IT8520694A1 - COMPOSITE ELEMENT IN THE FORM OF A THREE-LAYER PLATE IN ALUMINUM ALLOYS - Google Patents
COMPOSITE ELEMENT IN THE FORM OF A THREE-LAYER PLATE IN ALUMINUM ALLOYSInfo
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- IT8520694A1 IT8520694A1 ITMI1985A020694A IT2069485A IT8520694A1 IT 8520694 A1 IT8520694 A1 IT 8520694A1 IT MI1985A020694 A ITMI1985A020694 A IT MI1985A020694A IT 2069485 A IT2069485 A IT 2069485A IT 8520694 A1 IT8520694 A1 IT 8520694A1
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Description
Descrizione di una invenzione industriale avente per titolo " Eemenocomposonomadpiat Description of an industrial invention entitled "Eemenocomposonomadpiat
-strati in leghe-di- alluminio -aluminum alloy layers
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un elemento composito in forma di oiastra pluristrato in leghe alluminio per impiego in dispositivi blindati, pai ticolarmente veicoli blindati. The present invention relates to a composite element in the form of a multi-layered plate made of aluminium alloys for use in armoured devices, particularly armoured vehicles.
E noto il crescente interesse rivolto ad elementi per blindature costituiti da leghe di alluminio, in relazione soprattutto alla esiaenza di ridurre oer quanto possibile il peso di dette blindature. The growing interest in armour elements made of aluminium alloys is well known, especially in relation to the need to reduce the weight of said armour as much as possible.
E' altres? noto che un elemento per blindatura deve soddisfare a diversi (ed alle volte fra loro contrastantii requisiti, quali in particolare un'alta resistenza alla penetrazione dei proiettili e Hi corpi duri in penere. una bassa tendenza alla formazione di schegge, una buona saldabilit?, nonch? buone doti It is also known that an armour element must satisfy several (and sometimes conflicting) requirements, such as in particular a high resistance to penetration by projectiles and hard bodies, a low tendency to form splinters, good weldability, as well as good mechanical properties.
H.P.Georae et al. (Brevetto USA N? 3,042,5551 descrivono una piastra con spessore di circa 12-13 mm in leaa 7075 (secondo desianazione dell'Aluminum Association-USA l costituita da 5.6% Zn . 2.5% Mg. 1,6% Cu, 0,22% Cr, 0.30% Mn (maxi. 0.40% Si (max), 0,50% Fe (maxi. 0.20% Ti (maxi e resto a 100% sostanzialme n te Al, o in lega 7178 costituita da 6,8% Zn , 2,7% Mq 2% Cu. 0.22% Cr. 0,30% Mn (maxi, 0,40% Si (maxi, 0,50% Fe (maxi, 0,20% Ti (max) e resto a 100% sostanzialme n te Al, detta piastra essendo sottoposta, limitatamen te alla faccia "retrostante" (opposta cio? a duella di imoatto dei proiettili) ad un trattamento di ioer -invecchiamento, che rende detta faccia retrostante meno sensibile alla formazione di scheage, mentre la faccia "frontale" mantiene buone doti di resistenza alla penetrazione . Il processo per ottenere la piastra di cui sopra ? peraltro molto difficoltoso da controllare (e consequen temen te ? difficile raggiung re i desiderati livelli ottimali di resistenza sa- H.P.Georae et al. (US Patent No. 3,042,5551 describes a plate approximately 12-13 mm thick made of 7075 alloy (according to the Aluminum Association-USA designation) consisting of 5.6% Zn, 2.5% Mg, 1.6% Cu, 0.22% Cr, 0.30% Mn (maximum), 0.40% Si (maximum), 0.50% Fe (maximum), 0.20% Ti (maximum) and the remainder being substantially 100% Al, or of 7178 alloy consisting of 6.8% Zn, 2.7% Mg, 2% Cu, 0.22% Cr, 0.30% Mn (maximum), 0.40% Si (maximum), 0.50% Fe (maximum), 0.20% Ti (maximum) and the remainder being substantially 100% Al, substantially Al, said plate being subjected, limited to the "rear" face (i.e. opposite to the duel of impact of the projectiles) to an aging treatment, which makes said rear face less sensitive to the formation of shards, while the "front" face maintains good resistance to penetration. The process for obtaining the above-mentioned plate is however very difficult to control (and consequently it is difficult to achieve the desired optimal levels of resistance).
zabile in forma di piastre larghe , quali nichieste daali usi industriali. available in the form of wide plates, as required by industrial uses.
