DE19926246A1 - Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres - Google Patents
Verfahren zur Innenbeschichtung eines WaffenrohresInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres, auf dessen innere Rohroberfläche (4) mindestens in einem Teilbereich (2) mindestens eine Schicht (20) eines Schichtwerkstoffes zur Vermeidung von Erosionen aufgebracht wird. DOLLAR A Um auf einfache Weise hochschmelzende Schichtwerkstoffe auf die innere Rohroberfläche (4) des Waffenrohres (1) aufzubringen, schlägt die Erfindung vor, die Innenbeschichtung des jeweiligen Waffenrohres (1) durch Sprengplattieren vorzunehmen. Dabei wird ein aus dem entsprechenden Schichtwerkstoff bestehendes blech- oder folienförmiges Teil (8) mit einem Sprengstoff (7) versehen und derart in das Waffenrohr (1) eingebracht, daß zwischen der zu plattierenden inneren Rohroberfläche (4) und dem blech- oder folienförmigen Teil (8) ein spaltförmiger Raum (10) verbleibt, so daß nach Zündung des Sprengstoffes (7) die entstehenden Schichtmaterial-Partikel zur Rohroberfläche hin beschleunigt und mit dem Material des Waffenrohres (1) ("kalt"-) verschweißt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung
eines Waffenrohres, auf dessen innere Oberfläche mindestens
in einem Teilbereich mindestens eine Schicht eines Schicht
werkstoffes zur Vermeidung von Erosionen aufgebracht wird.
In der Waffentechnik bewirken leistungsgesteigerte Munitions
arten aufgrund ihrer beim Abschuß entstehenden hohen Gastem
peraturen und Strömungsgeschwindigkeiten, insbesondere bei
den aus Stahl bestehenden Waffenrohren, starke Erosionen, die
das jeweilige Waffenrohr bereits vor Erreichen seiner Ermü
dungslebensdauer verschleißen. Es ist bereits bekannt, die
entsprechenden Waffenrohre zwecks Vermeidung derartiger Ero
sionen mit einer Hartchromschicht zu versehen. Dabei wird der
Hartchrom elektrolytisch an der inneren Oberfläche des Waf
fenrohres abgeschieden.
Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren unter anderem,
daß die elektrolytisch abgeschiedenen Hartchromschichten der
leistungsgesteigerten Munition nicht standhalten. An den sich
dadurch ergebenden Chromausbrüchen entstehen nach und nach
starke Erosionen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waf
fenrohres anzugeben, mit dem zur Vermeidung von Erosionen hochschmelzende Schicht
werkstoffe auf die innere Oberfläche des Waffenrohres aufgebracht werden können, wobei
die auf dem Waffenrohr aufgebrachte Beschichtung insbesondere eine hohe Haftfestigkeit
besitzen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Der Erfindung liegt im wesentlichen der Gedanke zugrunde, die Innenbeschichtung des je
weiligen Waffenrohres durch Sprengplattieren vorzunehmen. Dabei wird ein aus dem ent
sprechenden Schichtwerkstoff bestehendes blech- oder folienförmiges Teil mit einem Spreng
stoff versehen und derart in das Waffenrohr eingebracht, daß zwischen der zu plattierenden
inneren Rohroberfläche und dem blech- oder folienförmigen Teil ein spaltförmiger Raum
verbleibt, so daß nach Zündung des Sprengstoffes das Schichtmaterial zur Rohroberfläche hin
beschleunigt und mit dem Material der Rohroberfläche ("kalt"-) verschweißt werden.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß hochschmel
zende Werkstoffe, wie Niob, Molybdän, Tantal, Hafnium, Vanadin, Wolfram, Zirkonium oder
deren Legierungen, in Schichtdicken von einigen zehntel Millimetern bis zu einigen Milli
metern auf die innere Oberfläche des Waffenrohres aufgebracht werden können, ohne daß
eine schmelzmetallurgische Wechselwirkung zwischen beiden Materialien stattfindet. Es sind
daher auch Verbindungen zwischen dem Waffenrohr und dem jeweiligen Schichtwerkstoff
möglich, die untereinander keine Löslichkeit besitzen, die
bei hohen Temperaturen intermetallische Phasen bilden oder
die sehr stark abweichende Schmelzpunkte besitzen.
Vorteilhafterweise kommt es bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren zu keiner Aufschmelzung des jeweiligen Rohrwerkstoffes
und somit zu keiner Legierungsbildung zwischen dem Rohr- und
dem Schichtwerkstoff. Außerdem bildet sich unterhalb des
Schichtmaterials keine Wärmeeinflußzone aus. Schließlich
besteht beim Sprengplattieren die Möglichkeit, auf einfache
Weise Mehrlagenschichten aufzubringen, ohne daß die einzelnen
Schichtwerkstoffe in schmelzmetallurgische Wechselwirkung
treten.
