DE19724847A1

DE19724847A1 - Liderungssystem für Artilleriewaffen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19724847A1
Application number: DE1997124847
Authority: DE
Inventors: Gert Schlenkert; Rolf Bartolles; Helmut Isgen; Seidlitz Henning Von
Original assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: GB2326222A; NO981487D0; ITMI981259A1; NO981487L; GB9812155D0; DE19724847B4; GB2326222B; JPH1114297A; NL1009393C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Liderungssystem für Artillerie waffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der artiger Liderungssysteme.

Ein Liderungssystem für Artilleriewaffen ist aus der DE 40 06 215 A1 bekannt. Es besteht im wesentlichen aus einem Boden ring, einem Liderungsring sowie einem Verschlußeinsatz und soll die heckseitige Abdichtung des Waffenrohres gegen die beim Schuß entstehenden Pulvergase sicherstellen. Im Hinblick auf die hohen beim Schuß auftretenden Belastungen sind die Liderungssystemteile in der Regel aus Stahl gefertigt.

Im Gegensatz zu patronierter Munition, bei der die jeweilige Patronenhülse das Waffenrohr heckseitig gegen Pulvergase in der Regel nur einmal abdichten muß, erfolgt die Abdichtung bei Artilleriewaffen durch das Liderungssystem für eine Viel zahl von Schüssen. Da die Liderungssystemteile den Pulver gasen und -rückständen direkt ausgesetzt sind, unterliegen sie hohen thermischen, korrosiven, abrasiven und im Falle von Durchbläsern (d. h. einem punktuellen Entweichen der heißen Pulvergase zwischen dem Liderungsring und dem Verschlußein satz) auch erosiven Belastungen. Durch die Pulvergase und -rückstände werden die Oberflächen der Liderungssystemteile stark korrosiv und abrasiv angegriffen, so daß sich relativ schnell eine narbige Oberflächenstruktur ergibt, an der die Pulverrückstände gut anhaften und ein Auftreten von Durchblä sern fördern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Liderungssystem für eine Waffe anzugeben, bei dem Aufrau hungen an den Oberflächen der Liderungssystemteile - und damit Durchbläser - auch bei hohen Drücken und Schußfolgen weitge hend vermieden werden. Ferner soll ein Verfahren zur Herstel lung eines derartigen Liderungssystems offenbart werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Liderungssystems durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Weitere vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteran sprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Liderungssystemteile mindestens in den Oberflächenbereichen mit einem geeigneten Beschichtungswerkstoff zu versehen, die beim Schuß die Dichtflächen darstellen. Als Beschichtungs werkstoffe haben sich Hartstoffe, wie Chromnitrid (CrN), Ti tannitrid (TiN), Titancarbonnitrid (TiCN), Titanaluminiumni trid oder eine Kombination dieser Werkstoffe bewährt.

Das erfindungsgemäße Liderungssystem weist den großen Vorteil auf, daß die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des Systems gegenüber bekannten Liderungssystemen wesentlich erhöht wird, so daß ein zeitaufwendiger Wechsel des Bodenringes und/oder des Verschlußeinsatzes nur sehr selten erforderlich ist.

Außerdem ergeben sich durch die relativ dünne Beschichtung (2-5 µm) keine Passungsprobleme.

Schließlich hat sich gezeigt, daß die Hartstoffbeschichtungen leicht zu reinigen sind und durch die Reinigung nicht abge rieben werden.

Vorteilhafterweise erfolgt die Beschichtung der Oberfläche des jeweiligen Liderungssystemteiles durch eine Dampfabschei dung der Beschichtungswerkstoffe. Derartige Beschichtungs techniken sind auch unter den Bezeichnungen PVD- (physical vapour deposition) oder CVD- (chemical vapour deposition) Verfahren bekannt. Das Abscheiden der Hartstoffe, Metalle, Legierungen oder Keramiken erfolgt bei Temperaturen zwischen 200°C und 650°C.

Mit diesen an sich bekannten Verfahren (vgl. z. B. K. Reichel, "Beschichtungen aus der Dampfphase: Eine Einführung", in:
H.D. Steffens und W. Brandl, "Moderne Beschichtungsverfah ren", DGM Verlag, 1992, Seiten 225-228) werden Beschichtungen auch auf bereits vergüteten Stählen ohne Härteverluste und Verzug möglich. Eine Veränderung des Grundwerkstoffes findet dabei nicht statt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das jeweilige Liderungssystemteil mit einer doppelten Be schichtung versehen. Dazu wird auf dem Grundmaterial zunächst eine CrN-Schicht und auf dieser dann eine TiN-Schicht aufge bracht. Dadurch kann auf einfache Weise festgestellt werden, wann die jeweiligen Liderungssystemteile ausgewechselt werden müssen. Denn wenn die goldglänzende TiN-Schicht nach einiger Zeit abgenutzt ist, kommt die darunter liegende chromglänzen de Grundschicht zum Vorschein. Diese Grundschicht übernimmt zwar für eine gewisse Zeit voll die Funktion der Deckschicht, deutet aber durch den Farbunterschied an, daß ein Austausch der Liderungssystemteile (z. B. des Liderungsringes) ratsam ist.

