Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації
A method for casting shell cases for technical purposes with a predicted nature of destruction has been substantiated and developed. The relevance of the research is driven by the need to create lightweight metal structures capable of controlled fragmentation into elements of a given mass under inte...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-5 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1862949217714044928 |
|---|---|
| author | Doroshenko, V. S. |
| author_facet | Doroshenko, V. S. |
| author_sort | Doroshenko, V. S. |
| baseUrl_str | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-19T17:21:29Z |
| description | A method for casting shell cases for technical purposes with a predicted nature of destruction has been substantiated and developed. The relevance of the research is driven by the need to create lightweight metal structures capable of controlled fragmentation into elements of a given mass under intensive high-energy impact, which is critical for single-use systems. Since traditional mechanical execution of grooves on the internal cavities of thin-walled bodies is economically inefficient and technologically complex, it is practically not used in mass production. The scientific novelty of the study lies in the mathematical substantiation of a geometric fragmentation criterion, which establishes an analytical relationship between the metal density, wall thickness, and the area of the section bounded by distribution grooves. The proposed criterion allows, at the design stage of the pattern tooling, to ensure the formation of fragments in the optimal mass range of 2 to 5 grams. This meets the requirements of functional efficiency through the implementation of the "gas wedge" physical effect. The paper describes the technological process of implementing the method using Lost Foam Casting (LFC). It is proved that the use of polymer patterns allows for the precise transfer of the complex geometry of stress concentrators from the mold directly into the casting, ensuring high surface quality and dimensional accuracy. Practical approbation of the method using the example of manufacturing cylindrical shell bodies from gray cast iron confirmed the possibility of producing a ribbed internal surface of the casting. The possibility of integrating such products with modern autonomous transport systems is considered, and a method for automatic unloading based on polymer fasteners that are thermally destroyed by an electrical signal is developed. The integrated approach, combining precision casting of bodies and innovative delivery methods, allows for reducing the metal consumption of production and increasing the efficiency of autonomous transport systems. |
| first_indexed | 2026-04-20T01:00:21Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.momjournal.org.ua:article-363 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-04-20T01:00:21Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.momjournal.org.ua:article-3632026-04-19T17:21:29Z Casting of shell casings with controlled fragmentation geometry Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації Doroshenko, V. S. Lost Foam Casting shell body controlled fragmentation iron-carbon alloys stress concentrators thermomechanical destruction lightweight construction autonomous transport systems : лиття за моделями, що газифікуються оболонковий корпус контрольована фрагментація залізовуглецеві сплави концентратори напружень термомеханічне руйнування легковажна конструкція автономні транспортні системи A method for casting shell cases for technical purposes with a predicted nature of destruction has been substantiated and developed. The relevance of the research is driven by the need to create lightweight metal structures capable of controlled fragmentation into elements of a given mass under intensive high-energy impact, which is critical for single-use systems. Since traditional mechanical execution of grooves on the internal cavities of thin-walled bodies is economically inefficient and technologically complex, it is practically not used in mass production. The scientific novelty of the study lies in the mathematical substantiation of a geometric fragmentation criterion, which establishes an analytical relationship between the metal density, wall thickness, and the area of the section bounded by distribution grooves. The proposed criterion allows, at the design stage of the pattern tooling, to ensure the formation of fragments in the optimal mass range of 2 to 5 grams. This meets the requirements of functional efficiency through the implementation of the "gas wedge" physical effect. The paper describes the technological process of implementing the method using Lost Foam Casting (LFC). It is proved that the use of polymer patterns allows for the precise transfer of the complex geometry of stress concentrators from the mold directly into the casting, ensuring high surface quality and dimensional accuracy. Practical approbation of the method using the example of manufacturing cylindrical shell bodies from gray cast iron confirmed the possibility of producing a ribbed internal surface of the casting. The possibility of integrating such products with modern autonomous transport systems is considered, and a method for automatic unloading based on polymer fasteners that are thermally destroyed by an electrical signal is developed. The integrated approach, combining precision casting of bodies and innovative delivery methods, allows for reducing the metal consumption of production and increasing the efficiency of autonomous transport systems. Обґрунтовано і розроблено спосіб виливання оболонкових корпусів технічного призначення з прогнозованим характером руйнування. Актуальність дослідження зумовлена потребою створення легковагих металоконструкцій, здатних до контрольованої фрагментації на елементи заданої маси при інтенсивному високоенергетичному впливі, що є критичним для систем одноразового циклу застосування. Оскільки традиційне механічне виконання канавок на внутрішніх порожнинах тонкостінних корпусів є економічно неефективним та технологічно складним, воно практично не застосовується у серійному виробництві. Наукова новизна дослідження полягає у математичному обґрунтуванні геометричного критерію фрагментації, який встановлює аналітичний зв’язок між густиною металу, товщиною стінки та площею ділянки, обмеженою розподільними канавками. Запропонований критерій дозволяє на етапі проектування модельної оснастки забезпечити формування фрагментів в оптимальному діапазоні мас від 2 до 5 грамів, що відповідає вимогам функціональної ефективності за рахунок реалізації фізичного ефекту «газового клину». В роботі описано технологічний процес реалізації способу з використанням лиття за моделями, що газифікуються. Доведено, що застосування полімерних моделей дозволяє прецизійно переносити складну геометрію концентраторів напружень із прес-форми безпосередньо у виливок, забезпечуючи високу якість поверхні та точність розмірів. Практична апробація способу на прикладі виготовлення циліндричних корпусів із сірого чавуну підтвердила можливість виготовлення рифленої внутрішньої поверхні виливка. Розглянута можливість інтеграції таких виробів із сучасними автономними транспортними системами та розроблено спосіб автоматичного розвантаження на основі полімерних кріплень, що руйнуються термічним способом за електричним сигналом. Комплексний підхід, що поєднує точне лиття корпусів та інноваційні методи доставки, дозволяє знизити металоємність виробництва та підвищити ефективність автономних транспортних систем. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2026-03-31 Article Article https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-5 Scientific Technical Journal; Vol. 32 No. 1 (2026): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 46-54 Науково-технічний журнал; Том 32 № 1 (2026): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 46-54 2664-2441 2073-9583 Copyright (c) 2026 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | : лиття за моделями що газифікуються оболонковий корпус контрольована фрагментація залізовуглецеві сплави концентратори напружень термомеханічне руйнування легковажна конструкція автономні транспортні системи Doroshenko, V. S. Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації |
| title | Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації |
| title_alt | Casting of shell casings with controlled fragmentation geometry |
| title_full | Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації |
| title_fullStr | Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації |
| title_full_unstemmed | Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації |
| title_short | Лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації |
| title_sort | лиття оболонкових корпусів з контрольованою геометрією фрагментації |
| topic | : лиття за моделями що газифікуються оболонковий корпус контрольована фрагментація залізовуглецеві сплави концентратори напружень термомеханічне руйнування легковажна конструкція автономні транспортні системи |
| topic_facet | Lost Foam Casting shell body controlled fragmentation iron-carbon alloys stress concentrators thermomechanical destruction lightweight construction autonomous transport systems : лиття за моделями що газифікуються оболонковий корпус контрольована фрагментація залізовуглецеві сплави концентратори напружень термомеханічне руйнування легковажна конструкція автономні транспортні системи |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-1-5 |
| work_keys_str_mv | AT doroshenkovs castingofshellcasingswithcontrolledfragmentationgeometry AT doroshenkovs littâobolonkovihkorpusívzkontrolʹovanoûgeometríêûfragmentacíí |