Una lega di alluminio lordamente usata in elementi (piastre) monostrato oer blindatura ? la 7039, in quanto rappresenta un buon compromesso fra la resistenza alla Denetrazione e auella alla formazione ci schegge. Tale lega (costituita, tipicamente, da: An aluminum alloy commonly used in single-layer armor elements (plates) is 7039, as it represents a good compromise between resistance to detonation and resistance to the formation of splinters. This alloy (typically made up of:
4,0% Zn ; 2,8% Mg; 0,20% Cr; 0,25% Mn; resto a 100% Al+impurezze ) non appare peraltro completamente soddisfacente in relazione alla sua non elevata resiste n za balistica ai proiettili convenzionali e perforanti che colpiscano la piastra secondo angoli compresi fra 35 e 55? circa rispetto ad una linea perpendico 4.0% Zn; 2.8% Mg; 0.20% Cr; 0.25% Mn; remainder 100% Al+impurities) does not appear to be completely satisfactory in relation to its low ballistic resistance to conventional and armour-piercing projectiles hitting the plate at angles of approximately 35 to 55° with respect to a perpendicular line.
per corazze IT 80 a parit? di peso oer unit? di superfid e. Inoltre per spessori elevati. le pia stre in lega 7039 mostrano tendenza a dar luo go alla formazione di schegge. Analoghe considera zioni possono essere fatte per la leaa 7020 (4.5% Zri; 1 ,?? Mg; Or; Mn; Zr) e per altre leghe note. M.C. FETZER et al. (Brevetto USA 3.649.227) descr: vono piastre composite bistrato, in cui lo strato "frontale", dotato di elevate doti di resistenza alla penetrazione, ? costituito da una leaa consister :e di: 4.0-7.0% Zn: 1.5-5,0% Mg; fino al 3% cu-100% Al+impurezze , mentre lo strato "retrostante" , resistente alla formazione di schegge (in quanto pii' tenace), ? costituito da una leaa consistente di: for IT 80 armor at the same weight per unit of surface area. Furthermore, for high thicknesses, the 7039 alloy plates show a tendency to give rise to the formation of spalls. Similar considerations can be made for the 7020 alloy (4.5% ZrI; 1.5% Mg; Or; Mn; Zr) and for other known alloys. M.C. FETZER et al. (US Patent 3,649,227) describe two-layer composite plates, in which the "front" layer, featuring high penetration resistance properties, is made of a alloy consisting of: 4.0-7.0% Zn; 1.5-5.0% Mg; up to 3% Cu-100% Al+impurities, while the "back" layer, resistant to the formation of splinters (as it is more tenacious), is made up of a layer consisting of:
4,0-6,0% Zn ; 0,5-3,5% Mg; fino al 3% Cu: resto a 10C% Al+impurezze. Detti strati frontale, e retrostante hanno un,carico di rottura a trazione rispettivamente di 446-618 N/mm2 e 309-480 N/mm2 (Newton per mm ed in -ogni caso lo strato retrostante ha un carico di rottura inferiore a quello dello strato frontale di almeno 15 N/mm . lo soessore di detto strato retrostante rappresentando inoltre il 4-20% dello soes sore totale della piastra bistrato. Tale piastra, DL? avendo un comportamento balistico superiore a quello di piastre monostrato in lega 7039 (od in altre leghe note), soffre tuttavia di limitazioni ed inconve nienti di saldatura (fragilit? del giunto saldatole/o suscettibilit? alla tensocorrosione . 4.0-6.0% Zn; 0.5-3.5% Mg; up to 3% Cu: remainder at 10% Al+impurities. The front and back layers have a tensile strength of 446-618 N/mm2 and 309-480 N/mm2 (Newton per mm) respectively, and in any case the back layer has a tensile strength lower than that of the front layer by at least 15 N/mm. The support of the back layer also represents 4-20% of the total support of the double-layer plate. This plate, DL? having a ballistic behavior superior to that of single-layer plates in alloy 7039 (or other known alloys), however suffers from limitations and welding drawbacks (brittleness of the welded joint and/or susceptibility to stress corrosion cracking).
Scopo pertanto della presente invenzione ? la messa a disposizione di un elemento composito in forma di piastra pluristrato in leghe di alluminio per impie go come componente di blindature fisse o mobili, de ta piastra essendo dotata di elevate caratter istich di resistenza sia alla penetrazione di proiettili c venzionali e perforanti nonch? di corpi duri in gen re, sia alla formazione di schegge , nonch? tale da poter venire efficacemente assiemata ad altre piast simili mediante giunzioni saldate, senza inconvenie The aim of the present invention is therefore to provide a composite element in the form of a multi-layered plate made of aluminium alloys for use as a component of fixed or mobile armour, said plate being equipped with high resistance characteristics both to the penetration of conventional and armour-piercing projectiles as well as hard bodies in general, and to the formation of splinters, and being such that it can be effectively assembled to other similar plates by means of welded joints, without any problems.
