CH500466A - Patronenhülse - Google Patents

Description

  
 



  Patronenhülse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Patronenhülse.



  Es ist gebräuchlich, Patronenhülsen, die aus korrodierenden Werkstoffen hergestellt sind, zum Zwecke des Korrosionsschutzes galvanisch zu behandeln oder zu lackieren.



   Dabei wird darauf geachtet, dass auch an der Innenseite der Patronenhülse ein genügender Korrosionsschutz besteht, um das Treibladungspulver der Patrone vor eventuell entstehenden Korrosionsprodukten des Metallmantels der Hülse zu schützen.



   Andererseits wurden bei Patronenhülsen immer wieder, insbesondere bei Materialfehlern und bei Verarbeitungsfehlern, Risse nach dem Abfeuern der Patronen festgestellt. Obzwar solche oft nur kleinen Risse die Funktion nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigen, sind diese doch deshalb unerwünscht, weil durch den Austritt von Pulvergasen in das Patronenlager der Waffe die Waffe sehr stark verschmutzt wird und bei häufigerem Austreten sogar Korrosionserscheinungen an der Waffe durch die Erosion der Pulvergase festzustellen sind. Da solche Fehlerscheinungen an Patronenhülsen in jedem Falle unerwünscht sind, wird versucht, durch geeignete Prüfmethoden diese Fehler auszuscheiden. Das ist allerdings technisch sehr aufwendig und nicht mit voller Sicherheit durchführbar.



   Es wurde daher ein Weg gesucht, durch Applikation einer geeigneten Innenschicht das Durchblasen der heissen und stark aggressiven Pulvergase im Falle des Auftretens von Rissen zu verhindern. Die üblicherweise aufgebrachten galvanischen Schichten oder Lackschichten werden durch die Wirkung der Pulververbrennung stark beschädigt, so dass sie keinen zureichenden Schutz bieten. Insbesondere Lackschichten der üblicherweise verwendeten Lacke auf Äthoxilinharzbasis werden unter der Einwirkung des Wärmeschocks bei der Verbrennung des Pulvers verkohlt.



   Es wurden auch Lacke erprobt, die eine relativ hohe Wärmebeständigkeit zeigten. Auch diese Lacke waren unbrauchbar, da durch die starke Belastung der Hülsenwand beim Schuss Teile des Lackes abgebrannt sind. Auch andere anorganische Innenschichten, z.B.



  Phosphatierungen entsprachen nicht den Anforderungen.



   Gemäss der Erfindung wird eine Patronenhülse vorgeschlagen, welche auf ihrer Innenseite eine Kunststoffschicht aufweist und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kunststoffbeschichtung aus einem hochelastischen Material auf der Basis von Gummivorprodukten in Schichtstärken von mindestens   30 jtm    aufgebracht ist.



   Überraschenderweise wurde die Entdeckung gemacht, dass Kunststoffe der erwähnten Art oder auf Basis solcher Kunststoffe aufgebaute Lacke, die nur die für Wirkstoffe üblichen Wärmebeständigkeitseigenschaften aufweisen, eine besonders hohe Beständigkeit gegen kurzzeitigen Wärmeschock besitzen. Handelt es sich darüberhinaus um Stoffe, die diese Eigenschaften in Kombination mit einer besonders hohen Elastizität aufweisen, wie beispielsweise Kunststoffschichten und Lacke auf der Basis von Polyäthylen oder Polyurethan, so sind diese Stoffe für den vorgesehenen Zweck in be   sonderem    Masse geeignet.



   Die Wirkung einer solchen Innenschicht sei an folgendem Beispiel erläutert: Beim Entstehen des Innendruckes in der Patronenhülse durch die Verbrennung des Pulvers kann durch die starken tangentialen Spannungen an Schwachstellen des Hülsenmantels ein Riss auftreten. Die während der kurzen Zeit des Wärmeschocks nicht verbrennende Innenschicht des hochelastischen Polyurethanlackes, aufgebracht mit einer Schichtdicke von ca. 30 bis   100um    wird durch den hohen Innendruck in der Hülse stellenweise in den entstehenden Riss hineingedrückt, wo der Kunststofflack dann die Funktion einer Dichtung übernimmt.

