AT391946B - Penetrator sowie verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Description

Nr. 391 946

Die Erfindung bezieht sich auf einen Penetrator für unterkalibrige Wuchtgeschosse, insbesondere mit einem Längen/Durchmesserverhältnis >/ 20, mit einem Grundkörper aus Schwermetall, insbesondere Wolfram, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Penetrators.

Penetratoren der eingangs genannten Art finden bei sogenannten Pfeilgeschossen Verwendung und werden mit einer kaliberausgleichenden Hülle bzw. einem Treibkäfig verschossen. Der Treibkäfig soll sich unmittelbar nach dem Verlassen des Rohres vom Penetrator lösen und das weiterfliegende Pfeilgeschoß soll eine möglichst hohe Durchschlagleistung erbringen. Zu diesem Zweck werden Pfeilgeschosse mit großem Längen/Durchmesserverhältnis gefertigt, wobei zur Erzielung hoher Massen Schwermetalle, beispielsweise abgereichertes Uran, und insbesondere Wolfram bzw. deren Legierungen, eingesetzt werden. Schwere Metalle zeichnen sich zumeist durch eine relativ hohe Sprödigkeit aus, was die Bruchgefahr beim Auftreffen vergrößert. Es sind bereits eine Reihe von Vorschlägen bekanntgeworden, die Gefahr einer Desintegration des Pfeilgeschosses beim Aufprall zu verringern, um die Durchschlagleistung zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, Penetratoren aus einer Mehrzahl von Segmenten zusammenzusetzen, welche zur Erzielung einer möglichst hohen Masse aus Schwermetallen bestehen, und zähe Verbindungselemente zu verwenden, welche die einzelnen Segmente aus sprödem und schwerem Material beim Aufprall formstabil halten sollen. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die beim Aufprall unerwünschte Zerstörung des Penetrators durch Schockwellen dadurch hintanzuhalten, daß die Segmente unterschiedlicher Länge miteinander durch Gewindebolzen verbunden werden, so daß das Auftreten von Resonanzschwingungen beim Aufprall vermieden wird.

Auch die Fertigung von einstückigen Penetratoren mit über die axiale Länge unterschiedlichen Materialeigenschaften, insbesondere unterschiedlicher Zähigkeit, wurde bereits vorgeschlagen, wobei eine Veränderung von Materialeigenschaften, beispielsweise durch abschnittsweise durchgeführte Wärmebehandlung, vorgenommen werden kann.

Im besonderen ist es bereits bekannt, besonders schwere Penetratoren dadurch zu erzielen, daß Schwermetallpulver zu einem Rohling gesintert werden und in der Folge durch Walzen oder Schmieden bearbeitet werden. Die nachfolgende Bearbeitung wird naturgemäß dadurch vereinfacht, daß kürzere Abschnitte einer derartigen Bearbeitung unterworfen werden und in der Folge einzelne Segmente zu einem Penetrator großer Länge zusammengefügt werden.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Penetrator der eingangs genannten Art bzw. Segmente für einen derartigen Penetrator zu schaffen, bei welchem trotz hoher Masse und damit verbundener hoher Sprödigkeit ein hohes Maß an Formstabilität beim Aufprall sichergestellt ist. Die Bearbeitungsschritte für die Fertigstellung eines derartigen Penetrators sollen hiebei auf ein Minimum beschränkt werden und es sollen die gewünschten Festigkeitseigenschaften in leicht reproduzierbarer und einstellbarer Weise sichergestellt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der erfindungsgemäße Penetrator im wesentlichen darin, daß in den Grundkörper Einkristalle, insbesondere faserartige Wolframeinkristalle bzw. Whisker, eingebettet sind. Die Verwendung derartiger Whisker bzw. anorganischer Fasern ist im Zusammenhang mit faserarmierten Kunststoffen bereits vorgeschlagen worden. Im Zusammenhang mit der Verarbeitung von sinterfähigen Schwermetallpulvem erlaubt es die Einbettung derartiger faserartiger Einkristalle, die Festigkeitseigenschaften wesentlich zu steigern. Insbesondere bei aufgrund der Sprödigkeit zu Rissen neigenden Werkstoffen, wie beispielsweise Wolfram, führt die Anordnung von Wolframeinkristallen mit faserartiger Struktur dazu, daß sich Risse immer nur bis an eine derartige faserartige Einlage erstrecken, so daß eine vollständige Desintegration vermieden wird. Das Durchschlagvermögen derartiger Penetratoren kann durch Einbettung von Wolframeinkristallen in einen Wolframgrundkörper wesentlich gesteigert werden, ohne daß hiebei eine Einbuße an Masse verzeichnet werden muß. Es kann somit eine größtmögliche Masse bei gleichbleibender geometrischer Konfiguration sichergestellt werden, wodurch bei gleichzeitiger Vermeidung einer Zersplitterung beim Aufprallen auch mehrfach gepanzerte Ziele ohne weiteres durchschlagen werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung derartiger Penetratoren geht von einem bekannten Verfahren aus, bei welchem Wolframpulver zunächst isostatisch verpreßt und der erhaltene Rohling anschließend gesintert, gewalzt und/oder geschmiedet wird. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß das Wolframpulver vor dem Veipressen mit 1 bis 20 Gew.%, insbesondere 2 bis 15 Gew.%, Wolframeinkristallen, insbesondere faserartigen Einkristallen bzw. Whiskern, vermengt wird. Beim Vermengen von Wolframpulver mit derartigen faserartigen Wolframeinkristallen kann entweder möglichst weitgehende Homogenität der Verteilung der Wolframeinkristalle angestrebt werden oder aber auch darauf Rücksicht genommen werden, daß über die axiale Länge eines Penetrators unterschiedliche Festigkeitseigenschaften, insbesondere unterschiedliche Sprödigkeit und Zähigkeit, wünschenswert ist. Es kann mit vergleichsweise geringen Mengen an Wolframeinkristallen das Auslangen gefunden werden und dennoch eine wesentliche Verbesserung der Beständigkeit gegen Zersplittern beim Aufprall erzielt werden. Die eingesetzten Whisker weisen hiebei bevorzugt ein Längen/Durchmesserverhältnis von >/ 20 auf, wobei mit Rücksicht auf die Enddurchmesser des fertigen Penetrators die Länge der Whisker mit Vorteil maximal so bemessen wird, daß sie kleiner ist als die Durchmesser des fertigen Penetrators. Die Whisker führen hiebei zu einer Verbesserung der Dauerschwingfestigkeit bei höchster Härte und Festigkeit und können durch nachfolgende Bearbeitungen, wie Walzen oder Schmieden, auch nicht zerstört werden. Die Einbettung von Whiskern macht den Penetratorgrundkörper im wesentlichen rißunempfindlich und die maximale Bemessung der Länge dient dazu, die nachfolgende Bearbeitung durch Schmieden und/oder Walzen nicht zu beeinträchtigen. -2-

