DE2161414B2

DE2161414B2 - Verfahren zur herstellung von verbundkoerpern durch explosionsplattieren

Info

Publication number: DE2161414B2
Application number: DE19712161414
Authority: DE
Inventors: Masatada Ohaza Futto Aichi Araki (Japan)
Original assignee: Showa Denko K K , Nippon Oils & FatsCo Ltd ,Tokio
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE2161414A1; SE381202B; GB1369879A; US3813758A; SE381202C; DE2161414C3

Description

1. Verfuhren zur Herstellung mmi Verbundkörpern durch Explosionsplattieren, bei dem ein 5 Grundblech und mindestens ein Plattierungsblech im Abstand umeinander angeordnet und durch eine parallel zu den Plattierungspartnern fortschreitende Detonation mit einer Geschwindigkeit unterhalb der jeweils höchsten Sehallgeschwindig- η keil in einem der beteiligten Metalle aufeinandergetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundblech (4) und das Plattierungsblech (3) in einem Abstand entsprechend der 0,05-bis 2 Stäche η Stärke eines der beiden Bleche (3, 4) 15 ungeordnet wer'.-Mi, daß auf die dem Grundblech (4) abgekehrte Seite des Plattierungs'bleehs (3) eine schweißhindernde Schutzschicht (6) aufgebracht wird, daß eine Projektilplalte (5). die mindestens ebenso groß wie das Plattierungsblech (3) ist, im 2" Abstand entsprechend der ),05- bis 25fachen Stärke der Projektilplatte (5) von dem Plattierungsblech (3) angeordnet wird, daß die Projektilplatte (5) mit einer Sprengmittelschicht (2) belegt und diese gezündet wird, wodurch die Projektilplatte (5) 25 auf das Plattierungsblech (3) aufschlägt und dieses so beschleunigt, JaB es mit dem Grundblech (4) verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man über der SprenTnittelschicht (2) in einem Abstand der 0,05- bis 25fachen Stärke eine Aufschlagplatte (8) \orsieht, auf welcher sich eine Initialzündschicht (7) befindet, und man letztere zündet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schutzschicht (6) anwendet, die den Abstand zwischen Projektilplatte und Plattierungsblech erfüllt und insbesondere aus einem geschäumten hochmolekularen Material mit einer Dichte zwischen etwa 0,01 bis 0,4 g/cm³ besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß man im Abstand zwischen der Sprengmittelschicht und der Aufschlagplatte ein geschäumtes hochmolekulares Material mit einer Dichte zwischen etwa 0,01 und 0,4 gern³ vorsieht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Plattierungsblech in einem Winkel zwischen 0,5 und 20 zu dem Grundblech anordnet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Projektilplatte in einem Winkel \on 0.5 bis 20 zur Schutzschicht anordnet.

7. Verfahren nach Anspruch ' bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Grundblech Weichstahl verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch ) bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß man als Plattierungsblech korrosionsbeständigen Stahl, eine Nickcl-Chrom-Molybclän-Lcgicrung, Messing, Bronze oder Titan. Kupfer. Zirkonium, Tantal, Silber, Gold, Platin, Wolfram, Niob, Chrom. Aluminium, Molybdän, Magnesium. Vanadium, Zink. Zinn odei deren Legierungen verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis S, dadurch aekeniizeichnct, daß die Schutzschicht abgeschrägt

wird "^^ö«^l^f s

der Projektilplatte (511

₁₀. verfahren nach^An*™£ _{(5) größer}

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Plattensee fortschreitet und _{m l;iH}

^h(?Tt SAS dc? SS Metallplatten mit erfolgt die N ertynüu. fe _zwischcn den einander

einander und dem Winke! /wischen ilen beiden Metallplatte!!.

