DE10328156B3 - Method for manufacturing casings or portions of similar forming fragments, involves completely covering or filling free space with metal powder, which then is compacted under high pressure to form single body having same material strength - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Fragmentationsgehäuses für mit Sprengstoffen geladene Gefechtsköpfe durch Anwendung von Pulvermetalltechnik. Die vorliegende Erfindung schließt auch verschiedene Konstruktionen von Fragmentationsgehäusen ein, die in Übereinstimmung mit dieser Technik hergestellt werden. Ein besonderes Merkmal der Fragmentationsgehäuse, wie es in der vorliegenden Erfindung beansprucht wird, besteht darin, daß ihr mit Pulvermetalltechnik erzeugter Haupttragteil oder geformter Teil eine große Menge von Bruchstückkörpern enthält, die an vorbestimmten Orten eingebettet und unterschiedlich verteilt sind und aus einem härteren und schwereren Material als dasjenige erzeugt sind, das für die Hauptmasse des geformten Teils verwendet wird. In diesem Zusammenhang bestehen die Bruchstückkörper vorzugsweise aus schweren Metallkugeln.The present invention relates to a method of manufacturing a sintered fragmentation package for explosives-loaded warheads using powder metal technology. The present invention also includes various constructions of fragmentation housings made in accordance with this technique. A particular feature of fragmentation housings, as claimed in the present invention, is that their powdered metal main support member or molded part contains a large amount of debris embedded and distributed at predetermined locations and of a harder and heavier material are produced as the one used for the bulk of the molded part. In this connection, the fragments preferably consist of heavy metal balls.
Unter Pulvermetalltechnik wird hier verstanden, daß der einstückige Haupttragabschnitt oder geformte Teil vollständig oder teilweise aus einem geeigneten Metallpulver gebildet ist, das zusammengedrückt wird, bis es die gewünschte Form annimmt, und zusammengesintert wird, um ein homogenes Metall zu bilden.By powder metal technology is meant here that the one-piece main support section or molded part is wholly or partly formed from a suitable metal powder which is compressed until it assumes the desired shape and is sintered together to form a homogeneous metal.
Zwei unterschiedliche Verfahren zum Herstellen homogener Metallkörper unter Verwendung von Pulvermetallurgietechnik sind wohlbekannt. Eines der Verfahren wird in der täglichen Sprache als HIP-ing oder heißes isostatisches Drücken (hot isostatic pressing) bezeichnet, was bedeutet, daß das Grundpulvermaterial, das verwendet wird, isostatisch zusammengedrückt wird, während es gleichzeitig gesintert wird, um ein homogenes Metall zu bilden. Das andere Verfahren wird als SIP-ing bezeichnet, was bedeutet, daß das Pulvermaterial zuerst kalt isostatisch komprimiert wird, bis die erwünschte Dichte erreicht wird, wonach die komprimierten Pulverkörnchen in einem getrennten Vorgang gesintert werden, bis ein homogenes Metall geformt wird. Beide diese generellen Verfahren können mit dem Grundkonzept der vorliegenden Erfindung verwendet werden.Two different methods for producing homogeneous metal bodies using powder metallurgy technology are well known. One of the methods is referred to in the daily language as HIP-ing or hot isostatic pressing, which means that the base powder material that is used is isostatically compressed while simultaneously being sintered to form a homogeneous metal , The other method is called SIP-ing, which means that the powder material is first cold isostatically compressed until the desired density is reached, after which the compressed powder granules are sintered in a separate operation until a homogeneous metal is formed. Both of these general methods can be used with the basic concept of the present invention.
Unter der Bezeichnung schweres Metall werden hier in erster Linie Wolframlegierungen hoher Dichte verstanden. Abgereichertes Uran ist ebenfalls in ähnlichen Umständen benutzt worden, wird aber immer noch mit Zweifeln betrachtet, was seine Wirkung auf die Gesundheit während der Behandlung vor der Benutzung als auch irgendwelche radioaktiven Niederschläge nach der Verwendung betrifft.The term heavy metal is understood here primarily tungsten alloys of high density. Depleted uranium has also been used in similar circumstances, but is still considered to be in doubt as to its health effects during pre-use treatment as well as any post-use radioactive fallout.
