Technologia łusek

[klaver]

Niestety to prawie na pewno nie były stalowe. Stalowe .22 LR które znam są lakierowane, tylko że nie zielonkawym lakierem jak np 7,62x39 tylko bardziej takim szarym. Poza tym stalowe łuski się cynkuje, plateruje, miedziuje, ale o niklowanych nie słyszałem. 100% niklowanych jakie znam to mosiężne.

[Apolinary Koniecpolski]

Jak harto... przepraszam - tłoczyły się "eleje"






reszta wraz opisem na:

http://www.rifleman.org.uk/Miniature_Ca ... ridges.htm

[klaver]

Mam pytanie odnośnie wytrzymałości łusek. Mianowicie: czemu łuska musi być tym mocniejsza im większe ciśnienie?

Przykład: Jak wiadomo nabój 7,62x25 Tokariew wywodzi się od 7,63x25 Mauser. Wymiarowo są zgodne, ale rosyjski generuje znacznie wyższe ciśnienia. Wśród elaborujących tę amunicję panuje przekonanie, że można łusek od TT użyć do elaboracji Mausera, ale na odwrót już nie. Bo w 7,62 T. panują większe ciśnienia i łuska od 7,63 M. jest do nich nie przystosowana (za słaba).

Przecież łuska żadnego naboju i tak sama nie wytrzyma ciśnienia gazów. W czasie strzału rozszerza się (częściowo sprężyście, a częściowo plastycznie) i opiera na ściankach komory nabojowej.
Jedyne co mi przychodzi do głowy, to to, że za cienka łuska może pęknąć przy zbyt luźnej komorze. Ale przy dobrej nic takiego nie powinno się dziać. Pierwsze łuski były przecież robione nawet z blachy (Martini-Henry). Faktycznie rewelacyjne nie były, ale działały.

To czemu łuska musi być mocniejsza skoro i tak obciążenia przenosi komora nabojowa?

[waliza]

Moze chodzi o to,że luska wlasnie pracuje plastycznie i sprezyscie. Przy normalnych warunkach grubosc scianek ejst dobrana tak,że po strzale luska troche "wraca" do wymiarow. Jesli cisnienie bedzie za duze to wprasuje ja w komore i zakleszczy. Wieksze cisnienie-grubsze scianki zeby zagwarantowac prace jak nalezy?

[jac-t]

Prawdopodobnie jest tak jak waliza napisał. Opiszę tutaj STATYCZNĄ próbę rozciągania stali na próbce liniowej. Zwiększając naprężenia w materiale kolejno przekraczamy kolejne granice:
a) granica proporcjonalności, gdzie zależność naprężeń od odkształceń jest liniowa, opisana prawem Hooka
b) granica sprężystości, przed jej przekroczeniem, zdejmując z materiału obciążenie rozciągana stal powróci do pierwotnych wymiarów
c) granica plastyczności, stal doznaje odkształceń trwałych. Przy stali twardej nie ma wyraźnej granicy plastyczności, przyjmuje się, że jest to około 0,2% całkowitej długości próbki, tutaj mamy dotyczenia ze stalą miękką, więc mamy tzw. plastyczne płynięcie materiału.
Polega to na tym, że naprężenie utrzymujące się na tym samym poziomie przez pewien czas powoduje stały wzrost odkształceń do momentu "wzmocnienia odkształceniowego". Mam w jednej książce opisane jak się podczas tych zmian granic zmieniają siatki krystaliczne metalu, bo sam tego nie pamiętam (nie jest to mi do niczego potrzebne obliczeniowo). Mogę poszukać jak ktoś będzie chciał.
d) po osiągnięciu tego "wzmocnienia odkształceniowego" metal odkształca się nieliniowo aż do granicy wytrzymałości na rozciąganie. Ze ściskaniem metalu wiąże się po drodze kilka innych dupereli - utrata stateczności - ale to nieważne, bo łuska jest tylko rozciągana w momencie spalania ładunku.
e) no i w końcu materiał zaczyna zachowywać się jak ciecz, doznaje wyraźnego przewężenia i ulega rozerwaniu


Jak podkreśliłem na początku - to się tyczy statycznego obciążania stali, tzn. rozłożonego w czasie przykładania obciążenia. Podczas spalania prochu mamy do czynienia z DYNAMICZNYM obciążeniem, impulsem sił o okresie trwania obciążenia jest liczonym w ułamku sekundy. Ponadto zwiększenie temperatury jak wiadomo zmniejsza właściwości wytrzymałościowe stali.
Jak wiemy, po wyrównaniu się ciśnienia w komorze, łuska nieco odkształca się do pierwotnych, a raczej "prawie" pierwotnych wymiarów, ułatwiając tym jej ekstrakcję.