Die Schichtkombination aus CrN und TiN dient nicht nur als visueller Verschleißindikator, sondern die Kombination er möglicht auch bessere Gesamteigenschaften. Dabei dient die CrN-Schicht hauptsächlich als Korrosionsschutz, die auch eine Abrasionsschutzwirkung besitzt. Die TiN-Schicht verbessert den Abrasionsschutz der Liderungssystemteile wesentlich.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich des verschlußseitigen Endes eines Waffenrohres und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnittes.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Waffenrohr bezeichnet, an dem hecksei tig ein Verschlußkeil 2 angeordnet ist. Der Verschlußkeil 2 befindet sich in seiner geschlossenen Stellung und umfaßt einen Verschlußeinsatz 3. Dieser bildet die Anlagefläche eines rechtwinklig ausgebildeten Liderungsringes 4, der in einer Ausnehmung 5 eines Bodenringes 6 gelagert ist, welcher seinerseits mit dem Waffenrohr 1 verbunden ist. Die Wirkungs weise dieses Liderungssystemes ist an sich bekannt und in der eingangs erwähnten DE 40 06 215 A1 ausführlich beschrieben.

Anders als bei dem in der DE 40 06 215 A1 offenbarten Lide rungssystem ist bei dem erfindungsgemäßen System vorgesehen, den Verschlußeinsatz 3, den Liderungsring 4 und den Bodenring 6 mit einer 2-5 µm dicken Beschichtung aus Chromnitrid, Ti tannitrid, Titancarbonnitrid oder einer Kombination dieser Werkstoffe zu versehen. Die entsprechenden Beschichtungen sind in Fig. 2 gestrichelt angedeutet und mit den Bezugszei chen 7-9 gekennzeichnet.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Beschichtung der Oberfläche des jeweiligen Liderungssystem teiles entweder mit Hilfe des PVD- oder des CVD-Verfahrens durchzuführen. Dadurch werden Beschichtungen auch auf bereits vergüteten Stählen ohne Härteverluste und Verzug möglich und eine Veränderung des Grundwerkstoffes findet nicht statt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das konkret dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So hat es sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen, statt nur eine Schicht auf das jeweilige Liderungs systemteil aufzubringen eine doppelte Beschichtung vorzuse hen. Dazu wird auf dem jeweiligen Grundmaterial, z. B. des Liderungsringes, zunächst eine CrN-Schicht und auf dieser dann eine TiN-Schicht aufgebracht. Denn wie vorstehend be reits erläutert wurde, kann durch diese Maßnahme auf einfache Weise festgestellt werden, zu welchem Zeitpunkt das jeweilige Liderungssystemteil ausgewechselt werden sollte, weil beide Beschichtungen eine unterschiedliche Farbe aufweisen.

Als Beschichtungswerkstoffe kommen außer Hartstoffen auch Me talle, Legierungen und Keramiken in Frage, sofern sie einen Korrosions- und Verschleißschutz der Liderungssystemteile sicherstellen. Als korrosionsfeste Metalle kommen beispiels weise Chrom, Gold, Wolfram, Niob, Tantal und deren Legierun gen und als Keramiken kommen vor allem Zirkonoxid, Aluminiu moxid in Frage.

Bezugszeichenliste

1

Waffenrohr

2

Verschlußkeil

3

Verschlußeinsatz, Liderungssystemteil

4

Liderungsring, Liderungssystemteil

5

Ausnehmung

6

Bodenring, Liderungssystemteil

7

-

9

Schichten, Beschichtungen

Claims

1. Liderungssystem für Artilleriewaffen mit einem Bodenring (6), einem Liderungsring (4) und einem Verschlußeinsatz (3), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Liderungssystemteile (3,4,6) auf seiner den Pulvergasen zugewandten Oberfläche mit mindestens einer Schicht (7-9) aus einem Hartstoff oder einem korrosions- und ver schleißfesten Metall bzw. einer Metallegierung oder einer Keramik versehen ist.

2. Liderungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Hartstoff um Chromnitrid, Titanni trid, Titancarbonnitrid, Titanaluminiumnitrid oder einer Kombination dieser Werkstoffe handelt.

3. Liderungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Liderungssystemteil (3, 4, 6) mit minde stens zwei übereinander angeordneten Schichten versehen ist, wobei die dem unbeschichteten Liderungssystemteil zugewandte erste Schicht aus Chromnitrid und die benach barte zweite (äußere) Schicht aus Titannitrid besteht.

4. Liderungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der auf dem jeweiligen Liderungssystemteil (3, 4, 6) aufgebrachten Beschichtung (7-9) zwischen 2 und 5 µm beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Liderungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (7-9) des jeweiligen Liderungssystem teiles (3, 4, 6) durch eine Dampfabscheidung der Beschich tungswerkstoffe erfolgt (PVD- bzw. CVD-Verfahren).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheiden der Hartstoffe, Metalle, Legierungen oder Keramiken bei Temperaturen zwischen 200°C und 650°C erfolgt.