Aus der LSA.-Patentschrift 3 313 021 ist ein Verlahren /um Stumpfschweißen von 2 Metallplatten mit Hilfe son Sprengkraft bekannt. Die /u serbindenden Platten sserden zumindest über der Schweißstelle mit einer Sprengmittelschicht überdeckt und so ge/ündei, daß eine senkrechte Krafteinwirkung zur Deformation der Verbindungsstelle der beiden Platten erzeugt wird. Dies erreicht man entweder mit einem Flüchenwellen-Generator oder durch Zündung des Sprengmittelstreil'ens an einem Ende, so daß die Detonation über die Verbindungsstelle fortschreitet. Es ist aber auch möglich, die beiden stumpfzuschsveißenden Platten mit einer Abdeckplatte zu versehen (diese soll jedoch nicht mit den beiden zu verschweißenden Platten verbunden sserden). worüber sich eine Projektilplatle mit Sprengstoff schicht befindet. Die Sprengstoffschicht wird indirekt ge/ündet, indem über ihr ein A'ifsehkigstre 1 fen mit einem Sprengmittelstreifen angeordnet ist und dun.li Zündung des Sprengsloffstreiiens und Aufschlag des darüberliegenden Aufschlagsireifens die Sprengstoffschicht auf der Projekiilplatie gezündet wird. Dieses Stumpfschsseißserfahren ist streng zu unterscheiden von dem sogenannten Sprengplattieren, wo also eine großflächige Verbindung von Blechen oder Platten angestrebt wird.

Aus der deutschen Auslegesehrift 1 229 821 (USA.-Paicntschrift 3 137 937) ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Metallkörpern bekannt, wobei die zu verbindenden Partner in einem Abstand von mindestens 0,025 mm im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und sich auf zumindest einem Partner eine Sprengmittelschicht mit einer Detonationsgeschssindigkeit von mindestens 1200m/sec, jedoch svenige" als 120° „ der Schallgeschwindigkeit des Metalls mit der höchsten Schallgeschwindigkeit, befindet. Das Sprengmittel erstreckt sich über die zu verbindenden Bereiche der Partner. Es ist auch vorgesehen, die Sprengmittelschicht nicht direkt auf einem Partner vorzusehen, sondern zur Schonung dieses Partners eine Pufferschicht anzuwenden. Die Zündung der Sprengmiltelschicht geschieht derart an einem oder mehreren Punkten oder an einer oder mehreren Kanten, daß die Detonation über die ganze Sprengmittelschicht fortschreitet.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß Unregelmäßigkeiten der Delonationswellen entlang der Kanten des Plaltierungsblechs auftreten können. Auch beobachtet man unerwünschte Effekte infolge instabiler Detonation im Zündbereich, Risse und Beschädigungen dos Platticrungsblechs an den Kanten, Einschluß von gasförmigen Detonationsprodukten zwischen Plattierungsblech und Grundblech und häulig auch unzulängliche Verbindung und Beschädigungen des Pkittierungsblechs auf Grund der obengenannten Schwierigkeiten.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern durch Explosionsplattieren, bei dem ein Grundblech und zumindest ein Plattierungsblech im Abstand voneinander angeordnet sserden. Es sseist die obenerwähnten Schwierigkeiten und Nachteile der bekannten Verfahren nicht auf, sondern führt zu einer sicheren und einwandfreien Verbindung des gesamten gewünschten Bereichs ohne nennenswertem Ausschluß.

Auch hier schreitet die Detonation parallel zu den /u verbindenden Blechen mit einer Gesehwindigkeil fort, die unter der jeweils höchsten Schallgeschwindigkeit eines der beteiligten Metalle liegt. Es Ϊ--.1 dadurch gekann/.eichnet. daß das Grundble.ii und das Plattierungsblech in einem Abstand entsprechend der 0,05- bis 25fachen Stärke eines der beiden Blech-.' angeordnet sserden, daß auf die dem Grundblech abgekehrte Seite des Plattierungsblechs eine die Verbindung verhindernde Schutzschicht aufgebracht wird, die ein Verschweißen der darüber angeordneten

ίο Prrjektilplatie verhindert. Die Projektilplatle ist mindestens ebenso groß wie das Plaiiierungsbiech. Der Abstand der Projektilplalte vom Plattierungsblech beträgt deren 0,05- bis 25fache Stärke. Auf der Projektilplalte befindet sich die Sprengmittelschicht, durch deren Zündung die Projektüplatte auf das Plattierungsblech aufschlägt und dieses so beschleunig!, dai-i es mit dem Grundblech verbunden wird.

