A lövedékálló védőmellénynek a ballisztikai kerámia és a traumát mérsékelő rétegeinek elemzése.
A műszaki kerámiákat nagy tisztaságú alkotókból állítják elő, jellemzőik közül kiemelhető
Ezért a műszaki kerámiák gyártását, ellenőrzését szigorú feltételek mellett kell végezni. Átgondolva a lövedékálló védőmellényekben alkalmazott ballisztikai kerámiákkal
szemben támasztható kulcstulajdonságokat, elmondható, hogy a megfelelőség megfogalmazásához több anyagtani paraméter (kulcstulajdonság) ismerete szükséges, a felhasználók biztonságának szavatolása céljából. Ki kell emelni, hogy a kulcstulajdonságok olyan mérhető és/vagy számítható adatok, paraméterek, amelyek alapvető szerepet játszanak egy adott kiegészítő védőbetét védőképességének megítéléséhez. A kulcstulajdonságokat mértékeik jellemzik, és ezek vannak közvetlen kapcsolatban a szakemberek által befolyásolható paraméterekkel. A kulcstulajdonságok megadása nem tekinthető rendkívüli követelménynek, hiszen a műszaki kerámiákat felhasználóknál ez természetes igény és egyben gyakorlat is. Márpedig a ballisztikai kerámia a műszaki kerámiáknak egyik alcsoportjába, a funkcionális kerámiák közé sorolható.
A ballisztikai kerámiát tartalmazó kiegészítő védőbetétek meghatározásához a megfelelési követelmény (kulcstulajdonság) az MSZ szabvány [1] alapján, hogy a védőeszköz minden része feleljen meg a lövedékbehatolással és alakváltozással szemben támasztott követelményeknek mind száraz, mind nedves kondicionálás esetében. A megfelelőséget vizsgálófegyverből, a vizsgálandó anyagra leadott lövések alapján értékelik.
Követendőnek tekinthető az angol lövedékálló védőmellény-szabvány [2], amely már kéri az adatok között megadni a kerámia néhány kulcstulajdonságát és a kiegészítő védőbetét részeit, jelesül:
A cikk célkitűzései
Szilánkleválás történik a becsapódó lövedék hatására
A kiegészítő védőbetéttel ellátott védőmellénybe becsapódó, nagy energiájú karabély, puska töltény lövedékek átütő erőivel szemben először a ballisztikai kerámia gátló képessége fejti ki hatását a lövedékek által megtett utak mentén. A lövés felöli oldalon lévő ballisztikai kerámia réteg (körülbelül 10,0 mm vastag) a becsapódó lövedék teljes vagy részbeni progresszív fékezését, energiavesztését, roncsolódását, deformálódását, átmérő növekedését okozza.
A kiegészítő védőbetétben alkalmazott monolit (egy darabból készített) ballisztikai kerámia leggyakrabban alumínium-oxid (Al2O3), amely gyártható eltérő alumínium-oxid tartalommal [3]. Továbbá szükséges hangsúlyozni, hogy a ballisztikai kerámia soha nem jelenik meg egykomponensű (tiszta) alakban. Az előzőekben említettekből következik, hogy a mindennapok gyakorlatában törekedni kell arra, hogy lehetőleg szabványokkal is támogatott műszaki követelmények írják elő a testpáncélokban alkalmazható ballisztikai kerámia összetételét, az adalékanyag mennyiségeket, az ajánlatos törésmechanikai értékeket stb.
A ballisztikai kerámiák testpáncélokban való felhasználhatóságát, a nagy energiával becsapódó lövedékek hatásainak csökkentését, kivédését, bizonyos kerámia tulajdonságok (például keménység, törési szilárdság stb.) biztosítják.
