DE19960180B4

DE19960180B4 - Verfahren zur Herstellung eines Sprenggeschosses

Info

Publication number: DE19960180B4
Application number: DE19960180A
Authority: DE
Inventors: Helmut Burckhardt; Thomas Heitmann; Walter Simon
Original assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: US20010004868A1; US6502515B2; DE19960180A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Sprenggeschosses mit einer Geschoßhülle (2), in die nachträglich in einem Teilbereich ihrer äußeren Oberfläche (13) durch thermische Behandlung erzeugte Sollbruchstellen (14) eingebracht werden, mit den Merkmalen:
a) in mindestens eine den Bereich der Sollbruchstellen (14) definierende Ausnehmung (3) der Geschoßhülle (2) wird mindestens ein die Ausnehmung ausfüllendes Stahlblechteil (4, 5) eingelegt und befestigt;
b) anschließend wird mindestens ein Energiestrahl (11) auf die Oberfläche (13) des Stahlblechteiles (4, 5) gerichtet und das Blechteil (4, 5) bis zu einer vorgegebenen Tiefe über den Schmelzpunkt erhitzt;
c) die aufgeschmolzenen Bereiche des Stahlblechteiles (4, 5) werden derart abgekühlt, daß sich metallurgische Strukturveränderungen in dem Stahlblechteil (4, 5) ergeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sprenggeschosses mit einer Geschoßhülle, in die nachträglich in einem Teilbereich ihrer äußeren Oberfläche durch thermische Behandlung erzeugte Sollbruchstellen eingebracht werden.

Derartige Sprenggeschosse sind beispielsweise aus der DE 21 26 351 C1 sowie aus der DE 28 37 638 A1 bekannt. Bei diesen bekannten Sprenggeschossen werden zur Verbesserung der Splitterleistung die entsprechenden Sollbruchstellen direkt in die in der Regel einteilige Geschoßhülle eingebracht. Hierzu werden beispielsweise mit Laser- oder Elektronenstrahlen schmale Bereiche der Geschoßhülle aufgeschmolzen und anschließend derart abgekühlt, daß sich metallurgische Strukturveränderungen (in der Regel schmale Martensitzonen) bilden, entlang denen das Geschoß später zerbricht.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren unter anderem, daß durch die starke Erwärmung und Abkühlung der oberflächennahen Bereiche der Geschoßhülle auch darunterliegende Bereiche der Geschoßhülle thermisch beeinflußt werden können, so daß eine ausreichende Abschußfestigkeit derartiger Geschoßhüllen und damit auch der entsprechenden Sprenggeschosse häufig nicht gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Sprenggeschossen anzugeben, mit dem auf einfache Weise Sollbruchstellen an der Geschoßhülle durch eine thermische Behandlung erzeugt werden können, ohne daß dadurch die Abschußfestigkeit des jeweiligen Sprenggeschosses gefährdet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, die Sollbruchstellen nicht direkt in die Geschoßhülle einzubringen, sondern in separate schalenförmige Stahlblechteile, welche sich in hierfür vorgesehenen Ausnehmungen der Geschoßhülle befinden.

Dadurch wird nicht nur erreicht, daß eine thermische Beeinflussung der Geschoßhülle sicher vermieden werden kann, sondern auch, daß der mit Sollbruchstellen versehene Bereich des Sprenggeschosses bei der Beschleunigung des Geschosses im Waffenrohr wesentlich geringer belastet wird als die Geschoßhülle, weil die radiale Krafteinleitung beim Rohrdurchgang des Geschosses über die duktile Geschoßhülle und nicht über die spröden Splitterschalen erfolgt. Auch der durch die Beschleunigung des Sprengstoffes entstehende Innendruck wirkt lediglich auf die duktile Geschoßhülle und nicht auf die Splitterhülle. Die Splitterhülle muß sich daher im wesentlichen lediglich selber tragen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden zwei umfangsseitig aneinander angrenzende Stahlblechteile in eine entsprechende, die Geschoßhülle ringförmig umgebende Ausnehmung eingelegt und zunächst provisorisch an der Geschoßhülle befestigt. Die eigentliche Befestigung der beiden Stahlblechteile erfolgt dann bei dem Aufschmelzen der zu versprödenden Bereiche, indem die Stahlblechteile miteinander verschweißt werden. Sofern das Stahlblechteil nicht schalen- sondern rohrförmig ausgebildet ist, muß es über entsprechende Befestigungs- und/oder Abstützelemente mit der Geschoßhülle verbunden werden.

Es ist zweckmäßig, wenn die zum lokalen Aufschmelzen der schalenförmigen Stahlblechteile benötigten Laser- oder Elektronenstrahlen durch eine entsprechende Ablenkeinrichtung derart geführt werden, daß sich beispielsweise spiralförmige oder kreuzweise spiralförmige Strukturveränderungen ergeben (zur Erzeugung spiralförmiger Strukturveränderungen auf einer Geschoßhülle vgl. auch die US 3783790 A ).