Gegenüber dem obenerwähn' <i bekannten Verfahren des Sprcngplattierens ermöglicht das erlindungsgemäße Verfahren durch die Anwendung der Projektüplatte und der Schutzschicht eine sichere Verbindung der beiden Bleche, ohne daß die obere Fläche des Plattierungsblechs irgendeiner Beschädigung, sei es durch die Projektilplatte, sei es durch die Einwirkung der Sprengmitlelsehicht oder der Detcnationsprodukte ausgesetzt ist.

Bei den bekannten Explosionsplattierungsserfahicn ist es außerordentlich schwer, verhältnismäßig spröde Meiallbleche, svie Sinterkörper aus Wolfram, zu binden, da der direkte Aufschlag aus der Explosion der Sprengmittelschicht zu einer Zerstörung des spröden Materials führen kann. Die indirekte Übertragung des Aufschlags aus der Detonation der Sprengmittelschicht nach der Erfindung bessirkt eine Verbesserung der scheinbaren Duktüität des spröden Platiierungsbledis durch innige Berührung mit dem Plattierungsblech. Demzufolge kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein sprödes Metallblech leicht auf ein Grundblech ohne die Gefahr der Rißbildung gebunden svciden.

Darüber hinaus ließen sich nach den bekannten Verfahren Bleche mit Bohrungen oder komplizierten Wellen kaum mit einem Grundblech verbinden. Es war bisher praktisch unmöglich, eine gleichmäßige Bindung über die ganze Fläche eines porösen Metallblechs nach üblichen Verfahren zu erhallen. Die erfindungsgemäß angewandte Projektüplatte verhält sich ähnlich wie eine Verkleidung für das poröse lVeta'iblech, so daß eine hervorragende Bindung zwischen dem Metallblech mit Bohrungen oder Löchern und dem Grundblech nach dem erfindungsgerr.üßen Verfahren erhalten sserden kann.

Die Erfindung svird an Hand der Figuren näher erläutert.

F i g. 1 bis 3 zeigen schematisch die Anordnung bei bekannten Explosionsplattierungsverfahren:

F i g. 4 zeigt schematisch die Anordnung der Metallplatten, der Projektüplatte und der Sprengmittelschicht nach der Erfindung:

So F i g. 5 zeigt schematisch die An. wie die Verbindung der Mctallplattcn bei der Anordnung nach 1 i g. 4 erfolgt:

F i g. 6 bis S zeigen andere Anordnungswcisen nach der Erfindung für MetaNbleche, eine Projektüplatte und eine Sprengmittelschicht:

F i g. 9 und 10 zeigen, svie die Detonation der Sprcngstofl'schichtcn aus den F i g. 6 und .S voranschreitet '

Fig. 11 und 12 zeigen zwei weitere Ausbildungsformen der Anordnung nach F i g. 8 und

F i g. 13 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Beispiel 1.

Die Anordnung der F i g. I entspricht im wesentlichen der USA.-Patentschrift 3 137 937 (=-■ deutsche Auslcgeschrift I 229 821). Dabei ist eine Zündvorrichtung 1 an einer Kante einer Sprengmittelschicht 2 befestigt, die sich auf dem Plattierungsblech 3 befindet, so daß bei Zündung der Schicht 2 das Blech 3 auf das Grundblech 4 aufschlägt und mit diesem verbunden wird. Die Sprengmittelschicht 2 soll so groß wie das Plattierungsblech 3 sein, und der Zünder ist außerhalb des Schichtbereichs, in dem die Verbindung angestrebt wird, vorgesehen.

