DE102015116880B4 - vehicle armor component - Google Patents
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Abstract
Dreidimensional geformtes Fahrzeug-Panzerungsbauteil, umfassend ein Stahlblech aus Panzerstahl, wobei das Stahlblech zumindest einseitig eine mit dem Stahlblech verbundene Beschichtung aufweist und die Beschichtung aus einem gegenüber dem Panzerstahl härteren Metallwerkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Panzerstahl aus einer Stahllegierung besteht, welche 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- 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,Rest Eisen (Fe) und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen,wobei das Stahlblech zumindest partiell warmgeformt und pressgehärtet istund das Stahlblech eine Härte von 380 bis 760 Vickers (HV) aufweistsowie die Beschichtung eine Härte von 800 bis 2.000 Vickers (HV) und eine Dicke von 0,01 mm bis 0,4 mm aufweist.Three-dimensionally shaped vehicle armor component, comprising a steel sheet made of armor steel, the steel sheet having a coating connected to the steel sheet on at least one side and the coating consisting of a metal material which is harder than the armor steel, characterized in that the armor steel consists of a steel alloy which has the following alloy components expressed in percent by weight (wt%) has:- Carbon (C) 0.2 - 0.5 - Manganese (Mn) 0.3 - 2.5 - Nickel (Ni) 0.5 - 3.0 - Silicon ( Si) 0.1 - 3.0- Phosphorus (P) < 0.05- Sulfur (S) < 0.02- Aluminum (AI) < 0.08- Copper (Cu) < 0.12- Molybdenum (Mo) 0.1 - 1.0- boron (B) 0.001 - 0.01- nitrogen (N) < 0.05- chromium (Cr) 0.1 - 1.0- titanium (Ti) < 0.1- cobalt ( Co) <2.0- niobium (Nb) <0.08, balance iron (Fe) and impurities caused by smelting, the steel sheet being at least partially hot-formed and press-hardened and the steel sheet having a hardness of 380 to 760 Vickers (HV) and the coating device has a hardness of 800 to 2,000 Vickers (HV) and a thickness of 0.01 mm to 0.4 mm.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Panzerungsbauteil, umfassend ein Stahlblech aus Panzerstahl.The invention relates to a vehicle armor component, comprising a steel sheet made of armor steel.
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.Specially protected vehicles are designed to protect people and property from projectiles from short and long guns (ballistic protection). In such vehicles, the penetration of projectiles from all directions should be prevented. For this reason, armor components are installed in the vehicles. This includes side parts including rocker panels with A, B, C, (D) pillars and doors, front and rear components, roof area and floor assembly.
Durch die
Im Umfang der
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).The ballistic resistance of the armored components is achieved through the use of armored steel with high toughness and hardness and their geometric design, in particular an appropriate thickness of the components. The armor components therefore have a relatively large thickness with a correspondingly high weight. A reduction in the thickness and a reduction in the weight of the known armor components is therefore desirable, while ensuring the required resistance to bullets, in particular also with regard to multiple bullets (multi-hit).
Die
Des Weiteren zählt durch die
Auch aus der
Die
Die
Zum Stand der Technik zählt des Weiteren das durch die
Ferner geht aus der
Die
Weiterhin zählt durch die
Aus der
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.Proceeding from the prior art, the invention is based on the object of creating a vehicle armor component with good ballistic capability with a reduced component thickness and reduced weight.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Fahrzeug-Panzerungsbauteil gemäß Anspruch 1.According to the invention, the solution to this problem consists in a vehicle armor component according to claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Panzerungsbauteils sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.Advantageous configurations and developments of the vehicle armor component according to the invention are the subject matter of dependent claims 2 to 9.
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 härteren Metallwerkstoff.The vehicle armor component according to the invention comprises a steel sheet made of armor steel. The steel sheet has a coating connected to the steel sheet on at least one side. This coating consists of a metal material that is harder than armor steel.
