DE2131282C3 - Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern aus Sprengstoffgemischen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern aus SprengstoffgemischenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B33/00—Manufacture of ammunition; Dismantling of ammunition; Apparatus therefor
- F42B33/02—Filling cartridges, missiles, or fuzes; Inserting propellant or explosive charges
- F42B33/0214—Filling cartridges, missiles, or fuzes; Inserting propellant or explosive charges by casting
- F42B33/0242—Filling cartridges, missiles, or fuzes; Inserting propellant or explosive charges by casting by pressure casting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
- C06B21/0033—Shaping the mixture
- C06B21/005—By a process involving melting at least part of the ingredients
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern aus Sprengstoffgemischeri, beispielsweise
zur Herstellung von Hohlladungskörpcrn. Übficfierweise handelt es sich dabei um hochbrisante
Sprengstoffe, beispielsweise Hexogen oder Oktogcn. die phlegmatisiert sind, um sie laborieren zu können. Als
Phlegmatisierungsmittel kann Wachs verwendet werden, doch bevorzugt man im allgemeinen zur Phlegmatisierung
einen Sprengstoff, der bei einer niedrigeren Temperatur schmilzt als das Hexogen oder Oktogen.
und zwar vorzugsweise Trinitrotoluol (TNT). Das Gemisch kann dann auf die Schmelztemperatur des
Phlegmatisierungsmittels erwärmt und vergossen werden: es erstarrt dann in der Form zu dem gewünschten
Gießling. Während und nach dem Vergießen kann man Druck anwenden, um die Form gefüllt zu halten, da
beispielsweise Trinitrotoluol einen Schwund von nicht weniger als I 3% aufweist.
Ein Verfahren dieser Art ist in der deutschen Auslegeschrift 1186 383 beschrieben; dort wird der
Forminnenraum evakuiert, um eine besonders hohe Verdichtung des Sprengstoffgemisches zu erreichen.
Dies ist allerdings nur erfolgversprechend, wenn der Anteil an Phlegmatisierungsmittel unter 10% liegt. Die
Form wird dann unter Druck abgekühlt, um die mit dem Schwund verbundene l.unkerbildung zu verringern
Die Gefahr der l.unkerbildung ist um so größer, je
höher der Anteil des geschmolzenen Phlegmatisierungsmittels und vor allem je größer die geometrischen
Abmessungen des Gießlings sind. Bei der l.abonerung großkalibriger Geschosse war es daher bisher stets
erforderlich, das Sprengstoffgemisch in einer auf die spezielle Geschoßform abgestimmten Weise behutsam
unter seinen Schmelzpunkt abzukühlen, um sicherzustellen, daß in die wegen der von außen nach innen
fortschreitenden Erstarrung der flüssigen Komponente vorzugsweise in der Mitte des Gießlings entstehenden
Hohlräume nuch flüssiges Sprengstoffgemisch ruichflie-Ben
kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern aus
Sprengstoffgemischen durch Vergießen bei oder über Schmelztemperatur der niedrigstschmelzenden GemischkomponeiUe
und Erstarrenlassen unter Druck zu schaffen, bei dem Lunkerbildung bei der Erstarrung des
Gußkörpers vermieden wird, und das zudem eine
ίο erhebliche Einsparung am Laborierungszeit — besonders
bei großen Kalibern — ermöglicht
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Druck, dem das Sprengstoffgemisch
nach dem Vergießen ausgesetzt wird, auf eine Höhe
Ii gebracht wird, bei dem die Schmelztemperatur der
flüssigen Komponente auf einen Wert oberhalb ihrer Augenblickstemperatur liegt und daß bei beibehaltenem
Druck Abkühlung auf eine unterhalb der Schmelztemperatur bei Atmosphärendruck liegende
Temperatur erfolgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also die Erstarrung nicht infolge der Tatsache, daß die
Temperatur des Sprengstoffs allmählich von außen nach innen fortschreitend unter seinen Schmelzpunkt absinkt.
