DE102015116879B4 - Fahrzeug-Panzerungsbauteil - Google Patents

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Abstract

Fahrzeug-Panzerungsbauteil, umfassend ein Stahlblech aus Panzerstahl, welches zumindest einseitig eine mit dem Stahlblech verbundene Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung aus einem gegenüber dem Panzerstahl weicheren Metallwerkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech eine Dicke von 5,0 mm bis 10,0 mm aufweist und die Beschichtung eine thermisch aufgespritzte Schicht ist und aus Zink oder einer Zinklegierung besteht sowie die Beschichtung eine Dicke von 0,01 mm bis 0,4 mm aufweist und das Stahlblech eine Härte von 520 bis 620 Vickers (HV) aufweist sowie die Beschichtung eine Härte von 20 bis 100 Vickers (HV) aufweist und das Fahrzeug-Panzerungsbauteil mit einer kathodischen Tauchlack-Beschichtung(KTL) versehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Panzerungsbauteil, umfassend ein Stahlblech aus Panzerstahl.
  • Sondergeschützte Fahrzeuge sollen Personen sowie Sachwerte vor Geschossen aus Kurz- und Langwaffen (ballistischer Schutz) schützen. Bei solchen Fahrzeugen soll das Eindringen von Geschossen aus allen Richtungen verhindert werden. Aus diesem Grund werden in den Fahrzeugen Panzerungsbauteile verbaut. Hierzu zählen Seitenteile einschließlich Schweller mit A-, B-, C-, (D-) Säulen und Türen, Front- und Heckbauteile, Dachbereich und Bodengruppe.
  • Durch die DE 10 2007 005 301 A1 zählt eine Schutzpanzerung für Fahrzeuge zum Stand der Technik. Die Schutzpanzerung weist geschossfeste Stahlplatten auf, welche zur Anpassung an die äußere Karosserieform eines Fahrzeugs einen Winkel einschließen und/oder gekrümmt sind. Zumindest eine Stahlplatte und/oder ein Abschnitt einer Stahlplatte weist gegenüber angrenzenden Stahlplatten eine durch Auftragsschweißung erzeugte höhere Dicke auf.
  • Im Umfang der WO 02/070982 A1 wird ein gepanzerter Formkörper aus einem mehrschichtigen Verbundblech beschrieben. Das Verbundblech weist eine erste Schicht aus hochfestem Stahl und mindestens eine mit dieser verbundene zweite Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung auf. Die zweite Schicht trägt auf ihrer Außenseite eine Hartstoffschicht hoher Härte. Das Verbundblech ist durch Walzplattieren hergestellt.
  • Die DE 10 2011 053 698 B3 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Struktur-oder Chassisbauteilen für ein Kraftfahrzeug durch Warm- oder Halbwarmumformen einer Blechplatine mit anschließender Presshärtung.
  • Die Herstellung eines Panzerungsbauteils für ein Kraftfahrzeug ist in der DE 10 2013 108 163 A1 offenbart.
  • Aus der DE 43 09 558 A1 geht ein martensitaushärtbarer Stahl hervor. Weiterhin wird dort ein Fahrzeugverkleidungsteil vorgeschlagen mit einem Blech aus diesem Stahl, auf das innenseitig vollflächig eine Kunststoff-Beschichtung, vorzugsweise aus Aramith aufgebracht ist, die auf das Stahlblech aufvulkanisiert oder aufgeklebt sein kann.
  • Zum Stand der Technik zählt ferner durch die DE 10 2013 111 137 A1 ein Schutzelement zum Schutz eines Objektes vor militärischen Bedrohungen mit einer Panzerstahlplatte, die eine in Richtung einer Bedrohung weisende Bedrohungsseite und eine in Richtung des zu schützenden Objekts weisende Objektseite aufweist. Auf der Bedrohungsseite ist eine Entkopplungsschicht angeordnet. Die Entkopplungsschicht dient zum Schutz vor Splittern, die großflächig auf dem Schutzelement auftreffen und bei einem direkten Auftreffen auf der spröden Panzerstahlplatte diese unter Umständen durchstanzen würden. Die Entkopplungsschicht soll insbesondere aus einem Kunststoff- oder Gummimaterial bestehen.