Wenn sich in der Luft befindende Ziele wie zum Beispiel ein Flugzeug und verschiedene Typen von Raketen unter Verwendung von durch ein Rohr abgefeuerten Geschossen oder eigenen Raketen bekämpft werden, kann man in der Regel nicht darauf zählen, daß ein direkter Treffer auf das Ziel erzielt wird und statt dessen ein nahes Verfehlen ausreichen muß und daß man den mit einer Sprengstoffladung beladenen Gefechtskopf so nahe wie möglich am Ziel explodieren läßt. Damit dies möglich ist, muß der Gefechtskopf mit Näherungszünder oder Aquivalentem versehen sein, der seine Explosion bis zum optimalen Zeitpunkt zum Bekämpfen des Ziels mit Druck und Splittern steuert. In den meisten Fällen wird die größte Wirkung im Ziel von diesem Typ des nahen Verfehlens erreicht, wenn die Sprengstoffladung in einer Fragmentationsumhüllung eingeschlossen ist, die eine große Anzahl von vorgeformten Bruchstückkörpern aufweist. Von schweren Metallkörpern wird nun angenommen, daß sie die besten technischen und wirtschaftlichsten Bruchstückkörper sind, da sie einen hohen Grad der Dichtigkeit haben, und wenn sie in einer Fragmentationshülse eingeschlossen sind, können sie auch eine große Anzahl von Splittern erzeugen. Die schweren Metallkugeln, die mit hoher Geschwindigkeit durch die Explosion des Sprengstoffs herausgeschossen werden, erzeugen eine gute Durchdringung sogar in halbharten Zielen, und zusätzlich ist ihre Größe und damit ihr Streumuster vorbestimmt. Andererseits ist es schwieriger, genau zu bestimmen, wie eine ursprünglich homogene Fragmentationshülse für ein mit Sprengstoff geladenes Geschoß sich auflösen wird, wenn es der Explosion der Sprengstoffladung ausgesetzt wird, und demgemäß wird das so gebildete Splitterstreumuster schwierig zu bestimmen und teilweise zufällig sein. Daher bestand die Erfindung darin, sprengstoffgeladene Geschosse für Luftverteidigung mit einer Fragmentationshülse zu schaffen, die eine große Menge von schweren Metallkugeln enthält, die, wenn der Sprengstoff explodiert, einen Schwarm der schweren Metallkugeln in Richtung auf das Ziel ausstoßen wird. Die Herstellung einer solchen Fragmentationshülse ist jedoch nicht die leichteste Aufgabe, da das Ziel darin besteht, daß die größtmögliche Anzahl von schweren Metallkugeln das Ziel durchringt, und daher ist die Form der Fragmentationshülse ein kritischer Faktor in diesem Zusammenhang. Sogar bei verhältnismäßig einfachen Formen ist dieser Typ von Fragmentationshülse verhältnismäßig problematisch unter Verwendung der gegenwärtig zur Verfügung stehenden Techniken herzustellen.When airborne targets such as an airplane and various types of missiles are fought using tube-fired missiles or missiles, one can not usually count on a direct hit on the target being achieved instead, a close miss must suffice and that the warhead loaded with explosive charge should be exploded as close to the target as possible. For this to be possible, the warhead must be equipped with proximity fuse or equivalent, which controls its explosion to the optimum time to combat the target with pressure and splinters. In most cases, the greatest effect in the target is achieved by this type of close miss when the explosive charge is encased in a fragmentation envelope having a large number of preformed fragment bodies. Heavy metal bodies are now believed to be the best technical and economical fragmentary bodies, since they have a high degree of tightness, and when encased in a fragmentation sleeve can also produce a large number of fragments. The heavy metal balls shot at high speed by the explosion of the explosive create a good penetration even in semi-hard targets, and in addition their size and thus their scattering pattern is predetermined. On the other hand, it is more difficult to determine exactly how an initially homogeneous fragmentation shell for an explosive-charged projectile will dissolve when subjected to the explosion of explosive charge, and accordingly the fragmentation pattern thus formed will be difficult to determine and in part coincidental. Therefore, the invention has been to provide explosive-loaded projectiles for air defense with a fragmentation sleeve containing a large amount of heavy metal balls which, when the explosive explodes, will expel a swarm of heavy metal balls towards the target. However, the production of such a fragmentation sleeve is not the easiest task since the goal is that the largest possible number of heavy metal spheres penetrate the target, and therefore the shape of the fragmentation sleeve is a critical factor in this context. Even with relatively simple shapes, this type of fragmentation sleeve is relatively problematic to make using currently available techniques.
In diesem Zusammenhang beschreibt das
Schließlich beschreibt
Vor mehreren Jahren machten wir verschiedene Versuche, Geschosse zu erzeugen, die mit einem vorfragmentierten Gehäuse versehen sind, in dem Pulvermetallurgietechnik angewendet wurde, die Ergebnisse waren jedoch nicht vollständig zufriedenstellend. Obwohl gegenwärtige konventionelle Pulvermetallurgietechnik verwendet wird, um eine große Anzahl unterschiedlicher Erzeugnisse herzustellen, so ist ein besonderes Problem betroffen, wenn vorfragmentierte Gehäuse hergestellt werden, nämlich, daß die Gehäuse eine große Menge von getrennt erzeugten schweren Metallkugeln von Anfang an enthalten sollen. Das heißt, daß es das Material zwischen den schweren Metallkugeln ist, das sie zusammenhält und dem vorfragmentierten Gehäuse seine äußere Form gibt und das durch Pulvermetallurgietechnik herstellt werden soll, und innerhalb des als eine einzige Einheit ausgebildeten Gehäuses oder geformten Teils sollen die schweren Metallkugeln eingebettet werden.Several years ago, we made various attempts to produce bullets provided with a pre-fragmented casing in which powder metallurgy technology was used, but the results were not completely satisfactory. Although current conventional powder metallurgy technology is used to produce a large number of different products, a particular problem is encountered when producing pre-fragmented packages, namely that the packages are to contain a large amount of separately produced heavy metal balls from the beginning. That is, it is the material between the heavy metal balls that holds them together and gives the pre-fragmented housing its external shape and that is to be made by powder metallurgy technology, and within the single-unit housing or molded part the heavy metal balls are to be embedded ,
Das heißt, daß ein vorfragmentiertes Geschoßgehäuse, das darin eingebettete schwere Metallkugeln enthält, zwei unterschiedliche Materialien aufweist, von denen die schweren Metallkugeln schon vollständig vor der Bildung des als eine Einheit ausgebildeten Gehäuses und der Kompaktierung des Metallpulvers gebildet sind, das dann zusammengesintert wird, um eine einzige homogene Einheit zu bilden. Die größten Schwierigkeiten beim Herstellen von vorfragmentierten Geschoßgehäusen durch Anwendung von Pulvermetallurgietechnik bestehen darin, daß die einzuschließenden Materialien vollständig unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben werden, während die Sinterphase es mit sich bringt, daß der gesamte vorgeformte Körper auf die Sintertemperatur der Pulverkomponente erhitzt werden muß. Bei früheren Versuchen, vorfragmentierte Gehäuse durch Anwendung der Pulvermetallurgietechnik zu erzeugen, war die Häufigkeit von Schrumpfrissen in den Gehäusen so hoch, daß sie, soweit uns dies bekannt ist, niemals auf dem Markt erschienen sind.That is, a pre-fragmented bullet casing containing heavy metal balls embedded therein has two different materials, of which the heavy metal pellets are already fully formed prior to formation of the unitary housing and compaction of the metal powder, which is then sintered together to form a single homogeneous unit. The greatest difficulty in fabricating pre-fragmented shell casings by using powder metallurgy technology is that the materials to be encapsulated will have completely different coefficients of expansion, while the sintering phase entails heating the entire preformed body to the sintering temperature of the powder component. In previous attempts to produce pre-fragmented packages using powder metallurgy technology, the frequency of shrinkage cracks in the packages was so high that, as far as we know, they never appeared on the market.
