DE19544824C2

DE19544824C2 - Gezogenes Waffenrohr und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rohres

Info

Publication number: DE19544824C2
Application number: DE19544824A
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl Ing Sabranski; Henning Von Dipl Ing Seidlitz; Ralf-Joachim Dr Ing Herrmann
Original assignee: Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2015-12-02
Also published as: DE19544824A1

Description

Die Erfindung betrifft ein mit Feldern und Zügen versehenes (ge zogenes) Waffenrohr, welches an seinem heckseitigen Ende einen Ladungsraum enthält. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Waffenrohre.

Um die durch die heißen Treibladungsgase verursachte Erosion der Waffenrohre gering zu halten und damit deren Lebensdauer zu er höhen, ist es bekannt, das Innere des in der Regel aus Stahl be stehenden Waffenrohres mit einer Hartmetallschicht, z. B. einer Chromschicht oder einer Chrom enthaltenden Legierungsschicht (Ko balt-Chrom-Wolfram-Legierung), zu versehen.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß insbesondere bei großkali brigen Rohren (Artilleriewaffenrohren, Panzerkanonenrohren etc.) im Mündungsbereich der Rohre ein relativ starker Feldflächenver schleiß aufgrund der Reibung zwischen Geschoß und Rohr auftritt. Die dadurch entstehenden Schäden an der Hartmetallschicht des Rohres bewirken ein Eingravieren des Zug-Feld-Profiles des Rohres in das jeweilige Geschoß, wodurch es zu einer ungewollten Beein flussung des Flugverhaltens der aus diesen Rohren verschossenen Munition kommen kann.

Sowohl aus der DE-OS 20 45 738 als auch aus der US-PS 2,395,044 sind Waffenrohre bekannt, die lediglich in dem Patronenlager und dem sich unmittelbar an das Patronenlager anschließenden Waffen rohrabschnitt mit einer Hartmetallschicht versehen sind, weil vor allem dieser Waffenrohrabschnitt durch die heißen Treibladungsgase erosionsgefährdet ist.

Auch derartige bekannte Waffenrohre weisen die durch die Reibung zwischen Geschoß und Rohr vor allem im Mündungsbereich (2. Rohr hälfte) auftretenden Probleme (Feldflächenverschleiß des Rohres, Zug-Feld-Gravur auf dem jeweiligen Geschoß) auf.

Aus der GB-PS 670 869 ist ein Verfahren zur Härtung gezogener Waffenrohre bekannt. Dabei werden die Oberflächenbereiche des Waffenrohres, die von dem Geschoß bei Schußabgabe berührt werden, in einer Tiefe zwischen 0,01 und 0,6 mm mittels Nitrierung ge härtet.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß die Durch führung der Härtung des Waffenrohres relativ zeitaufwendig ist.

Aus der DE 35 33 541 A1 ist ein Verfahren zur Schaffung einer verschleißhemmenden Oberflächenzone an der Innenfläche eines Zylinders eines Verbrennungsmotors bekannt. Hierzu wird ein Laserstrahl auf einer vorausbestimmten Bahn zu Abschnitten einer ringförmigen Zone des Zylinders geführt, so daß eine Zustands änderung des Materials in diesem Abschnitt der Zone erfolgt und sich dort eine Struktur mit größerer Härte ergibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Waffen rohr anzugeben, bei dem der durch die Reibung zwischen Geschoß und Rohr vor allem im mündungsseitigen Rohrabschnitt auftretende Feld flächenverschleiß gering ist. Ferner soll ein Verfahren zur Her stellung derartiger Waffenrohre angegeben werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Waffenrohres durch die Merk male des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, daß die Felder des Waffenrohres mindestens im mündungsseitigen Bereich bis in eine Tiefe von 0,3 bis 0,5 mm mit Hilfe von Laserstrahlen ober flächengehärtet sind, derart, daß die oberflächengehärteten Rohr abschnitte jeweils eine Härte von mindestens 650 HV aufweisen.

Vorzugsweise sollte sich der oberflächengehärtete Rohrabschnitt mindestens über die Hälfte der Länge des Waffenrohres erstrecken.

Sofern zur Verminderung der durch die Treibladungsgase verursach ten Rohrerosion das jeweilige Waffenrohr im Bereich des Ladungs raumes mit einer zusätzlichen Hartmetallschicht versehen ist, werden zur Verringerung des Feldflächenverschleißes vorzugsweise nur die Felder des Waffenrohres zwischen der Mündung und dem mit dem Hartmetall beschichteten Rohrabschnitt oberflächengehärtet.

Bei Waffenrohren, bei denen beim Schuß der Ladungsabbrand bei re lativ geringem Druck und geringer Temperatur erfolgt, wird häufig auf eine zusätzliche Hartmetallschicht verzichtet, weil der mün dungsseitige Feldverschleiß aufgrund der Reibung zwischen Geschoß und Rohr deutlich größer ist, als die Erosion im ladungsraumnahen Bereich. Bei derartigen Rohren hat es sich als vorteilhaft erwie sen, wenn nicht nur der mündungsseitige Bereich des Waffenrohres oberflächengehärtet wird, sondern zur Verminderung auch der Rohr erosion das gesamte Waffenrohr, gegebenenfalls einschließlich des Ladungsraumes.