Az alumínium-oxid ballisztikai kerámiák előállításához alkalmazott portechnológia egyes fázisait sokféleképpen lehet megvalósítani, ebből kifolyólag az alakadás során kialakuló tulajdonságokat nagymértékben befolyásolja például
A becsapódott lövedékek hatásaira szilánkok szakadtak ki a ballisztikai kerámia test felöli oldalán (F. Gy. felvétele)
A lövés felöli oldalon, a szilánkkiszóródást, a ballisztikai kerámiára ragasztott aramid szövet réteg hívatott akadályozni (F. Gy. felvétele)
A traumát mérsékelő réteg a védőelem rész műgyantával előre átitatott (pre-peg) aramid szövet rétegekből tevődik össze, amely nyomás alatt melegítve alakul ki. Egyes konstrukcióknál a rétegek egyik oldalán polipropilén fólia (CURV) is lehet. Ez a körülbelül 8,0–9,0 mm vastag védőelem rész bizonyos mértékig hajlékony, és ragasztással kötődik a ballisztikai kerámiához. A traumát mérsékelő réteg fő feladata a becsapódó lövedék hatására keletkező „kalapácsütés” (páncél mögötti tompa sérülés – Behind Armour Blunt trauma) mérséklése.
Traumát mérsékelő réteg : aramid rétegek (sárga szín) között polipropilén fólia (fekete szín) rétegek (F. Gy. felvétele)
A röntgendiffrakciós (XRD) diagnosztika [4] rendkívül kis mennyiségű kerámiamintából képes értékelésre alkalmas adatokat biztosítani. A röntgendiffrakció olyan módszer, amely alkalmas egy olyan diffraktogram létrehozására, amelyben az intenzitás csúcsok vízszintes tengelyen való helyei adják meg az anyagra jellemző értékeket, vagyis a vizsgált anyag minőségét. A módszer segíti a kerámiák ásványos összetételének megismerését, az összehasonlíthatóságukat.
XRD módszerrel elemzett ballisztikai kerámia kulcstulajdonságai: a vizsgált mintában jelen van
Így, az értékelés szerint a minta összesen 92,82 % alumínium-oxid tartalmú. A röntgendiffrakciós felvételen az azonosító reflexiósorozat specifikusan éles és csúcsos reflexiókból tevődik össze, ami alfa Al2O3-re jellemző. Ebből a megállapításból a hevítés hőmérsékletre lehet következtetni, mivel az alumínium-oxid 1200–1300 Celsius-fok hőmérsékleten alakul át alfa Al2O3-á.
A ballisztikai kerámiák lokális mechanikai tulajdonságának, a mikro keménységének megállapításához mikro Vickers keménységmérő berendezést alkalmaznak, amikor is 136° csúcsszögű, négyzet keresztmetszetű gyémánt gúlát nyomnak meghatározott terhelőerővel és terhelési idővel a próbadarab mikroszkópban kiválasztott felületébe. A mikro Vickers keménység a terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosa. A lenyomat felületének meghatározásához a terhelés megszüntetése és a mérőfej kiemelése után a négyzet alakú lenyomat átlóit (d) mérik mikroszkópban. Szükséges megjegyezni, hogy a kerámia alakítható (plastic zone) és a rugalmas (elastic region) tulajdonságai miatt a négyzet alakú lenyomatnak két átló mérete keletkezik, mégpedig: dmax-a terhelés maximumánál, és d0-a terhelés megszüntetése után. A keménység értékének egysége lehet GPa, lehet HV -Vickers (1 GPa = 98,1 HV).
Esetenként megadják a ballisztikai kerámia karcolhatósága alapján megállapítható Mohs-féle keménységi adatot is.
Forcipol polírozó gép (F. Gy. felvétele)
Egy konkrét minta vizsgálatánál a kiemelt Al2O3 kerámia próbatestet a méréshez rögzíteni (beágyazni) kell. Ez történhet
A beágyazási műveletet követi a beágyazott minta felületének több lépcsőben, egyre finomabb szemcsenagyságú korongok segítségével történő megmunkálása csiszolással, például kéttárcsás Forcipol polírozó gépen. Az előkészítő munkálatokat követő mikroszkópi vizsgálattal megállapítható a próbatest fázisai, azok mennyiségei-, alakzatai, az alakzatok méretei a minta tükörsima felületén.
Al2O3 lapka kulcstulajdonságai:
(1) mikroszerkezet (50×)
(2) a1-3 fázis keménységei 9,7 GPa, 8,8 GPa és 8,8 GPa
(3) b1-2 fázis keménységei 13,7 GPa, 15,5 GPa (F. Gy. felvétele)
A Vickers keménység mérése alapján, a benyomódás felhasználható a ballisztikai kerámia egy másik kulcstulajdonságának, a kvázisztatikus repedésterjedéssel szembeni ellenállás (KÍC) mérésére is.