Früher geprüfte Techniken auf diesem Gebiet sind im schwedischen Patent
Falls wir uns nicht sehr irren, müssen die Erfinder, die für
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein verbessertes pulvermetallurgisches Verfahren zum Herstellen von Fragmentationshülsen oder Teilen derselben, die große Mengen von schweren Metallkugeln aufweisen, die in der Hülse in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Muster verteilt sind und für Verwendung in mit Sprengstoffen geladenen Gefechtsköpfen vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung schließt auch ein vorfragmentiertes Gehäuse ein, das in Übereinstimmung mit diesem Verfahren hergestellt worden ist.The present invention now relates to an improved powder metallurgical method for making fragmentation sleeves or parts thereof having large amounts of heavy metal balls distributed in the sleeve in accordance with a predetermined pattern and intended for use in explosive-charged warheads. The present invention also includes a pre-fragmented housing made in accordance with this method.
Ein besonderer Vorteil, der aus der Verwendung des Verfahrens, wie es in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, gewonnen wird, besteht darin, daß es die Herstellung von Fragmentationshülsen ermöglicht, die unterschiedliche Bruchstückabmessungen haben, die innerhalb unterschiedlicher Abschnitte eines mehr oder weniger zylindrischen vorfragmentierten Gehäuses enthalten sind. Dies bedeutet, daß das Verfahren es zum Beispiel ermöglichen würde, daß ein rotierendes Projektil, das sich entlang einer Bahn in Richtung des Ziels bewegt und mit einer Fragmentationshülse versehen ist, die eingebaute Explosionsladung des Gefechtskopfes bei einer besonderen Drehstellung zur Explosion zu bringen, wo die Bruchstückkörper, die am besten für den fraglichen Zieltyp geeignet sind, zum Ziel ausgestoßen werden. Der Vorteil mit diesem Typ von Projektil, das unterschiedlich abgemessene Bruchstückkörper enthält, die innerhalb unterschiedlicher Abschnitte von dessen eigenem äußeren Umfang enthalten sind, besteht darin, daß erst sehr nahe dem Ziel entschieden werden kann, welche Bruchstückkörper die beste Wirkung auf das Ziel haben würden. In diesem Zusammenhang bietet die besondere Notwendigkeit, immer die gegenwärtige Rollstellung des Projektils zu kennen, keinerlei Schwierigkeiten für die heutige Sensortechnik.A particular advantage to be gained from the use of the method as described in the present invention is that it enables the production of fragmentation sleeves having different fragment dimensions located within different sections of a more or less cylindrical pre-fragmented housing are included. This means that the method would allow, for example, a rotating projectile moving along a path towards the target and provided with a fragmentation sleeve to explode the built-in explosive charge of the warhead at a particular rotational position where the Fragments best suited to the type of target in question are ejected to the target. The advantage with this type of projectile, containing differently sized fragment bodies contained within different portions of its own outer circumference, is that it can not be decided very close to the objective which fragmentary bodies would have the best effect on the target. In this context, the special need to always know the current rolling position of the projectile, no difficulties for today's sensor technology.
Ein weiteres Verfahren für Verwendung dieses Typs von Fragmentationsgehäuse, das unterschiedliche Abschnitte aufweist, die unterschiedlich bemessene oder in irgendeiner anderen Weise sich unterscheidende Bruchstückkörper enthält, ist die Anwendung in flossenstabilisierten, rollstabilen, fliegenden Projektilen, wo der Typ von Fragmentationsgehäuse, das verwendet werden soll, für Verwendung gegen ein erwartetes Ziel ausgewählt werden kann. Another method of using this type of fragmentation housing having different sections containing differently sized or otherwise differing fragment bodies is the use in fin stabilized, roll stable, flying projectiles where the type of fragmentation housing to be used is can be selected for use against an expected target.
Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein Herstellungsverfahren bietet, das die Herstellung von Fragmentationshülsen ermöglicht, in denen die schweren Metallkugeln frei von Berührung miteinander in einem durch Pulvermetalltechnik erzeugten Hauptabschnitt oder geformten Teil angeordnet sind, der wiederum die äußere Form der Fragmentationshülse bildet und weiter bearbeitet werden kann. Da die schweren Metallkugeln, die als Bruchteilkörper verwendet werden, frei von Berührung miteinander im mit Pulvermetalltechnik erzeugten geformten Teil angeordnet sind, kann sich das Material des geformten Teils während des Sinterns und Kühlens des Metalls unabhängig vom Metall der schweren Metallkugeln bewegen, wodurch die Vermeidung von Rissen aufgrund von Schrumpfen in dem homogenen Material nach dem Sintern des Pulvermaterials verhindert wird.Another characteristic feature of the present invention is that it provides a manufacturing method which enables the production of fragmentation sleeves in which the heavy metal balls are arranged free of contact with each other in a powdered metal main portion or molded part, which in turn forms the outer shape of the Fragmentation sleeve forms and can be further processed. Because the heavy metal spheres used as a fractional body are arranged free of contact with each other in the molded part formed by powder metal technology, the material of the molded part may move independently of the metal of the heavy metal balls during sintering and cooling of the metal, thereby avoiding Cracks due to shrinkage in the homogeneous material after sintering of the powder material is prevented.
Wenn das Herstellungsverfahren, das für die vorliegende Erfindung kennzeichnend ist, angewendet wird, wird der gewünschte Ort der schweren Metallkugeln, die völlig frei von Berührung miteinander in dem noch zu sinternden Metallpulverhäuse eingebettet sind, zuerst mit Hilfe einer Haltevorrichtung definiert, wonach die schweren Metallkugeln mit einem geeigneten Metallpulver umgeben werden, vorzugsweise Stahlpulver, das dann kompaktiert und gesintert wird, um einen homogenen einstückigen geformten Teil zu bilden, der, falls notwendig, in die gewünschte Form und auf die gewünschte Meßgenauigkeit konventionell bearbeitet werden kann. Durch Verwendung des Verfahrens, wie es in der vorliegenden Erfindung definiert wird, wird das Auftreten von Wärmerissen im Material, die während und in Verbindung mit dem Sintern des Metallpulvers und anschließendem Abkühlen erzeugt werden, vermieden.When the manufacturing method which is characteristic of the present invention is applied, the desired location of the heavy metal balls embedded completely free of contact with each other in the metal powder housing still to be sintered is first defined by means of a holding device, followed by the heavy metal balls a suitable metal powder, preferably steel powder, which is then compacted and sintered to form a homogeneous one-piece molded part, which can be conventionally machined to the desired shape and accuracy, if necessary. By using the method as defined in the present invention, the occurrence of heat cracks in the material generated during and in conjunction with the sintering of the metal powder and subsequent cooling is avoided.
Bei der Herstellung kann das in der vorliegenden Erfindung beanspruchte Verfahren in drei Stufen aufgeteilt werden, von denen die erste das Definieren des gewünschten Ortes der schweren Metallkugeln relativ zueinander unter Verwendung einer Festhalteeinrichtung beinhaltet. Die Festhalteeinrichtung kann auf mehrere unterschiedliche Arten ausgebildet sein, eine Variante besteht jedoch darin, daß ihr Grundteil mit derselben Anzahl von Führungshohlräumen versehen ist, wie es Bruchstückkörper oder Teile davon gibt, wie es sie nach der Vervollständigung geben wird. Die genannten Führungshohlräume oder Führungsmittel sollen auf diese Weise die Orte der Bruchstückkörper relativ zueinander definieren, obwohl sie nur einen kleinen Teil jedes Bruchstückkörpers berühren sollen, wenn diese an ihrem beabsichtigten Ort im Traghauptabschnitt oder geformten Teil angeordnet sind. Auf diese Weise bleibt ein großer Teil der äußeren Oberfläche jedes Bruchstückkörpers frei von Berührung, und vorzugsweise mehr als die Hälfte seines Volumens ist frei, durch das Pulvermetall umgeben zu werden, das verwendet wird, den geformten Teil während der nachfolgenden Herstellungsstufe zu erzeugen. Anders gesagt soll das Metallpulver in ausreichender Menge hinzugefügt werden, um den Raum zwischen der Festhalteeinrichtung und den schweren Metallkugeln und auch zwischen und über den schweren Metallkugeln vollständig zu einer vorbestimmten Höhe über dem Grundteil der Festhalteeinrichtbung zu füllen, wonach diese ursprüngliche Schicht aus Metallpulver kompaktiert wird, um eine einzige homogene Einheit zu bilden, woraufhin dann die Festhalteeinrichtung entfernt wird. Während es in der Festhalteeinrichtung ist, kann das Metallpulver mechanisch kompaktiert werden, isostatisch oder halbisostatisch, und auf diese Weise kann eine weitere Ausbildung der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise verwendet werden, indem eine verhältnismäßig dicke Gummimatte als Druckausgleicher verwendet wird, um eine gleichförmige Verteilung von Kompression auf das gesamte Volumen des Metallpulvers sicherzustellen.In manufacturing, the method claimed in the present invention may be divided into three stages, the first of which involves defining the desired location of the heavy metal balls relative to one another using a retainer. The retainer may be formed in several different ways, but one variant is that its base is provided with the same number of guide cavities as there are fragmentary bodies or parts thereof as they will after completion. The said guide cavities or guide means are intended in this way the places of Define fragment bodies relative to each other, although they should touch only a small part of each fragmentary body, when they are arranged at their intended location in the supporting main portion or molded part. In this way, a large part of the outer surface of each fragment body remains free of contact, and preferably more than half of its volume is free to be surrounded by the powder metal used to produce the molded part during the subsequent production stage. In other words, the metal powder should be added in sufficient quantity to completely fill the space between the retainer and the heavy metal balls and also between and over the heavy metal balls to a predetermined height above the base of the retainer, after which this original layer of metal powder is compacted to form a single homogeneous unit, after which the retaining device is removed. While in the retainer, the metal powder may be mechanically compacted, isostatic or semi-isostatic, and thus another embodiment of the present invention may be advantageously used by using a relatively thick rubber mat as a pressure equalizer to provide a uniform distribution of compression to ensure the entire volume of the metal powder.
