HEFAJSTOS

» 2022 - "Opracowanie technologii wytwarzania wielowarstwowego pancerza kompozytowego na bazie materiałów wysokoentropowych i ceramicznych"

Cel i zakres prac badawczych:

Celem prowadzonych prac będzie wykonanie wielowarstwowego pancerza kompozytowego, w którego skład wchodzić będą materiały metaliczne (stal, materiał wysokoentropowy) oraz materiał ceramiczny. Pierwszy etap prac będzie polegał na wytworzeniu w procesach odlewania, kucia i walcowania blachy z materiału wysokoentropowego, charakteryzującego się bardzo korzystną kombinacją własności wytrzymałościowych i plastycznych. Kolejny etap badań zakłada wykonanie próbek składających się z kilku warstw różnych materiałów. Grubość poszczególnych warstw oraz ich konfiguracja zostanie określona na podstawie analizy teoretycznej i symulacji. Przygotowane próbki zostaną poddane badaniom dynamicznym na strzelnicy w celu określenia odporności danej próbki na uderzenie pocisku. Uzyskane wyniki posłużą do określenia wytycznych dla konstruktorów kamizelek kuloodpornych. KN Hefajstos nawiązało współpracę ze Stowarzyszenie WIATR OD MORZA, które planuje rozpoczęcie produkcji kamizelek kuloodpornych dla ludności cywilnej, w ramach pomocy humanitarnej dla Ukrainy. Zakłada się, że wyniki uzyskane w ramach prowadzonych badań będą bardzo cennym wkładem w to przedsięwzięcie. W projekcie zostanie wykorzystana wiedza Członków Koła nabyta podczas realizacji projektów EGIDA AGH w 2019 roku oraz Grantu Rektora Edycja IDUB 2021. Prace będą wykonywane we współpracy z KN Adamantium (WIMiC, AGH). 

Założenia i przebieg badań

Badania zostały podzielone na następujące etapy:

1)         Wykonanie i analiza jakości wlewków z materiałów wysokoentropowych – zakłada się wykonanie 3 wlewków o masie ok. 1kg. Skład chemiczny zostanie opracowany w oparciu o obliczenia termomechaniczne i doświadczenie członków zespołu wyniesione z poprzednio wykonywanych projektów.

2)         Zaprojektowanie oraz wykonanie procesów przeróbki plastycznej wlewków w celu uzyskania wyrobu w postaci blaszki o ściśle określonych wymiarach i odpowiedniej jakości (nieprawidłowy dobór parametrów procesu powoduje pękanie materiału przy krawędziach). Aby zminimalizować ryzyko powstawania wad planowana jest modyfikacja procesu technologicznego, mająca na celu kontrolę temperatury w przestrzeni roboczej urządzeń oraz ograniczenie wymiany ciepła pomiędzy odkształcanym materiałem, a narzędziami i otoczeniem. Badania będą wykonywane w warunkach laboratoryjnych.

3)         Zaprojektowanie struktury wielowarstwowego pancerza kompozytowego – struktura pancerza zostanie zaprojektowana w oparciu o wytyczne z norm oraz symulacje numeryczne MES. Rozważona zostanie zróżnicowana konfiguracja poszczególnych warstw pancerza. Analizie poddane zostanie także spoiwo i sposób wykonania koperty do umieszczenia wykonanego kompozytu.

4)         Zaprojektowanie stanowiska do wykonania prób balistycznych – stanowisko zostanie opracowane w oparciu o wytyczne z norm oraz konsultacje z pracownikami strzelnicy. Zakłada się także rejestrację prób, która pomoże określić m.in. prędkość pocisku w momencie uderzenia w cel.

5)         Wykonanie prób balistycznych – polegających na oddaniu pojedynczego strzału do wykonanych próbek kompozytowych. 

6)         Analiza wyników prób balistycznych oraz jakości poszczególnych elementów pancerzy – zostaną wykonane pomiary zniekształcenia poszczególnych elementów pancerzy oraz powstałych odłamków. Określone zostaną klasy kuloodporności oraz odłamkoodporności zgodnie z normą PN-V-87000:2011.

7)         Opracowanie wytycznych oraz sugestii związanych z projektowaniem wkładów do kamizelek kuloodpornych z uwzględnieniem materiału wysokoentropowego