Der Schichtwerkstoff kann sowohl auf der gesamten Rohrinnen
fläche als auch selektiv aufgetragen werden. In beiden Fällen
ist allerdings zu beachten, daß das Waffenrohr vor dem Be
schichtungsvorgang an die entsprechende Wandstärke des aufzu
bringenden Schichtwerkstoffes angepaßt werden muß, d. h., der
zu beschichtende Rohrabschnitt muß einen Durchmesser besit
zen, der dem Kaliberdurchmesser zuzüglich der doppelten Wand
stärke des aufzubringenden Schichtwerkstoffes entspricht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
das aus dem Schichtwerkstoff bestehende blech- oder folien
förmige Teil mit Ausprägungen versehen, die nach dem Ein
bringen des Teiles in das Waffenrohr als Abstandshalter
dienen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auf der
der Rohroberfläche abgewandten Seite des aus dem Schichtwerk
stoff bestehenden blech- oder folienförmigen Teiles ein zy
linderförmiger Körper angeordnet, derart, daß zwischen dem
zylinderförmigen Körper und dem blech- oder folienförmigen
Teil ein Zwischenraum verbleibt, in welchem vorzugsweise ein pulverförmiger Sprengstoff
eingebracht wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von
Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
Fig. 1 einen zu beschichteten Rohrabschnitt eines Waffenrohres vor dem Einbringen des
Schichtwerkstoffes in das Waffenrohr;
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Waffenrohr nach Einbringen des Schichtwerkstoffes und des
Sprengstoffes in das Waffenrohr;
Fig. 3 und 4 den in den Fig. 1 dargestellten Rohrabschnitt nach Durchführung der Innenbe
schichtung sowie nach einer mechanischen Nachbearbeitung.
In den Fig. 1-4 ist mit 1 ein Waffenrohr bezeichnet, welches in einem Teilbereich 2 mit einem
hochschmelzenden Metall, z. B. Niob, beschichtet werden soll. In dem zu beschichtenden
Teilbereich 2 weist das Waffenrohr 1 gegenüber dem Kaliberdurchmesser ein Übermaß 3 auf.
Vor dem Plattieren wird die innere Rohroberfläche 4 gereinigt, so daß sie schmutz- und
fettfrei ist.
Zur Beschichtung der Rohroberfläche 4 wird das Waffenrohr 1 zunächst in einem Stützrohr 5
angeordnet, um insbesondere bei dünnwandigen Waffenrohren eine Aufweitung des Waffen
rohres bei dem Plattiervorgang zu verhindern (Fig. 2). Anschließend wird der gegebenenfalls
zwischen dem Stützrohr 5 und dem Waffenrohr 1 verbleibende Zwischenraum 5, z. B. mit
Beton, Epoxidharz oder Wasser, welches anschließend zu Eis abgekühlt wird, ausgefüllt.
In das Waffenrohr 1 wird dann ein rohrförmiger Körper 6 eingebracht (Fig. 2), auf dem so
wohl Sprengstoff 7 als auch ein aus dem Schichtwerkstoff bestehendes blechförmiges Teil
(Blechrohr) 8 angeordnet sind. Dabei stützt sich das blechförmige Teil 8 über Abstandshalter
9 an der Rohroberfläche 4 ab, so daß zwischen dem blechförmigen Teil 8 und der Rohrober
fläche 4 ein spaltförmiger Raum 10 verbleibt.
Die Länge 11 des blechförmigen Teiles 8 ist aufgrund der zu berücksichtigenden Einlauf und
Auslaufvorgängen der Detonationsfront etwas größer als die Länge 12 des zu plattierenden
Teilbereiches 2.
Zur Durchführung des Plattiervorganges wird der Sprengstoff 7 mittels eines an dem Spreng
stoff angeordneten Zünders 13 gezündet, derart, daß sich über den gesamten Umfang eine
gleichmäßige Detonationsfront ausbildet, die sich in Richtung der Rohrlängsachse 14 aus
breitet und über die gesamte Länge 11 des aus dem Schichtwerkstoff bestehenden blechför
migen Teiles 8 läuft. Der Schichtwerkstoff wird an der Detonationsfront stark beschleunigt
und trifft auf die innere Rohroberfläche 4 auf, so daß die Materialien miteinander kalt ver
schweißen. Eine genaue Untersuchung der Bindeebene zwischen den beiden Werkstoffen hat
außerdem ergeben, daß dieser Bereich wellenförmig ausgebildet und daher gegenüber einer
geraden Bindeebene größer ist, was die Haftung des Schichtwerkstoffes an der Oberfläche des
Waffenrohres noch verbessert.
Der Plattiervorgang wird im wesentlichen durch die Art und die Menge des Sprengstoffes 7
(Detonationsgeschwindigkeit, Druckentwicklung etc.), die Art und Wandstärke des auf dem
Schichtwerkstoff bestehenden blechförmigen Teiles 8 sowie dem
Abstand 15 zwischen dem Schichtwerkstoff und der Rohrober
fläche 4 bestimmt.
Nach dem Aufbringen der Schicht 16 des Schichtwerkstoffes auf
den Teilbereich 2 (Fig. 3) erfolgt eine mechanische Nachbear
beitung, da die Schicht 16 eine relativ rauhe Oberfläche 17
aufweist. Die zunächst auf das Waffenrohr 1 aufzutragende
Schichtdicke 18 der Schicht 16 muß daher größer sein als die
Schichtdicke 19 der Schicht 20 des fertigen Waffenrohres
(Fig. 4).
