مد
فومهای فلزی | تحقیق و توسعه سیستمهای حفاظت بالستیک برای کاربردهای جنگ مدرن
بالستیک چیست؟موادکجا استفاده میشود؟
رایجترین زرههای سخت مورد استفادهسرامیکصفحات به عنوان ضربه گیر عمل میکنند، اما سرامیک در اثر ضربه خرد میشود و انرژی خود را برای نبرد پایدار از دست میدهد. اکثر زرههای صفحه فلزی همان مشکل پوسته پوسته شدن گلوله در اثر ضربه را دارند. این قطعات میتوانند باعث آسیب به پوشنده زره شوند. استفاده از وصلههای زرهی ثانویه روی صورت توسط پوشنده میتواند بسیار ناراحت کننده باشد و هزینه زیادی را برای فرد، شرکت یا دولت به همراه داشته باشد. توسعه فناوریهای رزمی سبک مانند هواپیما و خودروهای آبی-خاکی و همچنین نیاز به افزایش تحرک نیروهای زمینی، نیاز به مواد بالستیکی را ایجاد میکند که ضمن بهبود عملکرد بالستیک، وزن زره را کاهش دهند.
سپرهای بالستیک در انواع و درجههای مختلفی موجود هستند. این مواد برای محافظت از شیشه، زره خودرو، زره بدن و سپر استفاده میشوند. ورقهای پلاستیکی چندلایه طیف وسیعی از محافظت را ارائه میدهند، از شیشههای آببندی شده دارای گواهی گرفته تا مواد بالستیک نوع سوم. مواد بالستیک معمولاً سفت و سخت هستند، اما میتوانند نرم نیز باشند. آنها میتوانند پیچیده باشند، مانند کولار، UHMWPE، Lexan یا کامپوزیتهای فیبر کربن، یا ساده باشند، مانندآلومینیوم، فولاد، تیتانیوم یا آلیاژهای دیگر.
با پیشرفت فناوری، جلیقههای ضد گلوله به طور اساسی تغییر کردهاند. بازار زیرپوشهای ضد گلوله شاهد انقلابی است که ایمنتر و سبکتر شده است. این امر میدان نبرد جدیدی را برای فناوری فوم فلزی کامپوزیت (CMF) گشوده است و آن را از قلمرو اقدامات پزشکی از سپر خودرو گرفته تا تعویض زانو خارج میکند.
فلزات فومی منفرد یا مرکب مسئول این امر هستند - اینها فومهای ساختاری به شکل کرههای فلزی توخالی هستند که در دستگاههای بالستیک به عنوان ماده اصلی تعبیه میشوند، اما همچنین به عنوان واسطه در کاربردهای پیچیده مانند فولاد زرهی، سرامیک و تخته فیبر نیز کاربرد دارند. فوم نه تنها ضربه پرسرعت گلولهها و گلولهها را متوقف میکند، بلکه آنها را کاملاً خرد میکند. حتی گلولههای زرهشکن که به طور خاص برای پاره کردن زره طراحی شدهاند، نمیتوانند به آنها نفوذ کنند.
برای رزمندگان، فوم فلزی در تجهیزات حفاظت فردی شامل موارد زیر است:
- جلیقههای ضد گلوله عمومی
- جلیقههای ضد گلوله شناوری فعال
- جلیقههای ضد گلوله شناور غیرفعال
- کلاه ایمنی بالستیک تاکتیکی
- مجموعه زرههای محافظ شانه و پهلو بالستیک
- دارای محافظ گردن و ستون فقرات
- سپرهای بالستیک
برای ابزارهای زرهی سنگین و همچنین تجهیزات بقا، از فوم فلزی برای کاربردهای متنوعی از جمله موارد زیر استفاده میشود:
- ساخت زره کامپوزیتی
- ساخت صفحات پایه مقاوم در برابر مین برای وسایل نقلیه
- ساخت جعبههای حمل بار نظامی
فوم متال چیست؟ فوم متال چیست و چه خواص باورنکردنی دارد؟
فوم فلزی یک ماده فلزی متخلخل است که یک ساختار مش سهبعدی را در یک ماتریس فلزی تشکیل میدهد. از آنجایی که منافذ زیادی در ...فوم فلزیاندازه، تعداد، یکنواختی، اتصال و آببندی منافذ بر خواص آن تأثیر میگذارد. پارامترهایی که ارتباط نزدیکی با خواص فلزات فوم دارند شامل اندازه منافذ، تخلخل کل، تخلخل مؤثر، چگالی و سطح ویژه هستند.