Irgendeine Tendenz der Bruchstückkörper, die beabsichtigten Orte in der Festhalteeinrichtung vorzeitig zu verlassen, kann durch Anwendung eines Klebemittels verhindert werden, das keine größere Klebekraft hat, als eine solche, die anschließendes Entfernen der Festhalteeinrichtung verhindern würde.Any tendency of the fragment bodies to prematurely leave the intended locations in the retainer can be prevented by using an adhesive having no greater adhesive power than one which would prevent subsequent removal of the retainer.
Außerdem kann das Anhaften des Pulvermetalls an den Bruchstückkörpern mit einer für diesen Zweck geeigneten Substanz verbessert werden. Das gesamte Verfahren beruht darauf, daß es möglich ist, die Festhalteeinrichtung zu entfernen, ohne die Bruchstückkörper von ihren beabsichtigten Orten in der zusammengedrückten Metallpulvermasse zu stören.In addition, the adherence of the powder metal to the fragment bodies can be improved with a substance suitable for this purpose. The entire process is based on the ability to remove the retainer without disturbing the fragment bodies from their intended locations in the compressed metal powder mass.
Nach dieser ersten Pulvermetallkompressionsstufe besteht nun Zugang zu einem einstückig geformten Teil, in dem die Orte der schweren Metallkugeln deutlich fixiert sind und wo die schweren Metallkugeln auch völlig frei sind von Berührung miteinander innerhalb des aus Metallpulver geformten Teils und wo nur der Teil der schweren Metallkugel, der in direkter Berührung mit der Festhalteeinrichtung gewesen ist, von dem ersten aus komprimiertem Pulvermetall geformten Teil vorsteht. Der nächste Schritt beim Verfahren, wie es in der vorliegenden Erfindung beansprucht wird, besteht darin, die Festhalteeinrichtung zu entfernen und dann diejenigen Teile der schweren Metallkugel, die vorher in direkter Berührung mit der Festhalteeinrichtung waren, mit einer Schicht von Metallpulvermasse vorbestimmter Tiefe zu bedecken, wonach sie auch, wie dies vorher beschrieben worden ist, isostatisch, halbisostatisch oder mechanisch in ähnlicher Weise komprimiert wird, um einen einzigen einstückig geformten Teil zu bilden.After this first powder metal compression step, there is now access to an integrally molded part in which the locations of the heavy metal balls are clearly fixed and where the heavy metal balls are also completely free of contact with each other within the metal powder formed part and where only the heavy metal ball part which has been in direct contact with the retainer, projecting from the first part formed of compressed powder metal. The next step in the method as claimed in the present invention is to remove the retainer and then to cover those portions of the heavy metal ball that were previously in direct contact with the retainer with a layer of powdered metal mass of predetermined depth. after which, as previously described, it is also isostatically, semi-isostatically or mechanically compressed in a similar manner to form a single integrally molded part.
