Podstawowym materiałem konstrukcyjnym w budowie pojazdów opancerzonych pozostaje stal. Specjalistyczne gatunki walcowanej stali pancernej o dużej twardości gwarantują wysoki stopień ochrony balistycznej. Niestety, wysokoenergetyczny charakter procesów spawalniczych może prowadzić do osłabienia materiału w bezpośredniej bliskości spoiny. W praktyce przemysłu zbrojeniowego wypracowano specjalistyczne procedury spawania tego rodzaju blach i sposoby zabezpieczenia ich spoin.
Alternatywne podejście zakłada wykorzystanie technologii łączenia blach pancernych metodą FSW (friction stir welding). Jej zasadniczą zaletą w tym kontekście jest przebieg procesu w stanie stałym, z wykorzystaniem deformacji plastycznej zamiast przetopu materiału. Szczegóły procesu omówili na naszych łamach inżynierowie PZL Mielec w artykule:
Ograniczone rozmiary strefy wpływu ciepła w sąsiedztwie zgrzeiny czynią zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem obiecującą alternatywą dla procesów spawalniczych na potrzeby spajania martenzytycznych blach pancernych wysokiej twardości. W celu ewaluacji zgrzein blach pancernych metodą FSW pod kątem występowania naprężeń resztkowych, inżynierowie OSU skorzystali z możliwości dyfraktometru neutronowego HIDRA (High Intensity Diffractometer for Residual Stress Analysis). Aparatura wykorzystuje strumień neutronów o mocy 85 MW, dostarczany przez reaktor badawczy HFIR (High Flux Isotope Reactor) w Oak Ridge National Laboratory.
Podczas badań neutronograficznych, jako główny czynnik determinujący powstawanie naprężeń resztkowych w zgrzeinach FSW zidentyfikowano relację między rozszerzalnością objętościową materiału zgrzeiny podczas przemiany martenzytycznej a spowodowaną odpuszczaniem relaksacją naprężeń przy chłodzeniu.
Zgromadzone dane posłużą do opracowania modelu obliczeniowego, umożliwiającego predykcję i kontrolę procesu FSW pod kątem uzyskania optymalnej wytrzymałości zgrzein przy łączeniu stalowych blach pancernych. Dzięki temu dobór parametrów technologicznych na potrzeby zastosowań przemysłowych nie będzie oparty jedynie na ustaleniach empirycznych, lecz także na pogłębionym zrozumieniu zależności między rozkładem naprężeń resztkowych, rozmiarami strefy osłabionej podczas zgrzewania a wytrzymałością na udar balistyczny.
ornl.gov
Jhoan Guzman et al.: Correlation between microstructure and residual stress formation in friction stir welded armor steels characterized by neutron diffraction, Journal of Materials Processing Technology, vol. 349, 119198, 2026