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 härteren Metallwerkstoff. Die sehr guten ballistischen Eigenschaften konnten sowohl bei Beschussprüfungen mit Hartkerngeschossen als auch mit Weichkerngeschossen nachgewiesen werden.The vehicle armor component according to the invention has excellent ballistic properties. These result from the combination of the sheet steel made of armor steel with high hardness and strength in connection with the coating made of a metal material that is harder than the armor steel. The very good ballistic properties could be proven in ballistic tests with hard-core bullets as well as with soft-core bullets.
Die Beschichtung ist insbesondere auf der in einem Fahrzeug außenliegenden bzw. nach außen gerichteten Seite des Panzerungsbauteils auf dem Stahlblech vorgesehen.The coating is provided on the sheet steel, in particular, on the side of the armor component that is on the outside in a vehicle or is directed outwards.
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.Practical tests have shown that with a vehicle armor component according to the invention at least the same resistance or fire resistance classes are achieved as with a conventional armor component of the same type without a coating, but the wall thickness of the steel sheet made of armor steel in an armor component according to the invention is between 10% and 35%. in particular by about 20%, can be reduced. The wall thickness reduction is accompanied by a corresponding weight saving. This is advantageous both economically and ecologically for armored vehicles.
Die Beschichtung ist form- und/oder kraftschlüssig mit dem Stahlblech verbunden.The coating is positively and/or non-positively connected to the steel sheet.
Insbesondere ist die Beschichtung eine thermisch aufgespritzte Schicht.In particular, the coating is a thermally sprayed layer.
Die Beschichtung kann auch eine galvanisch aufgebrachte Schicht sein. Eine galvanisch aufgebrachte Schicht bedeutet eine durch Galvanisieren der Oberfläche des Stahlblechs erzeugte Beschichtung. Beim Galvanisieren können chemische und galvanische Verfahren zusammen angewandt werden, um Schichten mit besonderen Eigenschaften zu erzielen.The coating can also be a galvanically applied layer. An electroplated layer means a coating formed by electroplating the surface of the steel sheet. In electroplating, chemical and galvanic processes can be used together to achieve layers with special properties.
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 ebenso wie Wirbelsintern oder elektrostatisches Pulverbeschichten. Die Erfindung schließt auch eine Beschichtung ein, die durch eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) erzeugt ist oder die durch eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) erzeugt ist.A thermally applied layer is produced by coating from the solid, granular or powdered state. Coating includes thermal spray processes (flame, arc, plasma) as well as fluidized bed or electrostatic powder coating. The invention also includes a coating that is created by physical vapor deposition (PVD) or that is created by chemical vapor deposition (CVD).
Die Erzeugung der Beschichtung aus einem gegenüber dem Panzerstahl härteren Metallwerkstoff durch eine physikalische Gasphasenabscheidung schließt insbesondere folgende PVD-Verfahren ein:
- - Thermisches Verdampfen,
- - Elektronenstrahlverdampfen,
- - Laserstrahlverdampfen,
- - Lichtbogenverdampfen,
- - Sputtern (Kathodenzerstäubung).
- - thermal evaporation,
- - electron beam evaporation,
- - laser beam vaporization,
- - arc evaporation,
- - sputtering (cathode sputtering).
Für die Erzeugung der Beschichtung mittels chemischer Gasphasenabscheidung sind nachfolgende CVD-Verfahren besonders geeignet:
- - Plasmaunterstützte Gasphasenabscheidung,
- - Heißdrahtgasphasenabscheidung,
- - Niederdruck-Gasphasenabscheidung,
- - Atmosphärendruck-Gasphasenabscheidung,
- - Metallorganische Gasphasenabscheidung.
- - plasma enhanced chemical vapor deposition,
- - hot wire vapor deposition,
- - low-pressure chemical vapor deposition,
- - atmospheric pressure vapor deposition,
- - Metal-organic vapor deposition.
Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Stahlblech 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.One aspect of the invention provides that the steel sheet has a thickness of 5.0 mm to 10.0 mm. In particular, the thickness of the steel sheet ranges from 7.0 mm to 9.5 mm. Again preferably, the steel sheet has a thickness of between 7.3 mm and 8.4 mm.