Altro scopo dell?invenzione ? la messa a disposizione dell'elemento composito di cui sopra che presenti migliorate caratte r istiche di resistenza alla tensocor rosione ed alla fatica rispetto all'arte no Gli scopi sopraddetti ed altri che potranno appar re ad un tecnico del ramo dalla descrizione che segue, vengono raggiunti d? un elemento composito in forma di piastra costituita da leghe di alluminio t tate con procedimento di " so 1ubi lizzaz ione- tempra--invecchiamento artificiale", la guale piastra, secondo la presente invenzione comprende: Another aim of the invention is to provide the composite element mentioned above which has improved characteristics of resistance to stress corrosion cracking and fatigue compared to the prior art. The above-mentioned aims and others which may become apparent to a person skilled in the art from the following description are achieved by a composite element in the form of a plate made of aluminium alloys treated with an "artificial solubilisation-tempering-aging" process. This plate, according to the present invention, comprises:
- un componente "centrale" in leaa consistente del 6 - 8%Zn; 2 - 3% Mo: Cu: 0.25-1% di elementi di addizione scelti fra Mn Cr. Zr. Ti: il resto a 100% essendo Altimpurezze, detto componente centrale possedendo resistenza meccanica e durezza elevate, avendo una resistenza alla trazione compresa fra 540 e 750 N/mm ; - a "central" component in leaa consisting of 6 - 8% Zn; 2 - 3% Mo; Cu; 0.25-1% of addition elements selected from Mn, Cr, Zr, Ti: the remainder at 100% being impurities, said central component possessing high mechanical resistance and hardness, having a tensile strength between 540 and 750 N/mm;
- un componente "frontkle" ed un componente "retrostante" in lega consistente del 4-6% Zn ; - a "frontkle" component and a "rearkle" component in an alloy consisting of 4-6% Zn;
Mg;0-0,15% Cu; 0,25-1% di elementi di addizione scel ti fra Mn . Cr. Zr. Ti; il resto. a 100% essendo Al+irr purezze, detti due componenti frontale e retrostan te* possedendo buone caratteristiche sia di tenacit? che di saldabilit? ed avendo una resistenza alla tra zione compresa fra 290 e 550 N/mm , detti due componenti frontale e retrostante reciprocamente essendo a contatto con detto componente centrale in posizione sovrapposta e saldati insieme alle rispettive in-? terfacce, detto componente centrale rappresentando il 25-70% dello spessore totale dell'elemento a piastra composito, tale spessore totale essendo compreso fra 10 e 100 mm, e detti componenti frontale e retrostante avendo ciascuno uno spessore compreso fr a il 15 ed il 32,5% di detto spessore totale. Mg; 0-0.15% Cu; 0.25-1% addition elements selected from Mn, Cr, Zr, Ti; the remainder being 100% pure Al, said two front and rear components possessing good toughness and weldability characteristics and having a tensile strength of between 290 and 550 N/mm, said two front and rear components being in mutual contact with said central component in an overlapping position and welded together at their respective interfaces, said central component representing 25-70% of the total thickness of the composite plate element, such total thickness being between 10 and 100 mm, and said front and rear components each having a thickness of between 15 and 32.5% of said total thickness.
Il contenuto di. imp.ur.ezze rappresentate da Fe e Si nelle leghe suddette ?. secondo l'invenzione, inferiore rispettivamente a 0,30% e 0,25%, pref e r ibi lmen te inferiore rispettivamente a 0,15% e 0,10%. avendo detti elementi chimici effetto negativo sulla tenaci t? alla frattura. The content of impurities represented by Fe and Si in the above-mentioned alloys is, according to the invention, lower than 0.30% and 0.25% respectively, preferably lower than 0.15% and 0.10% respectively, with said chemical elements having a negative effect on fracture toughness.
Tutte le quantit? degli elementi chimici che entra no a far parte delle leghe indicate nella presente descrizione e nelle relative rivendicazioni sono espresse in % in peso, e la denominazione delle legh stesse ? secondo le designazioni della Aluminum Assoc iation-USA {Quando non altrimenti specificato). All quantities of chemical elements which enter into the alloys indicated in this description and in the related claims are expressed in % by weight, and the names of the alloys themselves are according to the designations of the Aluminum Association-USA {Unless otherwise specified).
Nel sequito della descrizione che seaue venaono te, ul teriori informazioni, dettagliate, della preser te invenzione, con_ riferimento alla unita unica _ tavc la di disegno dove la figura 1 mostra, in vista pr?scettica, due piastre composite, secondo l'invenzione, fra loro assiemate ad anaolo. con saldatura. In the continuation of the description which follows, further detailed information of the present invention, with reference to the single unit, is given in the drawing plate where figure 1 shows, in skeptical view, two composite plates, according to the invention, assembled together similarly by welding.