  Da der Druckaufbau bis zum Höchstdruck sehr schnell erfolgt (in ungefähr 1 ms), der Riss andererseits im Moment der höchsten Belastung oder im Belastungsaufbau also zeitlich vor dem Höchstdruck entsteht, war die hochelastische Kunststoffschicht, die in den Riss hineingedrückt wurde, nur extrem kurze Zeit dem direkten An  griff des Hitzeschocks ausgesetzt. Die Schicht im Riss hingegen bietet dem Hitzeschock nur noch eine kleine Angriffsfläche, so dass die Menge des in den Riss hineingeschobenen, hochelastischen Kunststoffes ausreicht, um das Austreten von Pulvergasen zu verhüten und damit verhindert, dass die schädlichen Wirkungen an der Waffe eintreten.



   Diese Wirkung kann dadurch noch erhöht werden, dass dem Kunststoff noch ein Gerippe von Fasern beigegeben wird, z. B. in Form von kolloidalem Aluminiumoxyd, wodurch die Wärmeschockbeständigkeit des Kunststoffes erhöht wird, so dass die erklärte dichtende Wirkung bei noch grösseren Rissbreiten eintritt.



   Ein solcher Innenschutzbelag ist insbesondere zweckmässig, wenn die Patronenhülsen aus Leichtmetall gefertigt werden, da besonders bei Leichtmetall wegen der hohen Reaktionsfreudigkeit mit dem Restsauerstoff der Pulvergase bei Auftreten von lokalen Rissen die Gefahr einer exothermen Reaktion besteht, die zum Verschweissen des Patronenlagers führen kann. Für Hülsen aus Leichtmetall wird wegen der grossen Belastungen beim Zuführen und Abführen aus der Waffe, insbesondere bei Hochleistungsschnellfeuerwaffen, vorzugsweise eine Leichtmetall-Legierung höchster Festigkeit verwendet.

  Diese Leichtmetall Legierungen zeichnen sich aber gerade dadurch aus, dass sie einerseits wegen ihrer relativ grossen Anfälligkeit für Spannungskorrosionserscheinungen sehr stark zu solchen Anrissen neigen und andererseits eine anodisch oder chemisch aufgebrachte anorganische Innenschicht als Haftgrundlage für den Lack nicht die erforderliche Haftfestigkeit aufweist. Diese Schwierigkeit kann auf die folgende Weise behoben werden: Im Herstellungsprozess der Patronenhülse aus der Stange wird in einer ersten Operation durch Rückwärtsfliesspressen mit sehr starken Umformgraden ein Napf geformt.



  Wenn nunmehr bei der Napfbildung der Rohling aus einem hochlegierten Leichtmetall zusammen mit einer Platine aus Reinaluminium eingelegt wird, und zwar so, dass die Reinaluminiumplatine auf der Seite des   Presstempels    liegt, so wird bei dem nachfolgenden Rückwärtsfliesspressen der Napf aus beiden Werkstoffen geformt, wobei an den Grenzflächen auf der Innenseite des Napfes eine Kaltverschweissung der beiden Werkstücke auftritt, sofern die Oberflächen der Werkstücke an der späteren Haftstelle zuvor metallisch blank gemacht wurden und sofern die Umformgrade hinreichend gross sind. Im weiteren Fabrikationsverlauf bleibt somit auf der Innenseite der Patronenhülse eine verhältnismässig dünne Schicht von   10-100 ,um    aus Reinaluminium, die mit dem restlichen Hohlkörper metallisch verbunden ist.

  Bei der nachfolgenden Oberflächenbehandlung durch anodische oder chemische Oxydation zur Bildung einer Haftgrundlage für den Lack sind dadurch auf der Oberfläche aus Reinaluminium gute Voraussetzungen geschaffen.



   Wie schon dargelegt, stellt gerade bei Patronenhülsen aus Leichtmetall-Legierungen hoher Festigkeit die Anfälligkeit gegen Spannungskorrosion ein besonderes Problem dar. Diese Gefahr wird durch das Anwürgen des Geschosskörpers an der Mündung der Patronenhülse zur Befestigung des Geschosskörpers verstärkt.



