Menjünk sorba:
A nagy kérdés, a miből, mikor és a hogyan...
miből:
- először is az alapanyag trükkös (RM nem mondja ki, én meg nem írom le), ami a gyártás során szabályozott hőkezelést igényel. A lövegnek keménynek kell lennie, de közben szívósnak is >>> ez a kettő önmagának ellentmondó követelmény, de kohászatilag megoldható, ha rendelkezésre áll megfelelő mikroötvöző valamint karbid- és nitridképző elem (az alapanyagban van).hogy lekovácsoltam és kilyukasztottam a csövet, hogyan tovább. Hogyan tudom biztosítani a keménység + szívósság témakört. A problémák, ha rossz anyagot választasz:
- a keménységet csak gyors hűtéssel éred el>>> beedződik minden martenzitesre, nagyon kemény lesz, de egyrészt a fázisátalakulás miatt tele lesz feszültséggel, másrészt rideg lesz, mint a fene.
- szívósra edzed az anyagot lassú hűtéssel >>> nem edződik be annyira, szívós lesz, viszont rossz a keménység
- aztán ha rossz anyagod, akkor jön a probléma, hogy a lehűlés nem egyenletes a keresztmetszetben, vagyis nem csak hosszirányú feszültség lesz, hanem anyagvastagságirányú és kerületi. A nagy könyv szerint ez az összes ridegtöréses szakácskönyvben alap összetevő, vagyis ez sem játszik.
- aztán az a keménység miből jöjjön össsze és mennyi ideig tartson? 40HRC és 40HRC között fényévnyi különbség van metallurgiai vonalon. Milyen mélységben állítom elő a 40HRC-t és mennyire tartós a hőhatások (robbanások során)?
- tud-e az ágyúcsövem az idők során "csak úgy magában deformálódni"? A válasz valószínűleg az lenne, hogy ne deformálódjon (Ágyúcső, készült 08.08.2022, minőségét megőrzi napfénytől, esőtől és sártól védett, hűvös szobában tárolva a csomagon jelzett időpontig... Persze).
Vagyis kéne valami, amit úgy tudok edzeni, hogy az lehetőleg teljesen martenzites legyen, ne deformálódjon a cső az évek során, tudjak benne kiválásos keményítést letére hozni és úgy tudjam leedzeni, hogy minimális legyen a belső feszültség. Bónusz, hogy az autofrettage során ne törjön darabokra. Okay, ez nagyjából 4 anyagminőség. Megoldható.
mikor és hogyan
- a hangsúly az időzítés, hogy mikor és milyen hőkezeléssel mit csinálsz. Ha ezt jól csinálod, akkor működik, ha nem, akkor kuka.
- kovácsolásnál nem viszel az anyagba feszültséget, mert az alapanyag bőven 800 fok felett van (ez az alapanyag konkrétan ausztenitesítési tartományban van), ahol az alapanyagnak nincs értelmezhező szilárdsága (nagyjából úgy 5-10MPa) és mivel az egész anyag ausztenites, jóval több csúszási sík van, ahol az alakváltozás külső erő hatására elindul (ez a másik ok, amiért az acélt melegen könnyebb alakítani).
- A kovácsolás során a kristályrács torzulása is sima ügy, mivel minden minimum 800 fokon zajlik, így simán el tud mozdulni minden (sokkal nagyobb a fémrácsban jelen lévő szabadelektronok mozgási tartománya, lazán "átugrik" a másik helyre). Ha nekem kellene lövegcsövet gyártani, valószínűleg egy homogenizáló hőkezeléssel kezdeném, hogy még az eltérő fázisok se zavarjanak be. A kovácsolásnál figyelni kell a hőmérséklet eloszlására, rengeteg hőkiegyenlítés, rámelegítés, visszatartás, stb.