Podejrzewam, że przy elementach cienkopowłokowych (jak łuska), przy takim obciążeniach impulsowych, grubość jest właśnie tak dobierana, aby nie przekraczać tej granicy sprężystości. Albo "przekroczyć ja w taki sposób", aby ten powrót się odbył w na tyle dużym stopniu (czyli jakiś mikrometrów), aby się ona i tak odkleiła od komory nabojowej.
Różnice między inżynierią budowlaną, a mechaniką precyzyjną istnieją m.in. w innych gabarytowo elementach i tolerancjach wymiarowych, więc inne uproszczenia czy modele obliczeniowe się stosuje. Ponadto jak podkreślałem, w łusce panuje trójosiowy stan naprężenia dynamicznego, więc to też ma jakieś swoje konsekwencje... No ale stawiam, że moje wypociny i tak w miarę nieźle oddają rzeczywistość.

[ss100]

I jeszcze na ,,trudy dosyłania,, musi być odporna, za cieńka się pognie, niby nic - ale pocisk może wspólosiowość stracić,
Mnie ciekawi pierścień na zewnątrz dna łuski (taki jak na 300winmag i pare innych z USA), niby ma wzmacniać dno łuski bo ciśnienie wieksze, ale przy dnie łuska gruba jest jak wszystkie inne, europejskie magnumy(np 6.5x68, 8x68) bez tego się obywają(bez oznaczenia magnum przewaznie też)- nasuwa mi się myśl że to element bardziej ustalający jest jak kryza w 7.62x54 niż wzmacniający...

[maziek]

Z jednej z strony zgadzam się z teza jac-ta, ponieważ można założyć że w takiej samej łusce niezależnie od grubości ścianek działa w momencie strzału taka sama siła - ale im cieńsza ścianka, tym naprężenie w niej będzie większe. Więc faktycznie z definicji przy określonym luzie można znaleźć taką grubość ścianki, aby odkształciła się trwale. Z drugiej strony, jakiego rzędu jest luz komora - łuska? Nie jestem pewien, czy w ogóle przy rozsądnej (znaczy nie mnącej się w palcach) grubości łuski jest szansa na trwałe odkształcenie w warunkach, w jakich bada się je na zrywarkach -tzn. powoli. Natomiast w czasie strzału powstaje fala uderzeniowa i wówczas materiał może być poddany udarowi, a to zupełnie inna para kaloszy. Na początku było sporo takich mnących łusek (jak choćby .577/450 Martini-Henry albo te w ogóle zwijane, także gilzy tekturowe itd.). Poza tym jedne komory mają rowki Rovellego inne nie a strzelają tak samo z takiej samej łuski (najwyżej jedne szybciej). Być może ważniejsza jest sztywność łuski w sytuacjach, o których pisze ss100 - tzn. w czasie jej przemieszczania, szczególnie w broni maszynowej czy samopowtarzalnej.

[waliza]

Z tym pierscieniem to moze byc tak ze ustala ale wzmacnia chyba tez. Przy dnie scianku luski grube ale- pamietajmy ze luska jest robiona z krazka. W tym miejscu material jest najbardziej odksztalcony, sa najwieksze naprezenia wiec jest najbardziej podatny na pekniecia. Pierscien dodaje w tym miejscu "miesa" i to moze ratowac sytuacje.

[ss100]

Re waliza
ja tez tak myślałem, ale w europatronach to go nie ma, może w stanach ostroźniejsi są...

[klaver]

Jako ciekawostka:


Łuski wystrzelone z C93. Moja teoria jest taka, że rowki w komorze są za krótkie i w związku z tym nie wyrównuje się w nich ciśnienie (nie spełniają swojego zadania, a wręcz przeciwnie). Ale najciekawsze, że stalowym łuskom taka komora niestraszna .

Żródło: http://www.thehighroad.org/showthread.php?t=496069

[jac-t]

Natomiast w czasie strzału powstaje fala uderzeniowa i wówczas materiał może być poddany udarowi, a to zupełnie inna para kaloszy.

Jo - to podkreślałem na czarno. Impuls siły - dynamika, udarność materiału. Zmienia to nieco postać rzeczy, nie do końca wiem jak to konkretnie wpływa, więc tylko to podkreśliłem.

można założyć że w takiej samej łusce niezależnie od grubości ścianek działa w momencie strzału taka sama siła

No właśnie tak nie jest. Większa sztywność (grubsze miejsca łuski) przejmują większe naprężenia na siebie. Tzn. usztywniając w jakimś miejscu łuskę, np. poprzez pierścień wzmacniający, spowodujemy że w tym miejscu "przejmie na siebie" część naprężeń z okolic. Tak samo grubsze (sztywniejsze) dna łuski przejmują przez to na siebie też część sił wewnętrznych z cieńszych stref przylegających.

Przy dnie scianku luski grube ale- pamietajmy ze luska jest robiona z krazka.