Zur Härtung der Feldflächen des mündungsseitigen Rohrabschnittes hat sich insbesondere das Härten mittels Laserstrahlen als geeig net erwiesen, weil die zu härtende Verschleißzone gezielt und kurzzeitig wärmebehandelt werden kann, so daß ein separater Abküh lungsprozeß entfällt und der Werkstückverzug sehr gering ist. Schwer zugängliche Bauteilabschnitte sind bei diesem Verfahren auf einfache Weise mit Hilfe von Spiegeln erreichbar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Waffenrohres, welches nur in einem Teilbereich oberflä chengehärtet ist;

Fig. 2 der mündungsseitige Bereich des in Fig. 1 dargestellten Waffenrohres beim Härten mit Hilfe von Laserstrahlen und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Waffenrohres, welches vollständig oberflächengehärtet ist.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Waffenrohr bezeichnet, welches mit Zügen 2 und Feldern 3 versehen ist und heckseitig einen Ladungsraum 4 aufweist. Das Waffenrohr 1 ist in einem ersten Rohrabschnitt 5, der den Ladungsraum 4 mit umfaßt, mit einer Hartmetallschicht 6 versehen, die z. B. aus einer Chrom-Legie rung besteht. In dem zweiten, sich bis zur Mündung 7 erstrec kenden Rohrabschnitt 8 ist das Waffenrohr 1 bis in eine vor gegebene Oberflächentiefe 9 zwischen 0,3 und 0,5 mm gehärtet.

Die Härtung des Rohrabschnittes 8 erfolgt mit Hilfe von La serstrahlen und wird nachfolgend mit Hilfe von Fig. 2 näher beschrieben. Dabei ist mit 10 ein 5 KW CO₂-Laser bezeichnet, dessen Strahlen 11 mündungsseitig axial in das Waffenrohr 1 geschickt werden. Mit Hilfe eines in dem Waffenrohr 1 gela gerten Spiegels 12 werden die Laserstrahlen 11 umgelenkt, so daß sie senkrecht auf die zu härtenden Feldflächen 3 treffen. Die Feldflächen 3 sind vorzugsweise geschwärzt, um die Re flektion der Laserstrahlen 11 an diesen Rohrflächen zu mini mieren.

Zwischen dem Waffenrohr 1 und dem Spiegel 12 wird eine axiale und eine radiale Relativbewegung (in Fig. 2 durch die Pfeile 13 und 14 angedeutet) derart erzeugt, daß der Brennfleck des Laserlichtes dem Zug-Feld-Verlauf folgt. Durch die Parameter Laserleistung, Brennfleckgröße und Verfahrensgeschwindigkeit werden die Leistungsdichte (10³ bis 10⁵ W/cm³) und die Ein wirkungsdauer und somit die in die Oberflächenschicht des Waffenrohres 1 eingebrachte Energie je Flächeneinheit gesteu ert.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Waffenrohres, bei dem auf eine Hartmetallschicht verzichtet wurde. Statt dessen ist das Waffenrohr über seine gesamte Länge 15 oberflächengehärtet, so daß sich ein durch gehend gehärteter Bereich 16 ergibt (für gleiche Teile wurden in Fig. 3 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gewählt).

Claims

1. Mit Feldern und Zügen versehenes Waffenrohr, welches an seinem heckseitigen Ende einen Ladungsraum (4) enthält, mit den Merkmalen:

a) mindestens im mündungsseitigen Bereich des Waffenrohres (1) sind die Felder (3) bis in eine Tiefe (9) von 0,3 bis 0,5 mm mit Hilfe von Laserstrahlen oberflächengehär tet und
b) die oberflächengehärteten Rohrabschnitte (8, 15) leisen jeweils eine Härte von mindestens 650 HV auf.

2. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oberflächengehärtete Rohrabschnitt (8, 15) sich mindestens über die Hälfte der Länge des Waffenrohres (1) erstreckt.

3. Waffenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Waffenrohr (1) oberflächengehärtet ist.

4. Waffenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Waffenrohr (1), dessen Ladungsraum (4) und/oder dessen an den Ladungsraum (4) angrenzende Rohrabschnitt (5) mit einer Hartmetallschicht (6) versehen ist, nur die Felder (3) des Waffenrohres (1) zwischen der Mündung (7) und dem mit dem Hartmetall (6) beschichteten Rohrabschnitt (8) oberflä chengehärtet sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines mit Feldern und Zügen ver sehenen Waffenrohres, welches an seinem heckseitigen Ende einen Ladungsraum (4) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Felder (3) des Waffenrohres (1) und/oder die Wände des Ladungsraumes (4) mittels eines von der Rohrinnenseite auf die entsprechenden Bereiche gerichteten Laserstrahles gehär tet werden, derart, daß die Härte der entsprechenden Ober flächenbereiche bis in eine Tiefe (9) von 0,3 bis 0,5 mm mindestens 650 HV beträgt.