sondern dadurch, daß der im gesamten Gießling nahezu
gleichförmig wirksame Druck — die geringfügigen Unterschiede infolge unterschiedlicher gewichtsmäßiger
Belastung sind vernachlässigbar — den Schmelzpunkt im gesamten Gußkörper gleichzeitig auf einen
ίο Wert oberhalb der augenblicklich vorliegenden, tatsächlichen
Temperatur anhebt. Die Folge ist. daß der Gußkörper in seinem gesamten Volumen schlagartig
erstarrt, so daß die sonst durch Wärmeleitungsvorgänge hervorgerufenen Lunker gar nicht entstehen können.
ii Die Abkühlung auf eine Temperatur, bei der der
Gußkörper auch nach Druckentlastung erstarrt bleibt, kann dann vergleichsweise sehr schnell erfolgen, etwa
dadurch, daß die Wärmeabfuhr mittels eines Kühlmittels beschleunigt wird. Da sich der Aggregatzustand des
Gußkörpers dabei nicht ändert, entstehen auch bei der Abkühlung keine Lunker.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich bei schneller Abkühlung auch keine nitrosen Gase abspalten,
wie es insbesondere bei der Herstellung großkalib
riger Geschosse beobachtet wurde, die über mehrere Stunden einem vorgegebenen Temperalurprogramni
ausgesetzt werden, damit die sich bildenden Lunker im
Bereich der Erstarrungsfronten durch nachfließenden Sprengstoff aufgefüllt werden.
Es kann nachgewiesen werden, daß der erforderliche Druck um so niedriger liegt, je hc/.ier bei einem
Hexogen-Trinitrotoluol-Gcmisch der Hexogenanteil liegt. Aus Cjrunden der Gießbarkeit des Sprengstoffgc
mischs und der mechanischen Stabilität des Gießlings isi
'Λ andererseits ein gewisser Mindestgehalt an TNT
erwünscht, und eine Zusammensetzung mit 25 30
Gewichts-"/» Trinitrotoluol hat sich als günstiger Kompromiß erwiesen
Die erwähnte Abhängigkeit des erforderlichen
Drucks vom TNT-Gehalt der Mischung beruht darauf, daß beim Erstarren des TNT dessen Schmelzwärme frei
wird, dm die Temperatur des Gemischs über ihren
augenblicklichen Wert hinaus zu erhöhen trachtet, lind die daher durch eine zusätzliche Erhöhung des
Schmelzpunktes mittels entsprechender Druckerhöhung ausgeglichen werden muß. Da mit steigendem
TNT-Anteil die frei werdende Wärmemenge und damit das Ausmaß der Temperaturerhöhung steigt, ist zur
Kompensation mich ein um so größerer Druck
aufzubringende höherderTNT-Anteil ist.
Die für die vollständige Erstarrung des Sprengstoffgeniisches erforderliche Druckerhöhung ergibt sich für
den Fall eines TNT-Hexogen-Gemisches aus folgender Gleichung:
Ip =
Temperaturanstieg AT infolge der frei werdenden
Schmelzwärme sowie die erreichte Endiemperatur Tm.n-
"TNT+
. Gewichts- | Ap | AT |
T
1 /111/ » |
verhiiltnis | |||
Trinitro | |||
toluol : Hexogen | (bar) | (C) | ( C) |
in 40:60 | 975 | 24 | 110 |
30:70 | 785 | 18 | 104 |
20:80 | 565 | 12 | 98 |
Darin bedeutet
Ap = erforderliche Druckerhöhung,
qt = Schmelzwärme von TNT,
T0 = Schmelztemperatur von TNT bei Atmo
sphärendruck,
Vn = spezifisches Volumen von TNT im nüssi
gen Zustand bei T = Ta.