Łuski w wyniku tego procesu produkcyjnego mają też w sobie jakieś naprężenia wstępne, ale w porównaniu do tych od "eksploatacji" , zapewne się ich nie bierze nawet pod uwagę.

[maziek]

można założyć że w takiej samej łusce niezależnie od grubości ścianek działa w momencie strzału taka sama siła

No właśnie tak nie jest. Większa sztywność (grubsze miejsca łuski) przejmują większe naprężenia na siebie. Tzn. usztywniając w jakimś miejscu łuskę, np. poprzez pierścień wzmacniający, spowodujemy że w tym miejscu "przejmie na siebie" część naprężeń z okolic.

Ej no jac-t. Siła jest taka sama, zakładając że w takiej samej wymiarowo łusce odpalono tyle samo prochu w takiej samej broni i wystrzelono taki sam pocisk. Wewnątrz powstanie w obu przypadkach w odpowiadających sobie momentach i miejscach takie samo ciśnienie, a ponieważ wewn. pow. łusek będzie taka sama to parcie na ich wewn. powierzchnię będzie identyczne - a więc identyczna będzie siła działająca na jednostkę ich powierzchni. Jeśli wyróżnisz z łusek odpowiadające sobie pierścienie to podobnie jak w beczce parcie wody powoduje w efekcie poprzez klepki rozciąganie obręczy tak i tu parcie wewnątrz łusek powoduje rozciąganie tych pierścieni (pomijając zgniatanie na grubości). Ponieważ parcie jest identyczne to i siła rozciągająca pierścienie będzie równa.

Natomiast jeśli w tych pierścieniach wyróżnisz odpowiadające sobie krótkie wycinki, to jeśli będą rzeczywiście krótkie, to można je rozpatrywać jako prostopadłościenne pręty rozciągane taką samą siłą całkiem jak w zwyczajnej zrywarce. Pierścień z łuski o grubszych ściankach, jako mający większe pole przekroju, będzie w tej sytuacji poddany mniejszym naprężeniom - przy takiej samej sile.

[jac-t]

Jo, tylko maziek, mówimy o nieco innych zagadnieniach. Pewnie w naszych rozważaniach można by przyjąć, że siła zewnętrzna - fala uderzeniowa jest w jakimś tam przybliżeniu taka sama, ale już powstałe w wyniku tej fali naprężenia wewnątrz całej łuski nie! Do tego Ty mówisz o łusce która ma na całej długości jednakowo grube ścianki, np. .22LR


Niestety przeciętej łuski z ukazanym przekrojem nie mogłem wygooglać.

Ja mówię o łusce która ma zmienną grubość ścianek (dno każda ma grubsze) lub z pierścieniami wzmacniającymi, jak np.


Ta co prawda ta jedna setna cala różnicy w .22 LR, no ale i tak widać różnicę.

No dobra i teraz, żeby nie być gołosłownym to muszę nieco off topic`ować, ale jakby się temu bliżej przyjrzeć to nie tak bardzo ! Zresztą - zając Ciebie maziek, to i tak byś w końcu to ze mnie wydrążył
Poniżej jest silos z blachy stalowej na materiał sypki. Obciążenie dynamiczne stanowi szybko nierównomiernie opróżniany materiał zalegający wewnątrz komory i wiatr plus kilka innych obciążeń statycznych.



Dolną część komory stanowi blacha grubości 10mm, usztywniona w dwóch miejscach płaskownikami dookoła (pierścień wzmacniający). Górna część komory to blacha grubości 8mm.



Całość jest gęsto posiatkowana (szczerze to nawet za gęsto) tzw. elementami skończonymi. Metodę tę stosuje się także do wyznaczania naprężeń, czy poszczególnych sił, w szeroko-pojętej mechanice:



Mapy naprężeń w dolnym części komory (blacha 10mm, pierścień wzmacniający poniżej i powyżej):



Maxymalne naprężenie na tym kierunku: 111,89 MPa
Górna część komory (blacha 8mm, pierścień wzmacniający poniżej i powyżej):



Maxymalne naprężenie na tym kierunku: 20,58 MPa
Usuwam środkowy pierścień wzmacniający:



Naprężenia na dole się za mocno nie zmieniają o niecałe 3 MPa, za to rozkład naprężeń zmienił się w miejscu braku pierścienia. Fotę wyżej były tam różne kolorki, teraz występują niemal jednolite.
Teraz dodatkowo w całej komorze zmieniam grubość blach na jednakową:



Znowu się nieco ten rozkład zmienił na całej wysokości, ALE widać ewidentnie, że część naprężeń powędrowała na dół komory, do usztywnienia w postaci tego pierścienia wzmacniającego. Wzrosły z 111,89 MPa do 129,99 MPa, co daje wzrost o 13,92%, czyli wartość już nie do pominięcia.