  • Die DE 365 140 A betrifft einen Panzer, bestehend aus einer Platte aus Panzerstahl und einer Hinterlage aus Duralumin. Hinter der Duraluminplatte ist noch eine Stahlplatte angeordnet.
  • Weiterhin zählt durch die DE 10 2008 010 168 A1 die Verwendung einer härtbaren Stahllegierung für die Herstellung warmgeformter und gehärteter Panzerungen zum Stand der Technik. Die hergestellten Bauteile sind komplex und insbesondere auch zum Brechen von Hartkernmunition geeignet.
  • Eine Schutzpanzerung für Fahrzeuge zählt auch durch die DE 10 2007 005 301 A1 zum Stand der Technik. Die Schutzpanzerung weist geschossfeste Stahlplatten auf, welche zur Anpassung an die äußere Karosserieform eines Fahrzeugs einen Winkel einschließen und/oder gekrümmt sind. Zumindest eine Stahlplatte und/oder ein Abschnitt einer Stahlplatte weist gegenüber angrenzenden Stahlplatten eine durch Auftragsschweißen erzeugte höhere Dicke auf.
  • Weiterhin ist das thermische Spitzen an Kraftfahrzeugbauteilen aus der DE 10 2014 004 652 A1 bekannt.
  • Aus der DE 10 2007 026 694 A1 hingegen ist das Zink-Thermodiffusionsbeschichten an Panzerstahlbauteilen bekannt.
  • Die Beschussfestigkeit der Panzerungsbauteile wird durch die Verwendung von Panzerstählen mit hoher Zähigkeit und Härte sowie deren geometrische Auslegung, insbesondere eine entsprechende Dicke der Bauteile, erreicht. Die Panzerungsbauteile haben daher eine relativ große Dicke mit einem entsprechend hohen Gewicht. Eine Reduktion der Dicke und eine Verringerung des Gewichts der bekannten Panzerungsbauteile ist folglich erstrebenswert und zwar unter Sicherstellung der geforderten Beschussfestigkeit, insbesondere auch hinsichtlich einer Mehrfachbeschussfähigkeit (Multihit).
  • Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug-Panzerungsbauteil zu schaffen mit guter Beschussfähigkeit bei reduzierter Bauteildicke und verringertem Gewicht.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Fahrzeug-Panzerungsbauteil gemäß Anspruch 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Panzerungsbauteils sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug-Panzerungsbauteil umfasst ein Stahlblech aus Panzerstahl. Das Stahlblech weist zumindest einseitig eine mit dem Stahlblech verbundene Beschichtung auf. Diese Beschichtung besteht aus einem gegenüber dem Panzerstahl weicheren Metallwerkstoff, nämlich aus Zink oder einer Zinklegierung.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug-Panzerungsbauteil weist ausgezeichnete ballistische Eigenschaften auf. Diese resultieren aus der Kombination des Stahlblechs aus Panzerstahl mit hoher Härte und Festigkeit in Verbindung mit der Beschichtung aus einem gegenüber dem Panzerstahl weicheren Metallwerkstoff. Die sehr guten ballistischen Eigenschaften konnten sowohl bei Beschussprüfungen mit Hartkerngeschossen als auch mit Weichkerngeschossen nachgewiesen werden.
  • Die Beschichtung ist insbesondere auf der in einem Fahrzeug außenliegenden bzw. nach außen gerichteten Seite des Panzerungsbauteils auf dem Stahlblech vorgesehen.