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines teilweise im Schnitt wiedergegebenen erfindungsgemäßen Sprenggeschosses während des bereichsweisen Aufschmelzens von in einer Ausnehmung der Geschoßhülle befindlichen schalenförmigen Stahlblechteilen zur Erzeugung von definierten Strukturveränderungen;
2 einen Querschnitt durch das in 1 dargestellte Sprenggeschoß entlang der dort mit II-II bezeichneten Schnittlinie und
3 eine Draufsicht auf einen mit Strukturveränderungen versehenen Bereich des in 1 dargestellten Geschosses.
In 1 ist mit 1 ein Sprenggeschoß mit einer Geschoßhülle 2 vor dem Einbringen einer Sprengladung bezeichnet. Die Geschoßhülle 2 weist eine sie ringförmig umgebende Ausnehmung 3 auf, in welcher zwei schalenförmig ausgebildete Stahlblechteile 4, 5 eingelegt und provisorisch befestigt sind. Die Stahlblechteile 4, 5 berühren sich an ihren jeweiligen beiden Enden 6, 7 bzw. 8, 9 (2).
Mit dem Bezugszeichen 10 ist in 1 ein Laser bezeichnet, der einen energiereichen Laserstrahl 11 erzeugt. Dieser wird über einen verschwenkbaren Spiegel 12 auf die Oberfläche 13 der Stahlblechteile 4, 5 gerichtet und erhitzt dort das Material bereichsweise auf eine Temperatur, die über dem Schmelzpunkt des Stahls liegt. Das Aufschmelzen der Stahlblechteile 4, 5 soll 75 % der Wandstärke der Stahlblechteile nicht überschreiten, um eine Temperaturbeeinflussung des Materials der Geschoßhülle 2 sicher zu vermeiden.
Da das Sprenggeschoß 1 in einer aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Halte vorrichtung gedreht wird, ergibt sich bei der Schwenkbewegung des Spiegels 12 ein spiralförmiger Verlauf der zunächst aufgeschmolzenen und anschließend aufgrund der schnellen Abkühlung durch Versprödung gekennzeichneten Strukturveränderung. Durch das Aufbringen einer weiteren entsprechenden Strukturveränderung bei geänderter Spiegelanordnung ergeben sich kreuzweise spiralförmige Strukturveränderungen und damit rautenförmige Versprödungsbereiche (Sollbruchstellen) 14 (3).
Um Bereiche mit einer hohen Versprödung zu erhalten, sollte das Material der Stahlblechteile 4, 5 einen hohen Kohlenstoffanteil aufweisen, um möglichst viele Martensitische Gefüge in der Schweißzone zu erhalten.
Während des Aufschweißens der Stahlblechteile 4, 5 werden die beiden halbschalenförmigen Stahlblechteile 4, 5 an ihren Enden 6, 7 bzw. 8, 9 (z.B. durch die Enden überdeckende, nachträglich aufgebrachte Längsnähte) miteinander verbunden. Die provisorische Befestigung der Stahlblechteile 4, 5 an der Geschoßhülle 2 kann gegebenenfalls anschließend entfernt werden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die Strukturveränderungen, je nach Führung des Laserstrahles, statt rautenförmig auch die Form von Rechtecken, Quadraten, Sechsecken oder Kreisen aufweisen.
Ferner kann als Wärmequelle zum bereichsweisen Aufschmelzen der Stahlblechteile beispielsweise auch ein Elektronenstrahl verwendet werden, wobei dann das Verfahren vorzugsweise im Vakuum ausgeführt wird, so daß zur Erzeugung schmaler Schmelzzonen ein ausreichend kohärenter Elektronenstrahl erhalten wird.

1: Sprenggeschoß
2: Geschoßhülle
3: Ausnehmung
4, 5: Stahlblechteile
6, 7: Enden (Stahlblechteile)
8, 9: Enden (Stahlblechteile)
10: Laser
11: Laserstrahl, Energiestrahl
12: Spiegel
13: Oberfläche
14: rautenförmiger Versprödungsbereich, Sollbruchstellen

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sprenggeschosses mit einer Geschoßhülle (2), in die nachträglich in einem Teilbereich ihrer äußeren Oberfläche (13) durch thermische Behandlung erzeugte Sollbruchstellen (14) eingebracht werden, mit den Merkmalen: a) in mindestens eine den Bereich der Sollbruchstellen (14) definierende Ausnehmung (3) der Geschoßhülle (2) wird mindestens ein die Ausnehmung ausfüllendes Stahlblechteil (4, 5) eingelegt und befestigt; b) anschließend wird mindestens ein Energiestrahl (11) auf die Oberfläche (13) des Stahlblechteiles (4, 5) gerichtet und das Blechteil (4, 5) bis zu einer vorgegebenen Tiefe über den Schmelzpunkt erhitzt; c) die aufgeschmolzenen Bereiche des Stahlblechteiles (4, 5) werden derart abgekühlt, daß sich metallurgische Strukturveränderungen in dem Stahlblechteil (4, 5) ergeben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Geschoßhülle mindestens eine die Geschoßhülle (2) ringförmig umgebende Ausnehmung (3) eingebracht wird, in welche zwei beidseitig aneinander angrenzende, schalenförmig ausgebildete Stahlblechteile (4, 5) eingelegt und befestigt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Enden (6, 7 bzw. 8, 9) der beiden Stahlblechteile (4, 5) durch aufgeschmolzene Bereiche überdeckt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeschmolzenen Bereiche durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der aufgeschmolzenen Bereiche maximal 75 % der Wandstärke der Stahlblechteile (4, 5) beträgt.