Una realizzazione preferita, ma non esclusiva dell'invenzione, ? auella che prevede lo strato centrale (1 in fiaura 1) in leaa tipo 7010 (6.2% circa Zn ; 2.3% circa Ma: T .8% circa Cu; 0,35% circa di elementi di addizione scelti fra Mn , Cr, Zr, Ti; resto a 100% A 1+ impurezze) e ali altri due strati, rispetti vamente frontale (2, fiqura 1) e retrostante (3, fiaura 1) ambedue in una lega che, secondo l'invenzione. e aui denominata Cp41-S,ha la seguente composizic ne: 5.0% circa Zn : 2.0% circa Ma; 0,13% circa Cu; 0.5n% circa di elementi di addizione scelti fra Mn , Cr. Zr. Ti: resto a 100% Al+impurezze. Tale lega ha (allo stato T6 ) un carico di rottura a trazione (Rm) di circa 517 N/mm , mentre la suddetta. lega 7010 (se pre allo stato T6) ha Rm uguale a circa 634 N/mm Naturalmente l?invenzione pu? essere realizzata utilizzando rispettivamente per lo strato frontale e Der .quello retrostante due leghe fra loro uguali oppure fra loro diverse, ma sempre rientranti, come composizione, nei limiti orima indicati. A preferred, but not exclusive, embodiment of the invention is one which provides the central layer (1 in figure 1) in 7010 type alloy (approximately 6.2% Zn; approximately 2.3% Ma; approximately 8% Cu; approximately 0.35% of addition elements selected from Mn, Cr, Zr, Ti; remainder 100% Al+ impurities) and two other layers, respectively the front (2, figure 1) and the rear (3, figure 1), both in an alloy which, according to the invention, is herein referred to as Cp41-S, has the following composition: approximately 5.0% Zn; approximately 2.0% Ma; approximately 0.13% Cu; approximately 0.5% of addition elements selected from Mn, Cr, Zr, Ti; remainder 100% Al+ impurities. This alloy has (in the T6 state) a tensile strength (Rm) of approximately 517 N/mm, while the aforementioned 7010 alloy (if in the T6 state) has Rm equal to approximately 634 N/mm. Naturally, the invention can be realized using, respectively, for the front layer and Der, the rear layer, two alloys that are equal to each other or different from each other, but always falling, in terms of composition, within the limits indicated above.
Requisito fondamentale nella scelta delle leahe De Fundamental requirement in choosing De leahe
se (sulla base delle conoscenze note ad un tecnico del ramo) rispondano efficacemente ad un medesimo trattamento termico (di cui pi? avanti) in relazione al fatto che detto trattamento va applicato alla pia stra composita. La giunzione (faccia a faccia) fra i tre componenti 1, 2 e 3 (figura 1) costituenti la piastra viene realizzata con procedimenti noti, come ad esempio -la laminazione a caldo o la saldatura whether (based on the knowledge known to a person skilled in the art) they respond effectively to the same heat treatment (discussed further below) in relation to the fact that said treatment is to be applied to the composite plate. The (face-to-face) joint between the three components 1, 2, and 3 (Figure 1) constituting the plate is created with known processes, such as hot rolling or welding.
auita di norma dopo prer iscaldamento a 300-480?C in atmosfera normale o inerte), la giunzione pu? essere effettuata per contatto diretto fra i tre componenti oppure ,pref eribi lmente , pre-placcando (secondo le no te tecniche di placcatura per laminazione) i tre det ti componenti in corrispondenza di una od entrambe le rispettive superfici di contatto dei componenti stessi nel la piastra composita, utilizzando per det ta placcatura laminati di alluminio (titolo 99,0--99,99%) o di leghe d'alluminio usualmente utilizza te nella placcatura delle leghe leggere. (usually after preheating to 300-480°C in a normal or inert atmosphere), the joining can be carried out by direct contact between the three components or, preferably, by pre-plating (according to the known lamination plating techniques) the three said components in correspondence with one or both of the respective contact surfaces of the components themselves in the composite plate, using for said plating aluminium laminates (99.0-99.99% title) or aluminium alloys usually used in the plating of light alloys.
Lo spessore dello strato di detta placcatura su ciascuna delle superfici placcate ? dell'ordine di ,25-3% dello spessore del relativo sinaolo compnnsnte, mentre lo spessore totale dei detti strati di placcatura non supera solitamente il 5% dello spes sore totale della piastra composita. The thickness of the layer of said plating on each of the plated surfaces is of the order of 25-3% of the thickness of the relevant composite surface, while the total thickness of the said plating layers does not usually exceed 5% of the total thickness of the composite plate.
La riduzione totale di spessore nella suddetta ope razione di laminazione a caldo deve essere non inferiore al 40%, preferibilmente superiore al RO?. The total thickness reduction in the above hot rolling operation shall be not less than 40%, preferably greater than RO?.
Il trattamento termico cui vengono assoqqettate le piastre composi te oggetto della presente invenzione ? eseguito con procedimenti noti ed ? costituito da un ciclo completo di "so lubi lizzaz ione- tempra- in vecchiamento artificiale". Pi? par tico larmen te per dett trattamento termico le temperature di solubilizzazio ne sono comprese fra 350 e 530?C con durata di permanenza a regime compresa fra 30 minuti e 5 ore; 1 'i vecchiamento artificiale ? effettuato in un unico st dio (isotermico) a 120-180?C oer tempi variabili da 4 a 48 ore, oppure in due stadi successivi (di-isote mico). di cui il primo a 90-120?C per 6-15 ore ed il Seco ndo la oresente invenzione hanno una resisten te penetrazione dei proiettili di armi di picco The heat treatment to which the composite plates of the present invention are subjected is carried out with known processes and consists of a complete cycle of "solubilization-tempering-artificial aging". More specifically, for this heat treatment, the solubilization temperatures are between 350 and 530°C with a duration of residence at steady state ranging from 30 minutes to 5 hours; the artificial aging is carried out in a single stage (isothermal) at 120-180°C for times varying from 4 to 48 hours, or in two successive stages (di-isothermal), the first of which is at 90-120°C for 6-15 hours and the second at 90-120°C for 6-15 hours. According to the present invention, the penetration of projectiles from heavy weapons is resistant.