  • Praktische Versuche haben gezeigt, dass bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Panzerungsbauteil mindestens die gleichen Widerstands- bzw. Beschussklassen erreicht werden wie bei einem herkömmlichen Panzerungsbauteil gleicher Art ohne Beschichtung, jedoch die Wanddicke des Stahlblechs aus Panzerstahl bei einem erfindungsgemäßen Panzerungsbauteil zwischen 10 % und 35 %, insbesondere um circa 20 %, reduziert werden kann. Mit der Wanddickenreduktion geht eine entsprechende Gewichtsersparnis einher. Dies wirkt sich sowohl ökonomisch als auch ökologisch vorteilhaft bei sondergeschützten Fahrzeugen aus.
  • Die Beschichtung ist formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Stahlblech verbunden.
  • Die Beschichtung ist erfindungsgemäß eine thermisch aufgespritzte Schicht.
  • Eine thermisch aufgebrachte Schicht ist durch ein Beschichten aus dem festen, körnigen oder pulverigen Zustand erzeugt. Das Beschichten schließt thermische Spritzverfahren (Flammen-, Lichtbogen, Plasma-) ein.
  • Die Beschichtung besteht aus Zink oder einer Zinklegierung.
  • Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Stahlblech erfindungsgemäß eine Dicke von 5,0 mm bis 10,0 mm aufweist. Insbesondere liegt die Dicke des Stahlblechs im Bereich zwischen 7,0 mm bis 9,5 mm. Wiederum vorzugsweise weist das Stahlblech eine Dicke zwischen 7,3 mm bis 8,4 mm auf.
  • Die Beschichtung weist erfindungsgemäß eine Dicke von 0,01 mm bis 0,4 mm auf, besonders bevorzugt ist die Dicke der Beschichtung zwischen 0,025 mm bis 0,25 mm, insbesondere ist die Beschichtung in einer Dicke zwischen 0,05 mm bis 0,2 mm ausgeführt.
  • Das Fahrzeug-Panzerungsbauteil kann flächig ausgeführt sein. Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Fahrzeug-Panzerungsbauteil dreidimensional geformt ist. Form und Geometrie sind angepasst auf die Verwendung des Panzerungsbauteils in einem Fahrzeug.
  • Das Stahlblech des Fahrzeug-Panzerungsbauteils ist besonders bevorzugt zumindest partiell warmgeformt und pressgehärtet, insbesondere ist das Stahlblech vollständig warmgeformt und pressgehärtet. Die verwendeten Panzerstähle können folglich einer Wärmebehandlung mit anschließender Abschreckhärtung unterzogen werden.
  • Das Fahrzeug-Panzerungsbauteil ist erfindungsgemäß mit einer kathodischen Tauchlack-Beschichtung (KTL) versehen. Insbesondere erhält das Fahrzeug-Panzerungsbauteil eine kathodische Tauchlack-Beschichtung nach dem Zusammenbau im Fahrzeug und/oder nach dem Zusammenbau mit weiteren Bauteilkomponenten, insbesondere Panzerungsbauteilkomponenten.
  • Im Rahmen der Erfindung kommt ein Panzerstahl zur Anwendung, der aus einer Stahllegierung besteht, welche mindestens folgende Legierungsbestandteile, ausgedrückt in Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweist:
    • - Kohlenstoff (C) 0,2 - 0,5
    • - Mangan (Mn) 0,3 - 2,5
    • - Nickel (Ni) 0,5 - 3,0
  • Die erfindungsgemäß verwendete Stahllegierung weist vorzugsweise folgende weitere Legierungsbestandteile, ausgedrückt in Gewichtsprozent (Gew.-%) auf:
    • - Silizium (Si) 0,1 - 3,0
    • - Phosphor (P) < 0,05
    • - Schwefel (S) < 0,02
    • - Aluminium (AI) < 0,08
    • - Kupfer (Cu) < 0,12
    • - Molybdän (Mo) 0,1 - 1,0
    • - Bor (B) 0,001 - 0,01
    • - Stickstoff (N) < 0,05
    • - Chrom (Cr) 0,1 - 1,0
    • - Titan (Ti) < 0,1
    • - Cobalt (Co) < 2,0
    • - Niob (Nb) < 0,08.