  Mit diesem   Anwürgen    ist eine Kaltverformung des Werkstoffes im Bereich der besonders gefährdeten Mündungspartie gegeben, wo daher auch vorzugsweise Spannungskorrosionserscheinungen auftreten können.



  Da in dem Geschosskörper normalerweise hochempfindliche Sprengstoffe enthalten sind, kann nach dem Aufwürgen keine Wärmebehandlung rnehr zur Entspannung oder Auslagerung dieser Eigenspannungen durchgeführt werden. Es ist daher wichtig, dass von vornherein ein Werkstoff verwendet wird, der möglichst wenig Anfälligkeit gegen Spannungskorrosionsschäden aufweist. Ein solcher Werkstoff wurde gefunden mit dem kennzeichnenden Merkmal, dass in den Legierungen von dem bekannten Al-Zn-Mg-Cu-Typ ein Teil des Kupfergehaltes durch Zusatz von Silber bei entsprechenden Anpassungen der anderen Legierungsbestandteile ersetzt wurde. Dieser Werkstoff entspricht der Werkstoffnummer 3.4354 des Werkstoffhandbuches der deutschen Luftfahrt.



   In Ergänzung dazu wird die Legierung für den vorgesehenen Verwendungszweck zweckmässig in der Weise modifiziert, dass der Magnesiumgehalt der Legierung auf höchstens 2,5    /o    und deren Kupfergehalt auf 1,4   O/o    in Verbindung mit 0,1-0,3   O/o    Chrom begrenzt wird und die Gewichtsanteile von Eisen und Silizium jeweils unter 0,5   O/o    gehalten werden. Weiter wird mit Vorteil ein Zusatz von Silber bis zu 0,5 vorgesehen.



   Wichtig für den Erfolg ist die Einhaltung der angegebenen Höchstmenge von Eisen und Silizium. Dar überhinaus soll möglichst wenig Fremdmetall in der Legierung vorhanden sein. Für eine besonders hohe   Spannungskorrosionsbeständigkeit    ist der vorgesehene   Chromzusatz    in Verbindung mit dem Kupfer- und Silbergehalt erforderlich. Ausserdem sollte von Stranggussblöcken ausgegangen werden, die bereits vor dem Pressen   lösungsgegiüht    werden und deren Legierung noch bis zu 0,2   O/o    Mangan und zur Unterdrückung von Funkenbildung noch 0,005-0,015k Beryllium enthalten können.

 

   Die erwähnte Gefahr für Spannungskorrosionen besonders im Bereich der Mündung der Patronenhülsen kann auch dadurch reduziert werden, dass die Hülsenwand im Bereich der Mündung durch eine geeignete partielle Erwärmung in der Festigkeit teilweise reduziert wird. Dies ist im allgemeinen auch bei Patronenhülsen für   Hochleistungsschneiifeuerwaffen    zulässig, da die Festigkeit vorwiegend im Bereich des dickeren Hülsenbodens vorhanden sein muss, wo die Verschleisskräfte der Waffe bzw. die   Ausziehvorrichtung    der Waffe angreifen. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Patronenhülse, welche auf ihrer Innenseite eine Kunststoffschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffbeschichtung aus einem hochelastischen Material auf der Basis von Gummivorprodukten in Schichtstärken von mindestens 30 ,um aufgebracht ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Patronenhülse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Kunststoff mit Faserstoffen, z. B. kolloidalem Aluminiumoxyd, verstärkt ist.

   2. Patronenhülse nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Innenseite unter der Kunststoffbeschichtung mit einem anderen Material, beispielsweise mit Reinaluminium, platiert ist.

   3. Patronenhülse nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Aluminiumlegierung des Types Al-Zn-Mg-Cu besteht.

   4. Patronenhülse nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Silberzusatz bis 0,5 Gew.- beinhaltet.

   5. Patronenhülse nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetallegierung einen Gehalt von Beryllium von 0,005 bis 0,015 Gew.- /o aufweist.

   6. Patronenhülse nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mün dungsteil an der Mündung mit niedrigerer Festigkeit als der übrige Teil der Hülse ausgeführt ist.