calibro - o di-frammenti di proiettili dirompenti e una resistenza alla formazione di schegge superi (a oarit? di peso per unit? di superficie, sostan mente a parit? di spessore) a quelle di piastre m nostrato omoaenee di attuale produzione industria costituite da ledhe Al-Zn-Mq, in particolare da 7020 e 7039 di larga utilizzazione nella costruzi ne di blindature. caliber - or fragments of explosive projectiles and a resistance to the formation of splinters superior (at a rate of weight per unit of surface, substantially at the same thickness) to those of homogeneous metal plates currently industrially produced made of Al-Zn-Mq leds, in particular 7020 and 7039, widely used in the construction of armor.
Le suddette superiori propriet? balistiche cons ouono dalla specifica struttura geomet rico-meccan e dalle caratter istiche chimico-strutturali delle piastre oggetto della presente invenzione, in par colare svolgendo il "componente frontale" un'azio di pre-assorbimento d'energia del proiettile, det azione facilitando la funzione del "componente ce frale", che ? quella di impedire o comunque ostac lare la penetrazione del proiettile stesso, ? svo gendo il "comDonente retrostante" specificamente funzione di evitare la formazione di schegge. The above-mentioned superior ballistic properties result from the specific geometric-mechanical structure and the chemical-structural characteristics of the plates which are the object of the present invention, in particular the "front component" performing a pre-absorption action of the energy of the projectile, this action facilitating the function of the "central component", which is to prevent or in any case hinder the penetration of the projectile itself, and the "rear component" specifically performing the function of avoiding the formation of splinters.
Le composizioni e la struttura della piastre co posite oaaetto dell'invenzione permettono inoltre effettuare con facilit? giunzioni piastra-piast ra meccanicamente e balisticamente molto resistenti The compositions and structure of the composite plates of the invention also allow for the easy creation of mechanically and ballistically highly resistant plate-to-plate joints.
dette piastre, assiemate nei sistemi blindati ed said plates, assembled in armored systems and
sistenza alla fatica ed alla tensocorrosione . Par ticolarmente importanti per le applicazioni le piastre composite oddetto della presente inven ne sono le buone caratteristiche di saldabilit? d le stesse, connesse sostanzialmente alla composiz ne chimica delle leghe costituenti rispettivament il componente frontale ed il componente retrostan e,d alla funzionale geometria della giunzione sald resistance to fatigue and stress corrosion cracking. Particularly important for the applications of the composite plates mentioned in this invention are their good weldability characteristics, substantially linked to the chemical composition of the alloys constituting the front component and the rear component respectively, and to the functional geometry of the welded joint.
ra 1, nella quale i due cordoni di saldatura 4 a sono realizzati con procedimento all?arco elettri in corrente di g-as inerte. ra 1, in which the two welding beads 4 a are made using an electric arc process with inert gas current.
Per meglio evidenziare i vantaggi della present invenzione vendono qui di sequito descritti esemp di alcune realizzazioni di piastre secondo 1'inve ne stessa, confrontate con piastre sia monostrato che bi-strato di tipo noto, facendo riferimento a quanto gi? detto e specificato in precedenza. Dett esempi di realizzazion i vengono dati a titolo esem plificativo e non limitativo della invenzione. To better highlight the advantages of the present invention, examples of some embodiments of plates according to the invention are described below, compared with both single-layer and double-layer plates of the known type, with reference to what has already been said and specified above. These embodiments are given by way of example and are not intended to limit the invention.
ESEMPIO 1. EXAMPLE 1.
In questo esempio vengono descritte e confrontate piastre mono.strato di tipo noto e piastre composite tristrato secondo l'invenzione, fornendo dapprima d ti e notizie tecniche relative a dette piastre e po dati e risultati di prove balistiche eseguite sulle piastre stesse . In this example, single-layer plates of a known type and three-layer composite plates according to the invention are described and compared, first providing technical data and information relating to said plates and then data and results of ballistic tests carried out on the plates themselves.
Si realizzano piastre monostrato di tre tipi noti (numerati da 1 a 3) e piastre composite secondo la presente invenzione di tipi diversi (numerati da FS a 6 ) . Single-layer plates of three known types (numbered 1 to 3) and composite plates according to the present invention of different types (numbered FS to 6) are produced.