Während dieser zweiten Metallpulverkompression ist es vorteilhaft, eine feste Oberfläche zu verwenden, um Widerstand für den vorher komprimierten Pulvermetallkörper zu schaffen. Die zweite Hinzufügung des Metallpulvers/Metallpulverkompressionsschritts kann auch an einzelnen oder mehreren vorhergeformten Einheiten durchgeführt werden, die während des ersten Pulvermetallkompressionsschritts erzeugt worden sind. Wenn während des zweiten Schritts mehrere Einheiten, die in Übereinstimmung mit dem ersten Schritt hergestellt sind, wie dies in der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, weiterbearbeitet werden soll, dann ist es diese zweite komprimierte Metallpulvermasse, die die verschiedenen Einheiten bis zu und einschließlich dem Sinterschritt vereinen wird. Das Ergebnis der zweiten Metallpulverkompression wird ein halbfertiges Metallpulver sein, das eingebettete Bruchstückkörper in Form von schweren Metallkörpern an vorbestimmten Orten enthält. Das Halbfabrikat von Metallpulver, das eine gewisses Ausmaß der Handhabung vertragen kann, wird dann dem Sintern unterworfen, das das äußerst stark komprimierte Metallpulver in einen homogenen geformten Metallteil umwandelt, innerhalb dem die Bruchstückkörper in Form von schweren Metallkugeln in ihren vorbestimmten Abständen voneinander eingebettet sind. Nach Vervollständigung des Sintervorgangs wird das vorfragmentierte Gehäuse, wie es in der vorliegenden Erfindung definiert ist, in die gewünschten inneren und äußeren Formen bearbeitet, indem normale konventionelle Metallbearbeitungsverfahren angewendet werden. Die Verwendung von Metallpulver, das in dem Verfahren verwendet wird, wie es in der vorliegenden Erfindung definiert wird, wird hier nicht im Detail behandelt, da die Wahl des Metallpulvers auf konventionellen Pulvermetallurgiekenntnissen beruht. Was das Verfahren des Kompaktierens des Metallpulvers, das bei beiden Puvlermetallkompressionsschritten verwendet wird, wie sie in der vorliegenden Erfindung definiert sind, betrifft, so kann es wie oben erwähnt isostatisch, halbisostatisch und/oder mehr oder weniger mechanisch durchgeführt werden, und was das Sintern am Ende betrifft, so kann dies als ein getrennter Endverfahrensschritt durchgeführt werden oder in einem heißen isostatischen kombinierten Kompressions- und Sinterschritt eingeschlossen sein.During this second metal powder compression, it is advantageous to use a solid surface to provide resistance to the previously compressed powder metal body. The second addition of the metal powder / metal powder compression step may also be performed on single or multiple preformed units created during the first powder metal compression step. If, during the second step, several units made in accordance with the first step, as described in the present invention, are to be further processed, then it is this second compressed metal powder mass comprising the various units up to and including the sintering step will unite. The result of the second metal powder compression will be a semi-finished metal powder containing embedded fragments in the form of heavy metal bodies at predetermined locations. The semi-finished metal powder, which can tolerate some degree of handling, is then subjected to sintering, which converts the highly compressed metal powder into a homogeneous shaped metal part within which the broken bodies are embedded in their predetermined distances from one another in the form of heavy metal spheres. Upon completion of the sintering operation, the pre-fragmented housing, as defined in the present invention, is machined to the desired internal and external shapes using standard conventional metalworking techniques. The use of metal powder used in the process as defined in the present invention will not be discussed in detail here, as the choice of metal powder is based on conventional powder metallurgy knowledge. As for the method of compacting the metal powder used in both powder metal compression steps as defined in the present invention, as mentioned above, it may be carried out isostatically, semi-isostatically and / or more or less mechanically, and sintering at This may be done as a separate final process step or included in a hot isostatic combined compression and sintering step.
Im Rahmen der obigen grundliegenden Prinzipien kann das in der vorliegenden Erfindung beschriebene Verfahren bei seiner praktischen Ausübung dadurch verändert werden, daß die einfachste Variante diejenige ist, die es beinhaltet, Fragmentationsgehäuse oder Teile desselben herzustellen, wobei eine mehr oder weniger flache oder leicht kuppelförmige Geometrie verwendet wird, und die durch die vertikale Kompression von primär horizontalen Schichten von Metallpulver erzeugt werden können.Within the scope of the above basic principles, the method described in the present invention can be used in its practical Exercise may be altered by the simplest variant being that which involves making fragmentation casings or parts thereof, using a more or less flat or slightly domed geometry, and which may be created by the vertical compression of primarily horizontal layers of metal powder ,
Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, daß sein Grundprinzip verschiedene Varianten von herzustellendem vorfragmentierten Gehäuse ermöglicht. Zum Beispiel ist es möglich, direkt ein vorfragmentiertes röhrenförmiges Gehäuse herzustellen, dies erfordert jedoch aber eine beträchtlich komplexere Festhalteeinrichtung oder irgendeine andere Hilfe, das bzw. die die schweren Metallkugeln an ihrem Ort halten kann, bis das Metallpulver ein ausreichend hohes Ausmaß von Kompaktierung erreicht hat.A characteristic feature of the present invention is that its basic principle enables different variants of pre-fragmented housing to be manufactured. For example, it is possible to make a directly pre-fragmented tubular housing, but this requires a considerably more complex retention device or some other aid that can hold the heavy metal balls in place until the metal powder has reached a sufficiently high degree of compaction ,
Als einfache Richtlinien kann gesagt werden, daß es schwierig ist, nur unter Verwendung von Schwerkraft und einfachen Führungshohlräumen während dem ersten Hinzufügen von Metallpulver/dem Metallpulverkompressionsschritt die schweren Metallkugeln an ihrem Ort zu halten, wenn die Oberfläche des geformten Teils mehr als 30° relativ zur horizontalen Oberfläche geneigt ist.As a simple guideline, it can be said that it is difficult to hold the heavy metal balls in place using only the force of gravity and simple guide cavities during the first metal powder / metal powder compression step when the surface of the molded part is more than 30 ° relative to horizontal surface is inclined.