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann bei
spielsweise das Waffenrohr 1 vor dem Beschichtungsvorgang
evakuiert werden, wobei das Waffenrohr z. B. selbst als Vaku
umkammer dient. Hierdurch kann ein Teil des sich ausdehnenden
Gasvolumens aufgefangen werden und die bremsende Wirkung der
zwischen Schichtwerkstoff und Rohrwerkstoff verdrängten Luft
eingeschränkt werden.
Um die Haftfestigkeit des Schichtwerkstoffes an der inneren
Oberfläche des Waffenrohres noch weiter zu verbessern, kann
es vorteilhaft sein, statt nur einer Schicht eines Schicht
werkstoffes mehrere Schichten gleicher oder unterschiedlicher
Schichtwerkstoffe nacheinander auf die innere Oberfläche des
Waffenrohres durch mehrfaches Plattieren aufzubringen.
Bei der Verwendung von Metallfolien hat es sich als vorteil
haft erwiesen, wenn die Folie auf ein dünnes Trägerrohr, z. B.
aus Metall, Kunststoff, Pappe o. dgl., ein- oder mehrlagig
aufgewickelt und diese Anordnung dann wie das in dem vorste
henden Ausführungsbeispiel beschriebene Blechrohr gehandhabt
wird. Dabei besteht die Möglichkeit, verschiedene Folien in
der Wicklung zu kombinieren, so daß sich nach dem Plattieren
die gewünschte Schichtfolge auf der Oberfläche des Waffenroh
res ergibt. Auch ein alternierender Wechsel von unterschied
lichen Werkstoffen ist denkbar.
1
Waffenrohr
2
Teilbereich
3
Übermaß
4
Rohroberfläche
5
Stützrohr
5
' Zwischenraum
6
zylinder- bzw. rohrförmiger Körper
7
Sprengstoff
8
Teil
9
Abstandshalter
10
spaltförmiger Raum
11
Länge (Teil)
12
Länge (Teilbereich)
13
Zünder
14
Rohrlängsachse
15
Abstand
16
Schicht
17
Oberfläche
18
Schichtdicke
19
Schichtdicke
20
Schicht
Claims (9)
1. Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres (1), auf dessen innere Rohrober
fläche (4) mindestens in einem Teilbereich (2) mindestens eine Schicht (20) eines
Schichtwerkstoffes zur Vermeidung von Erosionen aufgebracht wird, mit den Merk
malen:
- a) der Schichtwerkstoff wird durch Sprengplattieren auf die innere Rohroberflä che (4) des Waffenrohres (1) aufgebracht, wobei
- b) ein aus dem Schichtwerkstoff bestehendes blech- oder ein folienförmiges Teil (8) derart in das Waffenrohr (1) eingebracht wird, daß zwischen der zu plattie renden Rohroberfläche (4) und dem Teil (8) ein spaltförmiger Raum (10) ver bleibt;
- c) das aus dem Schichtwerkstoff bestehende Teil (8) auf seiner der Rohroberflä che (4) abgewandten Seite mit einem Sprengstoff (7) versehen wird und
- d) der Sprengstoff (7) gezündet wird, so daß das dabei entstehende Schichtmateri al zur Rohroberfläche (4) hin beschleunigt und mit dem Material des Waffen rohres (1) kaltverschweißt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Schichtwerkstoff Niob, Molybdän, Tantal, Hafnium,
Vanadin, Wolfram, Zirkonium oder deren Legierungen
verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das blech- oder folienförmige Teil (8) mit
Ausprägungen versehen wird, die nach dem Einbringen des
Teiles (8) in das Waffenrohr (1) als Abstandshalter
dienen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der der Rohroberfläche (4)
abgewandten Seite des aus Schichtwerkstoff bestehenden
blech- oder folienförmigen Teiles (8) ein zylinder
förmiger Körper (6) angeordnet wird, derart, daß zwi
schen dem zylinderförmigen Körper (6) und dem blech-
oder folienförmigen Teil (8) ein Zwischenraum verbleibt,
in welchem sich der Sprengstoff (7) befindet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Zwischenraum zwischen dem blech- oder folien
förmigen Teil (8) und dem zylinderförmigen Körper (6)
pulverförmiger Sprengstoff (7) eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß zum Aufbringen mehrerer Schichten aus
dem gleichen oder aus unterschiedlichen Schichtwerk
stoffen der Plattiervorgang entsprechend der Anzahl der
aufzubringenden Schichten mehrfach wiederholt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß zum Aufbringen mehrerer Schichten aus
unterschiedlichen Schichtwerkstoffen mehrere Folien aus
den unterschiedlichen Schichtwerkstoffen in das Waffen
rohr (1) eingebracht werden und der Plattiervorgang dann
durch Zünden des entsprechenden Sprengstoffes (7) durch
geführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Plattiervorgang im Vakuum
durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Waffenrohr (1) in einem Stütz
rohr (5) angeordnet wird, welches eine Aufweitung des
Waffenrohres (1) bei dem Plattiervorgang verhindert.
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---|---|---|---|
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