Le 3 piastre monostrato (costituite rispetti-! vamente dalle leghe 5083, 7020 e Cp 41-S (7017), attualmente le pi? impiegate per blindature pi veicoli corazzati) sono ottenute con metodi noti , e, salvo la lega 5083 (prodotta pel noto stato tipico H 115, trattandosi_di_una lega da incrudimento), sono sottoposte allo stesso trattamento di solubilizzazione, tempra ed invecchia mento delle piastre composite descritto pi? avanti, che assicura per tutte le dette piastre le caratterir Stiche ottimali di resistenza meccanica,e di durezza;. Le piastre composite tristrato numerate 5 e 6 engono-ottenute realizzando--la-giunzione The three single-layer plates (made respectively of alloys 5083, 7020, and Cp 41-S (7017), currently the most widely used for armor plating on armored vehicles) are produced using known methods and, except for alloy 5083 (produced in the well-known typical state H 115, being a work-hardening alloy), are subjected to the same solution annealing, tempering, and aging treatment as the composite plates described below, which ensures that all of the plates have optimal mechanical strength and hardness characteristics. The three-layer composite plates numbered 5 and 6 are obtained by creating the joint
Dopo la suddetta operazione di giunzione, le piastre comDosite tristrato cosi ottenute, unitamente alle piastre monostrato dei tipi N? 2 e N? 3, sono sottoposte a trattamento termico di tipo noto (TS) comprendente una fase di solubi lizzazicne ad una ter1 peratura di 460-470?C per circa 2 ore, una fase di temer? in acaua a temperatura ambiente, ed infine una fase di invecchiamento artificiale di-isote After the above-mentioned joining operation, the resulting three-layer composite plates, together with the single-layer plates of types No. 2 and No. 3, are subjected to a known heat treatment (TS) comprising a solubilization phase at a temperature of 460-470°C for approximately 2 hours, a water heating phase at room temperature, and finally an artificial diisote aging phase.
mo stadio a 100-105?C per 9 ore circa e secondo stadio a 130-135?C per 24 ore circa, quest?ultimo stadio assicurando a tutte le leghe costituenti le deti:e piastre il raggiungimento dei valori ottimali delle Le suddette piastre monostrato e composite tristra first stage at 100-105?C for approximately 9 hours and second stage at 130-135?C for approximately 24 hours, this last stage ensuring that all the alloys making up the said plates reach the optimum values of the aforementioned single-layer and composite tristra plates.
piastre con spessore totale di 20 mm (detto angolo rappresenta il valore dell'angolo d'inclinazione della traiettoria del proiettile - rispetto alla retta normale al Diano della piastra colpita da detto pr?iettile - per valori superiori del quale non si veri fica pi? la perforazione della piastra stessa); plates with a total thickness of 20 mm (this angle represents the value of the inclination angle of the projectile's trajectory - with respect to the line normal to the plane of the plate hit by the projectile - for values greater than which the perforation of the plate itself no longer occurs);
- lo"spessore di stretta perforazinone della piastra per un angolo fisso di attaco uguale con traiettoria del proiettile normale.,alla piastra; detto spessore viene determinato utilizzando nelle prove piastre con spessore totale compreso fra 20 e 30 mm; - the "thickness of the plate's narrow perforation for a fixed angle of attack equal to the projectile's trajectory normal to the plate; this thickness is determined using plates with a total thickness between 20 and 30 mm in the tests;
? il peso per unit? di superficie espresso in N/m2 di piastra corrispondente al detto "spessore di ta perfor?zione"; ? the weight per unit of surface expressed in N/m2 of plate corresponding to the said "thickness of the perforation";
- la "tendenza alla formazione di schegge" in corrisDondenza della superficie opposta a quella d'im-Datto del proiettile, ? cio? la tendenza del materia le ;a dar luogo a distacco di suoi frammenti dalla superficie retrostante. - the "tendency to form splinters" on the surface opposite to the impact surface of the projectile, i.e. the tendency of the material to cause its fragments to detach from the surface behind it.
Dette caratteristiche sono riportate nella Tabella 2, dalla quale appare evidente che le piastre composite tristrato -secondo la presente invenzione hanno un comportamento balistico migliore (valutato in base alla resistenza alla penetrazione del proiettile ed alla tendenza alla formazione di schegge ) delle piastre monostrato di tipo noto; detto migliore comportamento balistico ? particolarmente evidente per le These characteristics are reported in Table 2, from which it is evident that the three-layer composite plates - according to the present invention - have a better ballistic behaviour (evaluated on the basis of the resistance to penetration of the projectile and the tendency to form splinters) than the single-layer plates of known type; this better ballistic behaviour is particularly evident for the
Mediante procedimenti meccanici e termici analoghi a quelli-adottati per le dette piastre composite tristrato) con spessori totali compresi fra 20 e 30 mm; la piastra stessa ha il componente retrostante By means of mechanical and thermal processes similar to those adopted for the aforementioned three-layer composite plates) with total thicknesses between 20 and 30 mm; the plate itself has the rear component
strati di placcat-ura di spessore totale) pari a cir Le composizioni chimiche e le caratteristiche meccaniche delle leghe costituenti i due componenti frontale e retrostante della detta piastra composita bistrato (sottoposta a trattamento termico T6 analooo a quello adottato per le piastre composite tristrato! sono riportati nella Tabella 1. plating layers of total thickness) equal to approx. The chemical compositions and mechanical characteristics of the alloys constituting the two front and rear components of the said double-layer composite plate (subjected to a T6 heat treatment similar to that adopted for the three-layer composite plates!) are reported in Table 1.
