DE19853293A1

DE19853293A1 - Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht versehenen Waffenrohres

Info

Publication number: DE19853293A1
Application number: DE19853293A
Authority: DE
Inventors: Gert Schlenkert; Hartmut Wagner; Horst Reckeweg
Original assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2000-05-25
Also published as: ATE250749T1; JP2000160387A; EP1003008A1; DE59907104D1; ES2205656T3; EP1003008B1; US6467213B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht (2) versehenen Waffenrohres (1). DOLLAR A Um eine verbesserte Thermoschockbeständigkeit der Chromschicht (2) zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, die Hartchromschicht vor der bestimmungsgemäßen Verwendung des Waffenrohres (1) thermisch nachzubehandeln. Hierzu wird die Temperatur derart gewählt, daß die bei der galvanischen Abscheidung sich ausbildenden Chromkristalle rekristallisiert werden, so daß sich ein Rekristallisationsgefüge ferritischer Art ergibt. Dieses führt zu einer wesentlichen Senkung der Härte und damit zu einer Verbesserung der Duktilität der Chromschicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht versehenen Waffen rohres.

Die beim Abschuß von Munition entstehenden heißen Pulver schwaden führen bei einer ungeschützten Innenwandung des entsprechenden üblicherweise aus Stahl bestehenden Waffen rohres zu abrasiven und erosiven Verschleißerscheinungen. Dieses führt zu Leistungs- und Treffereinbußen der jeweiligen Waffe sowie zu einer vorzeitigen Ermüdungslebensdauer des Waffenrohres.

Aus der DE 41 07 273 A1 ist es bekannt, bei großkalibrigen Waffenrohren zur Verringerung des erosiven Rohrverschleißes auf die Innenwandung des jeweiligen Waffenrohres eine Hart chromschicht durch galvanisches Abscheiden von Chrom aufzu bringen. Denn aufgrund des gegenüber dem Rohrwaffenstahl höheren Schmelzpunktes und der besseren chemischen Inertheit werden die Erosionen durch die Hartchromschicht weitgehend unterbunden.

Allerdings hat sich gezeigt, daß die durch den Schuß bedingte hohe Thermoschockbelastung nach und nach ein Abplatzen der Chromschicht bewirken kann, so daß das Waffenrohr an den ent stehenden Chromausbrüchen nicht mehr vor den heißen Pulver gasen geschützt ist und es in diesen Bereichen dann wiederum zu Erosionen kommt. Außerdem weist die Hartchromschicht den Nachteil auf, daß sie aufgrund ihrer hohen Härte und der da mit verbundenen geringen Duktilität relativ empfindlich gegen mechanische Beschädigungen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Waffenrohres anzugeben, des sen innenseitige Chromschicht eine gegenüber herkömmlichen Hartchromschichten verbesserte Thermoschockbeständigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die galvanisch abgeschiedene Hartchromschicht vor der bestim mungsgemäßen Verwendung des Waffenrohres thermisch nachzube handeln. Dabei wird die Temperatur derart gewählt, daß die bei der galvanischen Abscheidung sich ausbildenden Chrom kristalle rekristallisiert werden, so daß sich ein Rekristal lisationsgefüge ferritischer Art ergibt. Dieses führt zu ei ner wesentlichen Senkung der Härte und damit zu einer Verbes serung der Duktilität der Chromschicht.

Für die Rekristallisation der Hartchromschicht werden Tempe raturen über 500°C benötigt, wobei die Zeitdauer der Einwir kung der Wärmebehandlung auf die Chromschicht derart gewählt werden muß, daß ein negativer Einfluß auf den Grundwerkstoff des Waffenrohres vermieden wird. So darf beispielsweise bei aus Stahl bestehenden autofrettierten Waffenrohren die Temperatur des Grundwerkstoffes nicht über 300°C liegen. Eine Erwärmung der Hartchromschicht auf eine Temperatur oberhalb 500°C unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Grundwerkstoff des Waffenrohres nicht über 300°C liegen darf, läßt sich vorteilhafterweise durch kurzzeitige Bestrahlung der Hartchromschicht mit Licht eines Leistungslasers oder einer Hochenergielampe mit entsprechenden Optiken und/oder Maskierungen erreichen.