Claims (6)

1. Nr. 391 946 Wenn darauf abgezielt werden soll, über die axiale Länge des Penetrators unterschiedliche Zähigkeit einzustellen, kann mit Vorteil so vorgegangen werden, daß Gemische mit unterschiedlichem Einkristallanteil bereitet werden und vor dem Veipiessen unterschiedliche Gemische in Achsrichtung des Penetrators hintereinander angeordnet werden. Alternativ wird in vorteilhafter Weise so vorgegangen, daß Segmente mit unterschiedlichem Whiskeranteil gefertigt werden und zur Herstellung des Penetrators miteinander verbunden werden. In beiden Fällen kann ohne aufwendige nachfolgende Materialbearbeitung das Schwingungsverhalten des Penetrators beim Aufprall an bestimmte Panzerungen angepaßt werden und die Durchschlagleistung optimiert werden. Die erfindungsgemäß zum Einsatz gelangenden Whisker aus Wolfram sind härter als Wolframkarbid und zeichnen sich durch hervorragende Elastizitätseigenschaften aus. Im besonderen weisen derartige Whisker extrem hohe Zugfestigkeiten auf. Die Herstellung von Whiskern in Reinform kann nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Wachstum aus Lösungen, elektrolytische Abscheidung oder durch Kondensation aus der Gasphase vorgenommen werden. Im Falle von Graphit- bzw. Diamantwhiskem wurde auch bereits vorgeschlagen, diese durch Keimwachstum in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre herzustellen. Mit Rücksicht auf die extremen Festigkeitswerte derartiger Whisker können auch Aluminiumoxydwhisker, wie sie bei der Oxidation von Eisen-Aluminium-Legierungen in feuchtem Wasserstoff bei Temperaturen bis zu 1600 °C erzielt werden können, eingesetzt werden, jedoch ist hier zu bedenken, daß derartige Whisker ein geringeres spezifisches Gewicht aufweisen. Bei entsprechend höheren Anteilen von Whiskern in dem Wolframpulvergemisch sind daher Wolframwhisker deutlich bevorzugt, da die Verwendung von Wolframwhiskem gleichzeitig eine möglichst hohe Masse bzw. ein möglichst hohes Gewicht sicherstellt. Bevorzugt einsetzbare Whisker haben Durchmesser bis zu 1 μιη und eine Länge von mehreren Zentimetern. PATENTANSPRÜCHE 1. Penetrator für unterkalibrige Wuchtgeschosse, insbesondere mit einem Längen/Durchmesserverhältnis >/ 20, mit einem Grundkörper aus Schwermetall, insbesondere Wolfram, dadurch gekennzeichnet, daß in den Grundkörper Einkristalle, insbesondere faserartige Wolfiameinkristalle bzw. Whisker, eingebettet sind.
2. 2. Verfahren zur Herstellung eines Penetrators nach Anspruch 1, bei welchem Wolframpulver isostatisch verpreßt und der erhaltene Rohling anschließend gesintert, gewalzt und/oder geschmiedet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wolframpulver vor dem Verpressen mit 1 bis 20 Gew.%, insbesondere 2 bis 15 Gew.%, Wolframeinkristallen, insbesondere faserartigen Einkristallen bzw. Whiskern, vermengt, wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Whisker mit einem Längen/Durchmesserverhältnis von >/ 20 eingesetzt werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Whisker mit einer maximalen Länge eingesetzt werden, welche kleiner als der Durchmesser des fertigen Penetrators ist
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische mit unterschiedlichem Einkristallanteil bereitet werden und vor dem Verpressen unterschiedliche Gemische in Achsrichtung des Penetrators hintereinander angeordnet werden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Segmente mit unterschiedlichem Whiskeranteil gefertigt werden und zur Herstellung des Penetrators miteinander verbunden werden. -3-