- hőkezeléskor keletkezik a legtöbb feszültség. Az
edzéssel növeljük meg a szilárdságot. Egy átlagos lövegcső anyaga nagyjából 0,3-0,4%-nyi karbon tartalmaz. Ezt a 0,3-0,4%-nyi karbon kell "libatöméssel" beletömi a ferritbe. Az anyag szilárdsága azt jelenti, hogy az anyagban létrejövő belső, mikroszkópikus anyaghibák mennyire tudnak mozogni. Minél jobban gátolt az anyaghibák mozgása, annál nagyobb a szilárdság. Ha nincs libatömés (0,01% karbon van az acélban), akkor képzeld el, hogy az anyaghiba egy üres 4 sávos autópályán meg egy másik anyaghibához, mivel minden egyes ferrit "kocka" szépen szabályosan van a fémrácsban, simán lehet rajtuk átsiklani. Ha van libatömés (vagyis 0,3%-nyi karbon tömünk bele az acélba a 0,01% helyett), akkor a szerencsétlen ferrit annyira eldeformálódik, hogy az üres 4 sávos autópálya helyett mondjuk Dombasz+ÉK-DK-s demilitarizált övezet+Himalája+"mikor lesz már végre unoka vasárnapi ebéd a nagyszülőknél" kombinációjú akadálypálya tornyosul az anyaghiba előtt. Ezen átvergődni nagyon nehéz és eltart egy ideig. Vagyis
az edzéssel elértük a keménységet. Igen ám, de ez annyira rideg szerkezet, hogy simán törik, plusz a torzulás és az eltérő lehűlés miatt tele van belső feszültséggel.
Ezt a keménységet és belső feszültséget le kell csökkenteni. Ha nagyon lassan tudom hűteni az anyagot, akkor nem libatömés van, hanem szolid evészet, ami még jól is esik. Ehhez viszont olyan alapanyag kell, ahol a keménység/szilárdság nem csak az edzéssel (libatömés) jön létre, hanem
kiválásos keményedéssel (szolidan eszünk). Ha ezt sikerült összehozni, akkor az ágyúcső nem csak kemény és nagyszilárdságú lesz, hanem
szívós is. Ehhez a hőkezeléshez viszont idő kell. Egy ilyen hőkezelés napokig tart. Utána jöhet egy
megeresztés, szintén, nagyon lassan >>> ezért kritikus az anyagválasztás. Ha ez nincs meg, ezt nem lehet eljátszani, se reprodukálni. A gyors lehűlés belső feszültséggel jár, ami deformációhoz vezet.
Aztán valahogy el kellene érni azt, hogy az ágyúcső magától ne tudjon deformálódni. Ez rondamagyarul a martenzites mélyhűtést jelenti, illetve teljes martenzites átalakulást. Vagy mélyhűtik az alkatrészt (mondjuk -80 fokra) - ami egy tagolt és hőmérsékletkülönbségekre érzékeny anyagnál egy kifejezetten lassú folyamat (lazán egy hét lehűteni, majd x ideig hőntartani majd 1 hét alatt szobahőmérsékletre melegíteni) vagy beledobod egy jó nagy víztartályba, ami nyomás alatt van (Ezt Svájcban régen úgy csinálták, hogy beledobták egy jó mély tóba, majd 2 év múlva előszedték) és ott tartod 2 hónapig. Ennek eredménye, hogy nem lesz későbbi deformáció, sem belső feszültségek (a víz nyomása minden irányból ugyanaz és nincs hőmérsékletkülönbség...)
A többi ezek után rém lassú megmunkálás (ne vigyünk be hőt a forgácstőbe), pihentetés a megmunkálások után (mert a forgácsolás, csiszolás is nyomófeszültséget visz be..), aztán jöhet mondjuk az autofrettage. Meg sem kell magam erőltetni, hogy 3-4 hónapot "külsősként" összeszámoljak egy ilyen munkához.
Az ágyúcső rosszabb, mint egy kínai váza. Ezért nem is nagyon gyártják sok helyen. Tervezni sem egyszerű, mert egy átlag halandó a büdös életben nem lát explicit végeselemet dinamikus anyagmodellel (amihez neked kéne kb. 20 fajta anyagjellemzőt megmérni x ezer fokon, y helyen, q ezer bar nyomásnál, hogy validálni tudj egy anyagmodellt), ahol mechanikai és termikus csatolt igénybevétel van, plusz kisciklusú fárasztás meg korrózív hatások a lőporgázokból, de a robbanást sem ártana ismerni. Kéne tudni autofrettage nyomást számolni meg modellezni. Aztán ezután kéne a metallurgiai háttér meg egy olyan üzem, ahol ezt lehet reprodukálhatóan lehet gyártani meg az sem hátrány, ha valaki gyártás közben a metallográfiai eredményeket tudja értelmezni.
Még az RM-nél sem járnak térdig az ilyen halandókban (egy ideig volt a magyar részre egy tervezőmérnöki kiírás a fenti, spéci tervezési részlegre, aztán leszedték...), másrészt stabil piacuk van, minek idegeskedjenek!?
)
vagy kellene még mellé valami
