вмісту фосфору (0,015 %) та сірки (0,010-0,003 %). Також необхідно зазначити, що у Швеції марки броньових сталей Armox виплавляють з використанням позапічного оброблення, а вироби піддаються термомеханічному обробленню (ТМО). Компанія SSAB Technology AB (Швеція) розробила броньові сталі та має торгові марки Armox, Ramor і Swebor Armor (табл. 1) [7-11].

Таблиця 1 Хімічний склад (%) та твердість балістичних сталей Швеції