فوم متال، به عنوان نوع جدیدی از مواد که هم خواص فلزی و هم برخی خواص فیزیکی ویژه مواد غیرفلزی را داراست، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. خواص اصلی فوم متال به شرح زیر است:
- ماده فوق سبک (75 تا 95 درصد حجم آن از فضای خالی تشکیل شده است)
- تخلخل بسیار بالا
- مقاومت فشاری بالا همراه با خواص جذب انرژی خوب
- رسانایی حرارتی کم
- استحکام بالا
اصل جذب انرژی ضربهای فلزات فومی
علاوه بر اینکه به صورت تجاری برای فیلتراسیون، کاهش نویز، عایقبندی و حاملهای کاتالیزور استفاده میشود،فومهای فلزیکاندیدای قوی برای کاربرد در سیستمهای زرهی کامپوزیتی در زمینه جذب انرژی هستند.
به عنوان یک وسیله محافظت بالستیک، فوم فلزی یک ماده فومی سبک و با استحکام بالا است که با استفاده از کرههای فلزی توخالی تعبیه شده در یک ماتریس فلزی جامد ساخته میشود. این ماده در مقایسه با هر ماده فلزی دیگر خواص مکانیکی عالی از خود نشان داده است. این ویژگیهای برتر فوم فلزی، انرژی را در ضربات با سرعت بالستیک بالا در مقایسه با بارگذاری شبه استاتیک به سرعت به دام میاندازد.
جاذبهای انرژی موجود در بازار، که معمولاً انرژی مکانیکی جنبشی را با فشردهسازی یا انحراف آن در یک تنش نسبتاً ثابت در یک مسافت طولانی جذب میکنند، تا حدودی مشابه فنرها عمل میکنند، اما آنها به عقب برمیگردند و این باعث میشود که آنها به جای جاذب انرژی، دستگاههای ذخیره انرژی باشند.
ساختار متخلخل فومهای فلزی به آنها یک منحنی تنش-کرنش منحصر به فرد میدهد؛ هنگامی که تنش اعمال شده از فلات اکستروژن فراتر رود، فوم با تنش نسبتاً ثابتی تا حدود ۵۰ تا ۷۰ درصد کرنش شروع به فشرده شدن میکند. امتداد منحنی تنش/کرنش، رفتار یک جاذب انرژی ایدهآل را تعریف میکند.
فوم فلزی چگونه روی زره بدن کار میکند؟
ثابت شده است که فلز فوم، ترکشهای گلوله را به دام میاندازد و شما را از هرگونه آسیب ثانویه محافظت میکند. اکثر زرههای بدن نظامی از مادهای شبیه کولار به عنوان لایه پشتی استفاده میکنند که معمولاً دارای درجه III-A است و به خودی خود گلولههای تفنگ دستی را متوقف میکند. زره نرم با اتلاف انرژی، گلولهها را متوقف میکند و از آنجایی که اکثر گلولههای تفنگ دستی به تیزی گلولههای تفنگ نیستند، فقط باید سرعت آنها را کم کنید تا به پوست شما نفوذ نکنند. لایه فلز فوم، ضربهگیر زره بدن برای گلولههای پرانرژیتر است که برای متوقف کردن آنها به زره سخت نیاز است. ساختار منبسطشونده زرهفوم فلزیانرژی برخورد را با راندمان بسیار کمتری نسبت به اجزای جامد منتقل میکند. در ناحیه برخورد، فوم به راحتی با جسم برخوردکننده مطابقت پیدا میکند. این تغییر شکل پلاستیکی به صورت موضعی انرژی مکانیکی را جذب میکند. در هر دو حالت، مقدار بسیار کمی از انرژی برخورد توسط جسم جامد جذب میشود. برخی افراد همچنین ترجیح میدهند یک لایه سوم پشت زره نرم اضافه کنند که به آن پد تروما میگویند. این پد از لایههایی از سیال غیر نیوتنی و بالشتک تشکیل شده است. این پد، ضربه گلوله را بر روی فرد پوشنده، بیشتر کاهش میدهد.