[maziek]

Ja rozumiem, co Ty do mnie mówisz, ale Ty nie rozumiesz, co ja do Ciebie

Jo, tylko maziek, mówimy o nieco innych zagadnieniach. Pewnie w naszych rozważaniach można by przyjąć, że siła zewnętrzna - fala uderzeniowa jest w jakimś tam przybliżeniu taka sama, ale już powstałe w wyniku tej fali naprężenia wewnątrz całej łuski nie!

Noż właśnie cały czas piszę, że siła będzie taka sama, a naprężenia nie .

Do tego Ty mówisz o łusce która ma na całej długości jednakowo grube ścianki

Widzę teraz, ze na początku swej wypowiedzi użyłem liczby pojedynczej i stąd to wszystko. Nie było zastrzeżenia o równej grubości. Chodzi mi o sytuację, kiedy masz dwie identyczne wymiarowo (tzn. zewnętrznie) łuski, tyle że różniące się (między sobą) grubością ścianki. Czy ta grubość (w samej łusce) będzie zmienna nie ma znaczenia. Teraz się zgodzisz, że przy strzale z takiej samej broni (pocisku i ładunku) "wewnątrz (jednej i drugiej łuski) powstanie w obu przypadkach w odpowiadających sobie momentach i miejscach takie samo ciśnienie, a ponieważ wewn. pow. łusek będzie taka sama to parcie na ich wewn. powierzchnię będzie identyczne - a więc identyczna będzie siła działająca na jednostkę ich powierzchni (1)*. Ponieważ sytuacja jest dynamiczna to wyraźnie zaznaczam "w odpowiadających sobie momentach i miejscach" czyli w tym samym miejscu obu łusek i po takim samym czasie od zbicia spłonki. Wewnątrz łuski mam tu na myśli w w ich objętości wewnętrznej (pustce) a nie wewnątrz ścianki.

Dalej wyróżniamy (myślowo) "odpowiadające sobie pierścienie" czyli załóżmy, że w chwili t rozpatrujemy to co zostanie z obu łusek jeśli prostopadle do ich osi odetniemy (myślowo) 10 mm długości materiału od strony szyjki, a następnie od tego co zostało odetniemy jeszcze 1 mm z długości i resztę odrzucimy. Czyli zostaną nam dwa"pierścionki" których szerokość wyniesie 1 mm a grubość tyle, ile w tym miejscu grubości ma łuska. Będą identyczne wymiarowo poza różnicą w grubości. W szczególności będą miały identyczną* powierzchnie wewnętrzną pierścienia - tę homologiczną do wnętrza łuski (2). Nie chodziło mi tu o jakiś pierścień wzmacniający (zgrubienie).

Z (1) i (2) wynika, że na każdy taki pierścień działa identyczna siła rozpierająca - a więc indukuje ona identyczną siłę podłużną (styczną) F w danym momencie t - czy dotąd zgoda?

Jeśli tak, to po wycięciu (myślowo) wycinka takiego pierścienia o cięciwie powiedzmy 2 mm (myślę, że wówczas można pominąć krzywiznę) otrzymasz dwa pręty oba rozciągane siła podłużną F (jak w zrywarce). Oba będą miały długość 2mm, szerokość 1mm oraz grubość równą grubości ścianki danej łuski w tym miejscu. Pola przekroju poprzecznego będą odpowiednio S = 1 mm x (gr. ścianki danej łuski w tym miejscu w mm) mm^2. Zgoda?

Czyli w danej chwili będzie na nie działała taka sama siła F, ale naprężenie (N) wynoszące N=F/S będzie różne. Teraz zgoda?
To jest oczywiście statyczny obraz pewnej chwili, zawsze wam zazdrościłem tych fajnych programików z wizualizacją naprężeń.



*OK, będzie drobna różnica wynikająca z grubości ścianek, załóżmy pomijalna.

[jac-t]

Kurde - miałem właśnie zacząć kotlety smażyć bo idę w gości na 20:00, i zasada jest aby na sępa nie przychodzić
nie chce mi się teraz wczytywać w poprzednie posty i szukać słówek, aby się czepiać, że "inaczej to zrozumiałem bo napisałeś xxxx", więc ogólnie zgoda, bo zgrubnie maziek powtórzyłeś to co ja napisałem, tylko innymi słowami. Więc co do dwóch pierwszych dużych akapitów zgoda i konkluzji w ostatnim zdaniu zgoda.
Ale do następnych kwestii nie mogę się zgodzić, otóż NIE MOŻNA porównać sobie zachowania POWŁOKI walca, do sumy mikro pręcików -> nie można "scałkować walca pręcikami".
To jest ZBYT duże uproszczenie !!! ale teraz nawet czasu o tym pisać nie mam - kotlety czekają !