Eine weitere Hilfe zum Halten der schweren Metallkugeln an ihrem Ort an einer Oberfläche mit einer übermäßigen Neigung ist zum Beispiel ein Klebemittel, das ausreichende Klebeeigenschaften hat, um die schweren Metallkugeln während des ersten Schritts an ihrem Ort zu halten, während es ermöglicht wird, daß die Festhalteeinrichtung vor Schritt zwei entfernt wird. Eine weitere Variante wäre es, die schweren Metallkugeln an ihren ursprünglichen Orten in der Festhalteeinrichtung unter Verwendung eines Heißklebemittels zu fixieren, das seine Klebewirkung nach begrenzter Erhitzung verliert.Another aid for holding the heavy metal balls in place on a surface having excessive inclination is, for example, an adhesive having sufficient adhesive properties to hold the heavy metal balls in place during the first step while allowing the heavy metal balls to be held in place during the first step Retainer is removed before step two. Another variant would be to fix the heavy metal balls at their original locations in the retainer using a hot melt adhesive that loses its adhesive effect after limited heating.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung kann ein röhrenförmiges oder kugelförmiges vorfragmentiertes Gehäuse oder in irgendeiner anderen komplexen Form über mehrere gewölbte, konvexe oder konkave oder sonstige einstückig geformte horizontal angeordnete Teil erzeugt werden, die mit der zweiten Hinzufügung von Metallpulver/dem Metallpulverkompressionsschritt vereinigt werden, während bis jetzt die Herstellung der Teile einzeln durchgeführt wurde. Der begrenzende Faktor für die einfachste Variante der vorliegenden Erfindung ist, wenn die schweren Metallkugeln nicht mehr an ihren beabsichtigten Orten auf der mehr oder weniger horizontal angeordneten Festhalteeinrichtung verbleiben. Wie dies bereits erwähnt wurde, muß mehr als die Hälfte jeder der schweren Metallkugel aus der Festhalteeinrichtung herausragen, so daß das Metallpulver ihren Ort in allen Richtungen fixiert, wodurch erreicht wird, daß sie vollständig frei von Berührung miteinander in dem kompaktierten Materialpulver angeordnet sind. Für diese erste Variante kann die Festhalteeinrichtung allgemein die Form einer verhältnismäßig einfachen Scheibe mit einem Lochmuster oder eine Scheibe mit einer Anzahl von Führungshohlräumen für die schweren Metallkugeln haben, wobei eine Kugel in jeden Führungshohlraum eingesetzt wird.In accordance with another variant of the present invention, a tubular or spherical pre-fragmented housing or in any other complex shape may be created over a plurality of domed, convex, or concave, or otherwise integrally formed, horizontally disposed portions that combine with the second metal powder / metal powder compression step addition while, until now, the parts have been manufactured individually. The limiting factor for the simplest variant of the present invention is when the heavy metal balls no longer remain at their intended locations on the more or less horizontally disposed retainer. As already mentioned, more than half of each of the heavy metal balls must protrude from the retainer so that the metal powder fixes its location in all directions, thereby causing them to be completely free of contact with each other in the compacted material powder. For this first variant, the retainer may generally take the form of a relatively simple disk with a hole pattern or a disk with a number of guide cavities for the heavy metal balls, with one ball inserted into each guide cavity.
Bei einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung ist die Festhalteeinrichtung auf solche Weise ausgebildet, daß die schweren Metallkugeln in ihren Führungslöchern oder Hohlräumen durch Saugwirkung gehalten werden können. Die Saugkraft, die entsprechend dieser Variante der vorliegenden Erfindung an ihrem Ort hält, muß ausreichend sein, die Schwerkraft zu überwinden. Wenn zum Beispiel röhrenförmige Fragmentierungskörper mit schweren Metallkugeln gebildet werden, beginnen wir mit einem Befestigungseinrichtungszylinder, der die gewünschte Form hat und mit einer großen Anzahl von Löchern versehen ist, die durch die Wand der Zylinder gebohrt sind, wobei jedes Loch in Kontakt mit einer Saugquelle ist, die eine schwere Metallkugel an sich und an jede der Öffnungen der Löcher anzieht, was bedeutet, daß der Zylinder vertikal angeordnet werden kann und auf der Seite, an der die schweren Metallkugeln angesaugt sind, durch eine gegenüberliegende Wand umgeben oder innen durch eine solche ergänzt sein kann, die aus einem verhältnismäßig steifen, jedoch flexibeln Material wie zum Beispiel einer steifen Gummimatte hergestellt ist, wobei der Raum zwischen dieser neuen Wand und der Festhalteeinrichtung mit Metallpulver um und über die schweren Metallkugeln gefüllt wird, woraufhin anschließend das Pulvermaterial komprimiert wird, so daß die Kugeln in der Schicht von Pulvermaterial eingebettet sind. In diesem Zusammenhang wird die Komprimierung des Metallpulvers vorzugsweise halbisostatisch durchgeführt, woraufhin dann die flexible Materialwand, über die der Druck des Metallpulvers in diesem ersten Schritt ausgeübt wurde, entfernt wird und durch eine feste Halteeinrichtung ersetzt wird, während die Festhalteeinrichtung durch denselben Typ von steifem aber flexiblem Material ersetzt wird, wie es im ersten Herstellungsschritt benutzt wurde, und in einer Entfernung von der Pulveroberfläche, die ebenfalls während der ersten Stufe komprimiert wurde, was ausreichend Raum für die verbleibende erforderliche Menge von Metallpulver schafft, das hinzugefügt und dann komprimiert wird, so daß sogar die übrigbleibenden Teile der Bruchteilkörper vollständig bedeckt werden, wonach dann der so erzeugte Pulvermetallkörper für das Sintern und möglicherweise nachfolgende Endbearbeitung durch konventionelle Mittel bereit ist.In a further variant of the present invention, the retaining device is designed in such a way that the heavy metal balls can be held in their guide holes or cavities by suction. The suction force, which holds in place according to this variant of the present invention, must be sufficient to overcome the force of gravity. For example, when tubular fragmentation bodies are formed with heavy metal balls, we start with a fastener cylinder having the desired shape and provided with a large number of holes drilled through the wall of the cylinders, each hole being in contact with a suction source which attracts a heavy metal ball per se and to each of the openings of the holes, which means that the cylinder can be arranged vertically and surrounded on the side on which the heavy metal balls are sucked in, or complemented by an opposite wall which is made of a relatively stiff but flexible material such as a stiff rubber mat, the space between this new wall and the retainer being filled with metal powder around and over the heavy metal balls, after which the powder material is compressed, then that the balls embedded in the layer of powder material. In this connection, the compression of the metal powder is preferably carried out semi-isostatically, whereupon the flexible material wall, over which the pressure of the metal powder was applied in this first step, is removed and replaced by a fixed holding device, while the holding device is by the same type of rigid but flexible material, as used in the first manufacturing step, and at a distance from the powder surface which has also been compressed during the first stage, leaving sufficient space for the remaining required amount of metal powder to be added and then compressed, so that even the remaining parts of the fractional bodies are completely covered, after which the powder metal body thus produced is ready for sintering and possibly subsequent finishing by conventional means.