In accordo con Quanto indicato nel brevetto sooracitato, il tipo di lega adottato per il componente frontale ? stato scelto col criterio di assicurare per detto componente le massime caratteristiche di resistenza meccanica comoat ibi Ime nte con la possibilit? di aiunzione del componente stesso mediante sai datura, mentre il tipo di leaa costituente il componente retrostante ? stato scelto col criterio di assicurare, accanto a buone doti di saldabilit?, eie vate caratter istiche di tenacit?. In accordance with what is indicated in the above-mentioned patent, the type of alloy used for the front component was chosen with the criterion of ensuring the maximum mechanical resistance characteristics for said component combined with the possibility of welding the component itself, while the type of alloy constituting the rear component was chosen with the criterion of ensuring, in addition to good weldability characteristics, high toughness characteristics.
La detta piastra composita bistrato ? stata assoggettata alle stesse prove balistiche dell'esempic 1 , ed i relativi risultati sono riportati nella Tabella 2, dai quali ? rilevabile il miglior comportamento balistico delle piastre composite tristrato secondo la presente invenzione. The said double-layer composite plate was subjected to the same ballistic tests as in example 1, and the related results are reported in Table 2, from which the improved ballistic behaviour of the three-layer composite plates according to the present invention can be seen.
Da rilevare che la piastra composita bistrato N? 4 a fronte di un miglior comportamento balistico nei confronti della piastra monostrato N? 3 in leda CD 41-S-T6 oresenta, per le raqioni in preceder It should be noted that the double-layer composite plate N? 4, in comparison with the single-layer plate N? 3 in CD 41-S-T6 lead, offers, for the reasons above,
za illustrate, difficolt? di applicazione industriale in relazione all'elevata suscettibilit? alla rottura ner tensocor rosione del comDonente frontale. in Darticolare nelle zone di Giunzione saldata, ovviabile soltanto adottando invecchiamenti artificiali molto spinti, che peraltro degradano la resistenza balistica della piastra stessa assemblata. As illustrated, difficulties in industrial application arise due to the high susceptibility to stress corrosion cracking of the front component, especially in the welded joint areas, which can only be avoided by adopting very advanced artificial ageing processes, which also degrade the ballistic resistance of the assembled plate itself.
Esempio 3 Example 3
Su piastre monostrato di tipo noto, n? 1, 2 e 3 e tristrato n? 6 secondo la presente invenzione, gi? descritte nell'Esempio 1, sono state condotte prove balistiche secondo la specifica tedesca TL 2350-004 Ed. 1-76 che prevede le seguenti condizioni di tiro: - fucile automatico leggero (F.A.L.) FN cal. 7.62 NATO montato su supporto riqido On single-layer plates of known type, no. 1, 2 and 3 and three-layer no. 6 according to the present invention, already described in Example 1, ballistic tests were conducted according to the German specification TL 2350-004 Ed. 1-76 which provides for the following shooting conditions: - light automatic rifle (F.A.L.) FN cal. 7.62 NATO mounted on a rigid support
- cartuccia FNP 80 (NATO) munita di proiettile "armour piercinq" da 9.75 q con nucleo in acciaio da 3.6 o - FNP 80 (NATO) cartridge equipped with a 9.75 q "armour piercing" bullet with a 3.6 o steel core
- velocit? del proiettile: 816 15 m/s misurata a 5 m dalla volata - projectile velocity: 816 15 m/s measured at 5 m from the muzzle
- distanza di tiro; 30 m - shooting distance; 30 m
In queste prove (come in quelle di cui all'Esempiq 1) ? stato determinato l'angolo d'attacco di stretta perforazione su piastre di spessore totale 32 mm, ottenendo i valori elencati in Tabella 3. In these tests (as in Example 1) the angle of attack for narrow drilling on plates of total thickness 32 mm was determined, obtaining the values listed in Table 3.
Dai dati riportati si deduce la netta superiorit? in quanto a resistenza all'impatto cinetico del pr?iettile offerta dalla piastra tristrato oggetto della presente invenzione rispetto ai materiali convenzionali. From the data reported, it can be deduced that the three-layer plate of the present invention offers a clear superiority in terms of resistance to the kinetic impact of the projectile compared to conventional materials.
Esempio 4. Example 4.