A rugalmassági modulus (E) a ballisztikai kerámia merevségéről nyújt információt. Számítható a nyomó vagy a hajlító igénybevételkor ébredő normál feszültség (σ) hatására bekövetkező fajlagos méretváltozással (ε):
σ = E.ε (GPa)
összefüggés szerint
Továbbá egy meghatározott hosszúságú ballisztikai kerámia rugalmassági modulusa (E) számítható ultrahang segítségével is azzal, hogy bemérik azt az időt, amely alatt az ultrahang befutja a megadott hosszt.
A Weibull modulus (m) a szilárdság (repedés kialakulásával szembeni ellenállás) egyenletességére jellemző adat és a Weibull statisztikával jellemzik [5] és a 3 vagy 4 pontos módszerrel mérik.
A cikk korlátozott terjedelmére való tekintettel csak megemlítem, hogy a ballisztikai kerámia további kulcstulajdonságait is célszerű elemezni a felhasználók nagyobb biztonsága érdekében, nevezetesen
A ballisztikai kerámia és a traumát mérsékelő rétegek kulcstulajdonságainak meghatározása az alkalmazó elemi érdeke, ezért szükséges a rétegek fizikai-és kémiai tulajdonságainak, anyagjellemzőinek (kulcstulajdonságok) ismerete, ellenőrzése.
Eur. Ing. Frank György címzetes docens, SzVMSzK mérnök szakértő (B5, B6), Személy-, Vagyonvédelmi és Magánnyomozói Szakmai Kamara Szakmai Kollégium elnöke
Felhasznált irodalom
A Techson legkedveltebb kameraszériája még több tudással, funkcióval és ellenállhatatlan intelligenciával hódít. Amire egy kamera csak képes lehet, azt az MS6-os tudja! Ismerd meg a széria lehengerlő funkcióit cikkünkből! Bővebben »
Az alvázvizsgálat elvégzésében manapság már olyan technikai támogatásra támaszkodhatunk, amely nagyban megkönnyíti, felgyorsítja és kiszélesíti a vizsgálatot. A ZNZ Biztonságtechnika által kínált legújabb megoldás holland fejlesztés és Hollandiában is készül. Bővebben »
Cikkünben megvizsgáljuk a Ksenia Security IoT platformjának, a lares 4.0-nak előnyeit és néhány olyan funkciót, amelyek egyedülálló megoldássá teszik a piacon. Bővebben »
A lövedékálló védőmellények, más néven testpáncélok vagy golyóálló mellények is öregszenek az idővel, ezért fontos időszakos vizsgálatuk – „In-Service Testing” – kockázatértékeléssel.
A lövedékálló védőmellények beszerzésekor ki kell választani az ajánlatokból a lehető legnagyobb biztonságot és megbízhatóságot kínáló védőeszközt.
A szerző kutatásai alapján bemutatja, miként lehet a lövedékálló védőmellényekben alkalmazott ballisztikai kerámiát azonosítani a röntgendiffrakciós (XRD) módszerrel, az atomsíkok közti rácssíktávolságok alapján.
A biztonsági szakértőknek ma már több száz elemmel kell számolniuk munkájuk során, és ez a világ egyre összetettebb és bonyolultabb. A biztonságtechnika periódusos táblája ebben segít eligazodni kicsit, ugyanis a 2014-ben ismeretes főbb elemeket tartalmazza, és vizuálisan ábrázolja, hogyan illeszkednek egymáshoz az egyes elemek.
Az CEIA postai küldemény átvizsgáló készüléke, valamint kifejezetten mobiltelefonok keresésére kifejlesztett (MSD) eszköze olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek a piacon kimagasló pozíciót biztosítanak a termékek számára.
Az általános őrzés-védelmi kockázatok feltárásakor az adatvédelemtől kezdve, az objektum helyén, környezetén át egészen a megbízó tevékenységéig számos szempontot kell figyelembe venni.
A kockázatok ismertetéséhez tisztáznunk kell, hogy az őrzés-védelem szempontjából mit értünk kockázat vagy kockázati tényező alatt.