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.According to the invention, the coating has a thickness of 0.01 mm to 0.4 mm; the thickness of the coating is particularly preferably between 0.025 mm and 0.25 mm, in particular the coating has a thickness of between 0.05 mm and 0.2 mm executed.
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.The vehicle armor component can be flat. One aspect of the invention provides that the vehicle armor component is three-dimensionally shaped. The shape and geometry are adapted to the use of the armor component in a vehicle.
Das Stahlblech des Fahrzeug-Panzerungsbauteils ist erfindungsgemäß 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.According to the invention, the sheet steel of the vehicle armor component is at least partially hot-formed and press-hardened, in particular is the steel sheet is fully hot formed and press hardened. The armor steel used can therefore be subjected to heat treatment with subsequent quench hardening.
Weiterhin kann das Fahrzeug-Panzerungsbauteil mit einer kathodischen Tauchlack-Beschichtung (KTL) versehen sein. Insbesondere erhält das Fahrzeug-Panzerungsbauteil eine kathodische Tauchlack-Beschichtung nach dem Zusammenbau im Fahrzeug und/oder nach dem Zusammenbau mit weiteren Bauteilkomponenten, insbesondere Panzerungsbauteilkomponenten.Furthermore, the vehicle armor component can be provided with a cathodic dip paint coating (KTL). In particular, the vehicle armor component receives a cathodic dip paint coating after assembly in the vehicle and/or after assembly with other component components, in particular armor component components.
Erfindungsgemäß kommt ein Panzerstahl zur Anwendung, der aus einer Stahllegierung besteht, welche 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
- - Carbon (C) 0.2 - 0.5
- - Manganese (Mn) 0.3 - 2.5
- - Nickel (Ni) 0.5 - 3.0
Die erfindungsgemäß verwendete Stahllegierung weist 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.
- - Silicon (Si) 0.1 - 3.0
- - Phosphorus (P) < 0.05
- - Sulfur (S) < 0.02
- - Aluminum (AI) < 0.08
- - Copper (Cu) < 0.12
- - Molybdenum (Mo) 0.1 - 1.0
- - boron (B) 0.001 - 0.01
- - Nitrogen (N) < 0.05
- - Chromium (Cr) 0.1 - 1.0
- - Titanium (Ti) < 0.1
- - Cobalt (Co) < 2.0
- - Niobium (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.A vehicle armor component made of armor steel from a steel alloy as described above in combination with a coating provided according to the invention has particularly good properties in terms of bullet resistance, in particular also multiple bullet resistance and bullet resistance. In particular, with an armor steel made from the steel alloy used according to the invention in combination with the coating proposed according to the invention, it was possible to achieve an advantageous reduction in the wall thickness of the armor components while ensuring the required resistance and fire resistance classes.
Das Stahlblech weist erfindungsgemäß nach dem Warmformen und Presshärten eine Härte von 380 bis 760 Vickers (HV) auf. Insbesondere liegt die Härte des Stahlblechs in einem Bereich von 475 bis 665 Vickers (HV), bevorzugt beträgt die Härte des Stahlblechs 520 bis 620 Vickers (HV).According to the invention, the steel sheet has a hardness of 380 to 760 Vickers (HV) after hot forming and press hardening. In particular, the hardness of the steel sheet is in a range from 475 to 665 Vickers (HV), preferably the hardness of the steel sheet is 520 to 620 Vickers (HV).
Besonders vorteilhafte Beschussresistenz bzw. eine erhöhte Mehrfachbeschussfähigkeit haben sich gezeigt, wenn die Beschichtung erfindungsgemäß eine Härte von 800 bis 2.000 Vickers (HV) aufweist. Insbesondere liegt die Härte der Beschichtung in einem Bereich zwischen 800 bis 1.600 Vickers (HV). Vorzugsweise weist die Beschichtung eine Härte zwischen 950 bis 1.200 Vickers (HV) auf.Particularly advantageous ballistic resistance and increased multiple ballistic capability have been shown when the coating according to the invention has a hardness of 800 to 2,000 Vickers (HV). In particular, the hardness of the coating is in a range between 800 and 1,600 Vickers (HV). Preferably, the coating has a hardness of between 950 to 1200 Vickers (HV).
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