Su piastre di spessore variabile di tipo noto, n? 1, 2 e 3 e tristrato n? 6 secondo la presente invenzione. sono state condotte prove balistiche secondo le procedure indicate nell'Esempio 3, per determinar e i vantaqqi conseauibili nella riduzione di peso ner unit? di superficie a parit? di comDortamento balistico, dall' impiego della piastra tristrato rispetto ai materiali noti. Ballistic tests were conducted on plates of variable thickness of known types, Nos. 1, 2 and 3 and trilayer No. 6 according to the present invention, according to the procedures indicated in Example 3, to determine the advantages achievable in weight reduction per unit of surface area with the same ballistic performance, from the use of the trilayer plate compared to known materials.
Detta caratteristica viene espressa mediante il rapporto (RM= rapporto di merito! fra peso per unit? di superficie delle piastre monostrato e peso per uni !t? di superficie della piastra tristrato n? 6, a pani-;t? di comportamento balistico. I risultati ottenuti relativi ad un angolo d?attacco This characteristic is expressed by the ratio (RM = merit ratio) between the weight per unit of surface area of the single-layer plates and the weight per unit of surface area of the three-layer plate n? 6, at a given ballistic behaviour. The results obtained relate to an angle of attack
RIVENDICAZIONI
1. Elemento composito in forma di piastra costi- 1. Composite element in the form of a con-
tuita da leghe di alluminio trattate con procedimentn di "solubi li zzazi one-tempra- in vece hiament o artifi niale" caratterizzato dal fatto che comprende made from aluminium alloys treated with "solution-tempering" procedures instead of artificial hardening, characterised by the fact that it includes
- un componente "centrale" _ (1) in lega consistent e dal 6-8% Zn: 2-3% Ma; 1-2,3% Cu; 0,25-1% di elementi di addizione scelti fra Mn . Cr. Zr. Ti; - a "central" component _ (1) in an alloy consisting of 6-8% Zn: 2-3% Ma; 1-2.3% Cu; 0.25-1% of addition elements selected from Mn. Cr. Zr. Ti;
il resto a 100% essendo Al+impurezze, detto componente centrale oossedendo resistenza meccanica rezza elevate, avendo una resistenza alla trazione compresa fra 540 e 750 N/mm ; the rest is 100% Al+impurities, the central component having very high mechanical resistance, having a tensile strength between 540 and 750 N/mm;
- un componente "frontale" (2) ed un componente "re trostante(3) in lega consistente del 4-6%Zn;i-2 5% Ma;0-0,'15% Cu; 0.25-1% di elementi di addizione scel ti fra Mn. Cr. Zr. Ti: il resto a 100% essendo Al+irr purezze, detti due componenti frontale e retrostante possedendo buone caratteristiche sia di tenacit? che di saldabilit? ed avendo una resistenza alla trazione compresa fra 290 e 550 N/mm , detti due componenti frontale e retrostante reciprocamente essendo a contatto con detto componente centrale in posizione sovrapposta e saldati insieme alle rispettive interfacce, detto componente centrale rappresentando il 35-7Q% dello spessore totale dell'elemento a piastrai composito, tale spessore totale essendo compreso fra, 10 e 100 mm, e detti componenti frontale e retrostan te avendo ciascuno uno spessore compreso fra il 15 ed il 32.5% di detto spessore totale. - a "front" component (2) and a "rear" component (3) in an alloy consisting of 4-6% Zn;i-2 5% Ma;0-0.15% Cu; 0.25-1% of addition elements selected from Mn. Cr. Zr. Ti: the remainder being 100% Al+irr, said two front and rear components having good characteristics of both toughness and weldability and having a tensile strength between 290 and 550 N/mm, said two front and rear components being mutually in contact with said central component in an overlapping position and welded together at their respective interfaces, said central component representing 35-70% of the total thickness of the composite plate element, such total thickness being between 10 and 100 mm, and said front and rear components each having a thickness between 15 and 32.5% of said total thickness.
do la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che: detto componente centrale ? costituito da una lega I give claim 1, characterized in that: said central component is made of an alloy
Claims (1)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT20694/85A IT1183627B (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Three layer aluminium alloy composite element |
| ZA861020A ZA861020B (en) | 1985-05-14 | 1986-02-12 | A composite element comprising a three-layer of aluminum alloy |
| IL77883A IL77883A (en) | 1985-05-14 | 1986-02-12 | Composite element comprising a three-layer plate of aluminum alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT20694/85A IT1183627B (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Three layer aluminium alloy composite element |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT8520694A0 IT8520694A0 (en) | 1985-05-14 |
| IT8520694A1 true IT8520694A1 (en) | 1986-11-14 |
| IT1183627B IT1183627B (en) | 1987-10-22 |
Family
ID=11170669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT20694/85A IT1183627B (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Three layer aluminium alloy composite element |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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1985
- 1985-05-14 IT IT20694/85A patent/IT1183627B/en active
-
1986
- 1986-02-12 IL IL77883A patent/IL77883A/en unknown
- 1986-02-12 ZA ZA861020A patent/ZA861020B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL77883A (en) | 1990-03-19 |
| ZA861020B (en) | 1986-09-24 |
| IT1183627B (en) | 1987-10-22 |
| IT8520694A0 (en) | 1985-05-14 |
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