Das beschriebene Verfahren kann auch abgewandelt werden, so daß der erste Schritt primär horizontal durchgeführt wird, wonach horizontal erzeugte Module des ersten Schritts oder Pulverbruchstückkörperteile kombiniert werden, um eine einstückige Einheit zu bilden, die durch Pulver umgeben ist, das zum Bilden einer zweiten Schicht von Pulver komprimiert ist, das den resultierenden Körper zusammenhält, bis der Sintervorgang vervollständigt ist.The described method can also be modified so that the first step is primary is performed horizontally, after which horizontally generated modules of the first step or powder fragment body parts are combined to form an integral unit surrounded by powder compressed to form a second layer of powder that holds the resulting body together until the sintering process completes is.
Die vorliegende Erfindung wird in den nachfolgenden Ansprüchen definiert und soll nun detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:The present invention is defined in the following claims and will now be described in greater detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Um den Sektor des vorfragmentierten Geschoßgehäuses
Nachdem der so hergestellte Pulverkörper
Mit den in den
Der in
Die
Die Ausrüstung, die zur Herstellung dieser Variante der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, wird komplizierter sein. Um die Figur nicht im Detail verwirrend zu machen, sind Details nur innerhalb von einem von drei identischen Sektorelementen in der jeder Figur gezeigt worden.The equipment required to make this variant of the present invention will be more complicated. In order not to confuse the figure in detail, details have only been shown within one of three identical sector elements in each figure.
In der Praxis ist es auch günstig, die Herstellung eines Sektors zur Zeit zu betreiben, von denen jeder durch eine Festhalteeinrichtung
Demgemäß erfordert die Festhalteeinrichtung
Sobald, wie die Pulverschicht selbsttragend ist, werden der isostatische Druck P2, die röhrenförmige Einheit
Im Falle der Variante, die in
Wie ebenfalls in dieser Figur gezeigt ist, werden große Mengen von Metallpulver außerhalb der konkaven Abschnitte des Gehäuses
In Übereinstimmung mit dem allgemeinen Verfahren, wie es nun beschrieben worden ist, haben im Kontext von
Nach Beendigung des Sinterungsvorgangs kann das vervollständigte Fragmentierungsgehäuse in die gewünschte Form und gewünschten Abmessungen mit Hilfe von Druck oder einem anderen konventionellen Metallverformungsverfahren vervollständig werden. Das Äußere des Fragmentierungsgehäuses kann zum Beispiel in seine gewünschte Enddimensionen in einer Kalibrierungseinrichtung gedrückt werden.Upon completion of the sintering process, the completed fragmentation housing may be completed to the desired shape and dimensions by pressure or other conventional metal forming process. For example, the exterior of the fragmentation housing may be pressed into its desired final dimensions in a calibration device.
Eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung beruht darauf, mehrere Fragmentierungsgehäuseabschnitte wie oben beschrieben zu erzeugen, die aber miteinander verbunden werden, während sie sich noch im Pulverzustand befinden, und dann in einem dritten Kompaktierungsschritt gedrückt werden, um eine einzige Einheit zu werden, woraufhin dann das Pulvermaterial gesintert wird, um ein homogenes Metall zu werden. Diese Variante erleichtert die Herstellung von Fragmentierungsgehäusen, die mehrere Schichten von Fragmentierungskörpern enthalten.A further variant of the present invention is based on producing a plurality of fragmentation housing sections as described above, but which are joined together while still in the powder state, and then pressed in a third compaction step to become a single unit, after which Powder material is sintered to become a homogeneous metal. This variant facilitates the preparation of fragmentation housings containing multiple layers of fragmentation bodies.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003128156 DE10328156B3 (en) | 2003-06-16 | 2003-06-16 | Method for manufacturing casings or portions of similar forming fragments, involves completely covering or filling free space with metal powder, which then is compacted under high pressure to form single body having same material strength |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE10328156B3 true DE10328156B3 (en) | 2014-03-13 |
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ID=50153577
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Citations (4)
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-
2003
- 2003-06-16 DE DE2003128156 patent/DE10328156B3/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20141215 |
|
R071 | Expiry of right |