Баллистические шлемы состоят в основном из оболочки, подкладки и системы подвески. Оболочка поглощает энергию удара от снарядов или высокоскоростных осколков главным образом за счет деформации и разрушения конструкции. Следовательно, процесс изготовления оболочки шлема играет решающую роль в его защитных свойствах.
В настоящее время при производстве корпусов баллистических шлемов преимущественно используются технологии формования композитных материалов, включая ручную укладку, литье с переносом смолы (RTM), компрессионное формование и формование с получением готовой формы.
1. Процесс формования методом ручной укладки
Процесс ручного формования, также известный как контактное формование, является одной из самых ранних и широко используемых технологий производства баллистических шлемов из композитных материалов. Этот процесс в основном основан на ручном труде, что предъявляет высокие технические требования к операторам. Операторы должны понимать структурные свойства изделия и обладать специальными знаниями в области резки и укладки армированных волокном материалов, а также подготовки поверхности пресс-формы.
Процесс ручной формовки обеспечивает низкие затраты на пресс-формы, простоту обслуживания и гибкость в выборе размеров и форм изделий. Конструкция может быть легко скорректирована в определенных областях в соответствии с требованиями к изделию. Кроме того, процесс формования удобно проводить при комнатной температуре. Однако он, как правило, подходит только для производства небольших изделий. Также следует отметить, что механические свойства готовых изделий, как правило, неоднородны, что приводит к низкой однородности и нестабильным защитным свойствам.
2. Формование методом переноса смолы (RTM)
Формование методом переноса смолы (RTM) — это процесс формования композитных материалов, при котором низковязкая смола, такая как полиэфирная или эпоксидная, впрыскивается в закрытую форму. Смола тщательно и равномерно пропитывает высокоэффективные волокна или другие армирующие материалы, которые затем отверждаются, образуя конечный компонент.
По сравнению с традиционной ручной укладкой, технология RTM позволяет получать материалы с превосходной ударопрочностью и более стабильными механическими свойствами по всей структуре. Кроме того, этот процесс снижает затраты, обеспечивает повторяемость производства, гарантирует высокую точность размеров и позволяет получить гладкую, ровную поверхность.
Однако при производстве сложных или крупномасштабных композитных компонентов метод RTM может столкнуться с такими проблемами, как неравномерное распределение смолы, недостаточная пропитка волокон и чрезмерно длительные циклы формования. Эти проблемы могут привести к тому, что композитные изделия не будут соответствовать ожиданиям в отношении механических характеристик, прочности и точности размеров.
3. Процесс горячего прессования
Горячее прессование — один из наиболее распространенных производственных процессов для композитных материалов. Основными факторами, влияющими на качество формованного баллистического шлема, являются температура формования, продолжительность формования и давление формования.
Процесс начинается с подготовки препрега из отобранных высокоэффективных волокон и термореактивной или термопластичной смолы. Затем форма предварительно нагревается и поддерживается при определенной температуре. Операторы помещают препрег в форму гидравлического пресса для формования композитных материалов, затем зажимают края и закрывают форму. Форма нагревается до требуемой температуры формования, подвергается давлению, поддерживается при этой температуре, затем охлаждается и открывается. Наконец, рабочие извлекают готовое изделие и обрезают его.
В процессе горячего прессования необходимо строго контролировать условия формования. Например, температура отверждения композитных шлемов из СВМПЭ обычно не превышает 130°C.
4. Технология формования с получением формы, близкой к окончательной
Технология формования с получением формы, близкой к окончательной, также известная как гелевое литье, — это передовой метод формования, широко используемый в керамике и металломатричных композитах.
В процессе равномерно смешиваются керамические или металлические порошки с добавками, включая органические мономеры и сшивающие агенты, для образования суспензии. После заливки в форму инициатор запускает полимеризацию мономеров, в результате чего суспензия застывает и принимает желаемую форму.
Эта технология весьма эффективна для производства компонентов со сложной геометрией и высокой точностью размеров. Получаемые заготовки обладают превосходной однородностью и высокой прочностью, что помогает свести к минимуму необходимость последующей механической обработки. Однако этот процесс предъявляет чрезвычайно строгие требования к чистоте сырья и контролю производственных параметров.
Ниже перечислены 4 основные технологии формования баллистических шлемов из композитных материалов:
1) Формование методом ручной укладки: Изделия, изготовленные этим методом, обладают непостоянными механическими свойствами и более низкой производительностью, хотя первоначальные инвестиционные затраты невелики. Подходит для мелкосерийного производства или индивидуального заказа.
2) Формование методом переноса смолы (RTM): Этот процесс позволяет получать изделия с превосходными механическими свойствами и обеспечивает более высокую производительность при умеренных инвестициях. Он уравновешивает потребности как серийного производства, так и индивидуального заказа.
3) Горячее прессование: Изделия, созданные этим методом, обладают превосходными механическими свойствами, хотя производственные затраты высоки. Идеально подходит для стандартизированного крупномасштабного массового производства.
4) Формование с получением готовой формы: Эта технология позволяет производить компоненты с высокой прочностью заготовки и высокой производительностью, хотя и с более высокими производственными затратами. Она предназначена для изготовления сложных деталей, требующих исключительной точности размеров и высоких механических характеристик.
PDH — ведущий китайский производитель гидравлических прессов. Мы предлагаем специализированные прессы и пресс-формы для производства баллистических шлемов. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам необходимы наши услуги.