Vc = spezifisches Volumen von TNT im erstarr
ten Zustand bei T= Ta,
ctnt = spezifische Wärme von TNT bei T= 7n,
cn = spezifische Wärme von Hexogen bei
T=T0,
.v = Gewichtsanteil des TNT im Sprengstoff
gemisch,
(5 T = Temperaturdifferenz, um die die- Tempera
tur des flüssigen Sprengstoffgemischs vor
der Druckbeaufschlagung über dem Schmelzpunkt To liegt.
bei sp i el
Man stellt Gemische aus Trinitrotoluol und Hexogen mit einem Verhältnis der Gewichtsanteilr TNT : Hexogen
40 : 60, 30 : 70 und 20 :80 her. Jedes Gemisch wird auf eine Temperatur von 86°C erwärmt, einen etwa 5°C
über der TNT-Schmelztemperatur liegenden Wert. Nach dem Vergießen werden die Gemische der für die
Erstarrung erforderlichen Druckerhöhung Ap unterworfen, deren Wert der nachfolgenden Tabelle entnehmbar
ist. Die Tabelle enthält außerdem den Der Tabelle läßt sich entnehmen, daß das erfindungsgemäße
Verfahren um so leichter durchführbar ist (um so niedrigere Drücke), je niedriger der TNT-Gehalt ist,
wobei die Brisanz des Sprengstoffes zunimmt. Die Ursache liegt in der geringeren frei werdenden
Schmelzwärme.
μ Da darüber hinaus TNT bei Temperaturen oberhalb
500C selbst im erstarrten Zustand plastisch verformbar
ist, treten beim Erstarren und Abkühlen auch keine Mikrolunker (Poren) auf, da mit nachdrückendem
Preßstempel die Form vollständig gefüllt gehalten wird.
Die Gießlinge — Zylinder von 100 mm Durchmesser
— werden dann mit Kühlwasser von 100C von außen
abgekühlt. Die Abkühlzeit bis zur Schmelztemperatur des TNT bei Atmosphärendruck — etwa 810C —
beträgt für den Gießling aus 40 :60 TNT-Hexogen etwa
in eine halbe Stunde, für die übrigen Gemischzusammensetzungen entsprechend weniger. Die Abkühlzeit ist
bestimmt durch die Wärmekapazität und das Wärmeleitvermögen des Gemisches, die Kühlwassertemperalur
und den Wärmeleitweg, der im wesentlichen vom
Ji Kaliber abhängt und mit diesem zunimmt. Gerade aber
bei großen Kalibern ergibt sich eine beträchtliche Zeiteinsparung, da man bisher das Gemisch während
vergleichsweise langer Zeit bei einer Temperatur etwas oberhalb der Schmelztemperatur halten und zoncnwei-
•41) se. vom Geschoßboden ausgehend. ^starren lassen
mußte. Bei einem Zylindergicßling vcn 100 mm Durchmesser waren dafür bisher mehr uls fünf Stunden
L.aboricr/cit erforderlich.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern aus Sprengstoffgemischen durch Vergießen bei oder
über Schmelztemperatur der niedrigstschmelzenden Gemischkomponente und Erstarrenlassen unter
Druck, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, dem das Sprengstoffgemisch nach dem
Vergießen ausgesetzt wird, auf eine Höhe gebracht wird, bei dem die Schmelztemperatur der flüssigen
Komponente auf einem Wert oberhalb ihrer Augenblickstemperatur liegt, und daß bei beibehaltenem
Druck Abkühlung auf eine unterhalb der Schmelztemperatur bei Atmosphärendruck liegende
Temperatur erfolgt
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abkühlung durch Wärmeabfuhr mittels eines Kühlmittels beschleunigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur
Herstellung von Gußkörpern aus einem Hexogen-Trinitrotoluol-Gemisch,
dadurch gekennzeichnet, daß der Trinitrotoluolanteil zwischen 25 und 30
Gewichts-% des Gemischs eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei beibehaltenem Druck Abkühlung
auf +50° C erfolgt.
Priority Applications (5)
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SE815472A SE400072B (sv) | 1971-06-24 | 1972-06-21 | Forfarande for framstellning av gjutkroppar av sprengemnesblandningar med minst en svarsmelt sprengemnesdel och en lettsmelt del |
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