Bei nicht autofrettierten Waffenrohren kann die Wärmebehand lung der Hartchromschicht auch durch Erwärmung des gesamten Waffenrohres in einem Ofen erfolgen, sofern die benötigte Rekristallisationstemperatur des Hartchromes unterhalb der Anlaßtemperatur liegt.

um eine vollständige Rekristallisation zu erreichen, kann die Chromschicht sowohl einmal wie auch mehrfach erwärmt werden. Die mehrfache Erwärmung bietet allerdings bessere Vorausset zungen, daß der Grundwerkstoff bei einem autofrettierten Rohr nicht über 300°C erwärmt wird, als die einmalige Erwärmung.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß auch bei bekannten hart verchromten Waffenrohren eine Rekristallisation der Chrom schicht durch die bei Abgabe eines Schusses auftretende hohe Wärmebelastung eintritt. Allerdings werden dabei jeweils nur Teilbereiche der Chromschicht in undefinierter Weise rekri stallisiert, so daß die Chromschicht Bereiche unterschied licher Materialeigenschaften aufweist. Im Gegensatz zu der vorgeschlagenen kontrollierten Rekristallisation der gesamten Hartchromschicht vor der bestimmungsgemäßen Verwendung des Waffenrohres tragen diese spontanen Rekristallisationsbe reiche zu einer weiteren Schädigung der Hartchromschicht bei.

Zusätzlich zu der Verbesserung der Thermoschockbeständigkeit der Hartchromschicht weist das erfindungsgemäße Verfahren unter anderem folgende Vorteile auf:

- es treten keine Gefügegradienten während der Nutzung des Waffenrohres auf;
- die Dehnung der Chromschicht wird aufgrund des Rekristallisationsgefüges gegenüber herkömmlichen Waffenrohren verbessert;
- es sind dickere haltbare Chromschichten auf der inneren Oberfläche des Waffenrohres aufbringbar, die einen gegenüber bekannten vergleichbaren Waffenrohren besseren thermischen Schutz des Grundwerkstoffes ermöglichen;
- im Hinblick auf mechanische Belastungen durch das Ge schoß ist die Chromschicht gegenüber bekannten Waffen rohren unempfindlicher und daher besonders vorteilhaft auch in Maschinenwaffen einsetzbar;
- die Standzeit des Waffenrohres erhöht sich gegenüber entsprechenden Waffenrohren mit bekannter Standard verchromung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand einer Figur erläuterten Ausführungs beispiel.

In der Figur ist mit 1 der mündungsseitige Bereich eines Waf fenrohres bezeichnet. In dem Waffenrohr 1 ist innenseitig eine Hartchromschicht 2 durch galvanisches Abscheiden von Chrom aufgebracht. Um anschließend eine gleichmäßige Rekri stallisation der Hartchromschicht 2 zu erreichen, werden Laserstrahlen 3, z. B. eines 5 KW CO₂-Lasers 4, mündungsseitig axial in das Waffenrohr 1 eingestrahlt. Mit Hilfe eines in dem Waffenrohr gelagerten Spiegels 5 werden die Laserstrahlen 3 umgelenkt, so daß sie senkrecht auf die Hartchromschicht 2 treffen und diese erwärmen.

Zwischen dem Waffenrohr 1 und dem Spiegel 5 wird eine axiale und eine radiale Relativbewegung (in der Figur durch die Pfei le 6 und 7 angedeutet) derart erzeugt, daß der Brennfleck des Laserlichtes 3 dem Zug-Feld-Verlauf des entsprechenden Waf fenrohres 1 folgt. Durch die Parameter Laserleistung, Brenn fleckgröße und Verfahrensgeschwindigkeit werden die Lei stungsdichte und die Einwirkungsdauer und somit die Erwärmung der Hartchromschicht 2 gesteuert.

Bezugszeichenliste

1

Waffenrohr

2

Bartchromschicht, Chromschicht

3

Laserstrahl

4

Laser

5

Spiegel

6

,

7

Richtungspfeile

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht (2) versehenen Waffenrohres (1), da durch gekennzeichnet, daß nach dem galvanischen Ab scheiden der Hartchromschicht (2) auf der inneren Ober fläche des Waffenrohres (1) die Hartchromschicht (2) mindestens einmal über ihre Rekristallisationstemperatur erwärmt wird, derart, daß sich nach der Wärmebehandlung eine gleichmäßige Rekristallisation der gesamten Hart chromschicht (2) ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Erwärmung der Hartchromschicht (2) bei einem autofrettierten Waffenrohr derart gewählt wird, daß der Grundwerkstoff des Waffenrohres nicht über 300°C erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Erwärmung der Hartchromschicht (2) mit Hilfe eines Lasers (4) oder einer Hochenergielampe vor genommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Hartchromschicht (2) bei einem nicht autofrettierten Waffenrohr in einem Ofen erfolgt, wobei die Anlaßtemperatur oberhalb der benötigten Rekristalli sationstemperatur gewählt wird.