  • Ein Fahrzeug-Panzerungsbauteil aus einem Panzerstahl aus einer vorstehend dargelegten Stahllegierung in der Kombination mit einer erfindungsgemäß vorgesehenen Beschichtung weist besonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Beschussfähigkeit, insbesondere auch einer Mehrfachbeschussfähigkeit und der Durchschusshemmung auf. Insbesondere konnten mit einem Panzerstahl aus der erfindungsgemäß verwendeten Stahllegierung in der Kombination mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Beschichtung eine vorteilhafte Wanddickenreduktion der Panzerungsbauteile unter Gewährleistung der geforderten Widerstands- bzw. Beschussklassen erreicht werden.
  • Das Stahlblech weist, insbesondere nach dem Warmformen und Presshärten, eine Härte von 520 bis 620 Vickers (HV) auf.
  • Besonders vorteilhafte Beschussresistenz bzw. eine erhöhte Mehrfachbeschussfähigkeit haben sich gezeigt, wenn die Beschichtung erfindungsgemäß eine Härte von 20 bis 100 Vickers (HV) aufweist.

Claims (8)

  1. Fahrzeug-Panzerungsbauteil, umfassend ein Stahlblech aus Panzerstahl, welches zumindest einseitig eine mit dem Stahlblech verbundene Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung aus einem gegenüber dem Panzerstahl weicheren Metallwerkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech eine Dicke von 5,0 mm bis 10,0 mm aufweist und die Beschichtung eine thermisch aufgespritzte Schicht ist und aus Zink oder einer Zinklegierung besteht sowie die Beschichtung eine Dicke von 0,01 mm bis 0,4 mm aufweist und das Stahlblech eine Härte von 520 bis 620 Vickers (HV) aufweist sowie die Beschichtung eine Härte von 20 bis 100 Vickers (HV) aufweist und das Fahrzeug-Panzerungsbauteil mit einer kathodischen Tauchlack-Beschichtung(KTL) versehen ist.
  2. Fahrzeug-Panzerungsbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Stahlblech verbunden ist.
  3. Fahrzeug-Panzerungsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech eine Dicke von 7,0 mm bis 9,5 mm, vorzugsweise 7,3 mm bis 8,4 mm, aufweist.
  4. Fahrzeug-Panzerungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Dicke von 0,025 mm bis 0,25 mm, insbesondere 0,05 mm bis 0,2 mm, aufweist.
  5. Fahrzeug-Panzerungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es dreidimensional geformt ist.
  6. Fahrzeug-Panzerungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech zumindest partiell warmgeformt und pressgehärtet ist.
  7. Fahrzeug-Panzerungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Panzerstahl aus einer Stahllegierung besteht, welche mindestens folgende Legierungsbestandteile ausgedrückt in Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweist: - Kohlenstoff (C) 0,2 - 0,5 - Mangan (Mn) 0,3 - 2,5 - Nickel (Ni) 0,5 - 3,0 sowie weitere Legierungsbestandteile, Rest Eisen (Fe) und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.
  8. Fahrzeug-Panzerungsbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahllegierung folgende weitere Legierungsbestandteile ausgedrückt in Gewichtsprozent (Gew.-%) aufweist: - Silizium (Si) 0,1 - 3,0 - Phosphor (P) < 0,05 - Schwefel (S) < 0,02 - Aluminium (Al) < 0,08 - Kupfer (Cu) < 0,12 - Molybdän (Mo) 0,1 - 1,0 - Bor (B) 0,001 - 0,01 - Stickstoff (N) < 0,05 - Chrom (Cr) 0,1 - 1,0 - Titan (Ti) < 0,1 - Cobalt (Co) < 2,0 - Niob (Nb) < 0,08.
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