Um eine feste gerade oder gleichmäßige Bindung zwischen Plattierungsblech 3 und Grundblech 4 zu erreichen, soll die Detonation der Sprengmittelschicht 2 parallel zum Plattierungsblech 3 in gleichmäßiger Weise fortschreiten. Die tatsächliche Detonation der Sprengmittelschicht 2 in unmittelbarer Nähe des Zündpunkts ist einigermaßen instabil, z. B. innerhalb eines Bereichs von einigen zehn bis einigen hundert Millimetern im Abstand vom Zünder 1, abhängig von der Art des angewandten Sprengmittels. Diese instabile Detonation der Sprengmittelschicht in unmittelbarer Nähe des Zündpunkts führt zu schlechter Bindung zwischen Plattierungsblech 3 und Grundblech 4.

Es wurde schon verschiedene Vorschläge gemacht, um diese Schwierigkeiten des Explosionsplattierens mit paralleler Anordnung nach USA.-Patentschrift 3 137 937 zu überwinden. Zwei dieser Vorschläge sind in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Nach F i g. 2 soll das Plattierungsblech 3 größer sein als das Grundblech 4. Die überstehenden Teile des Plattierungsblechs werden abgetrennt im Kollisionsmoment.

Diese in F i g. 2 angedeutete Möglichkeit ist unwirtschaftlich, da beträchtliche Randbereiche von oft kostspieligen Plattierungsblechen abfallen.

Um die Anwendung von teurem Metall an den Randbereichen des Plattierungsblechs zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, um das Plattierungsblech 3 im Sinne der F i g. 3 Randteile 3' von billigem Metallwerkstoff vorzusehen. Diese können z. B. aus weichem Stahl bestehen und sind mit dem Plattierungsblech 3 durch Punktschweißen oder mit Hilfe eines Klebers verbunden, so daß die Gesamtgröße des aufzuplattierenden Blechs beträchtlich größer ist als das Grundblech 4. Die Anwendung von speziellen Randteilen 3' hat den Nachteil, daß diese nur schwer in glatte Bindung mit dem Plattierungsblech 3 gebracht werden können und nennenswerte Arbeit aufgewandt werden muß zur Verbindung der Randteile 3' mit dem Plattierungsblech 3, so daß nun aus diesem Grund wieder das Explosionsplattierungsverfahren für praktische Anwendung unwirtschaftlich wird.

Außer den oben angegebenen Schwierigkeiten hatten die bekannten Explosionsplattierungsverfahren noch andere Nachteile. So neigt ein sprödes BIe;h, wie Wolframblech, zur Rißbildung beim Aufschlagen infolge der Detonation des Sprengmittels. Es ist praktisch unmöglich, ein Verbundmaterial herzustellen mit eintm Metallwerkstoff, dessen Dehnung nicht größer als etwa 5% ist.

Bei dem obenerwähnten bekannten Verfahren zur ExplosionsplaUierung mit Winkelanordnung hat man ebenfalls verschiedene Nachteile festgestellt Die Sprcngmittelschicht wird an dem Ende gezündet, an dem die sich zu verbindenden Bleche am nächsten stehen, so daß die Detonation gegen das andere Ende, wo der größte A\bstand zwischen den beiden Blechen herrscht, fortschreitet. Wenn der Abstand zwischen den beiden Blechen eine bestimmte maximale Grenze übersteigt, so neigt das durch die Detonation der Sprengmittelschicht vorgetriebene Blech zur Zerstörung oder zur Rißbildung infolge des Luftwider-Standes und der Reflexion der Stoßwellen. Dieser maximale Abstand zwischen den beiden Blechen hängt natürlich von den physikalischen Eigenschaften und den Dimensionen des Plattierblechs ab. Ein zu großer Abstand zwischen den Blechen führt zu einer zu hohen Beschleunigung des Plattierungsblechs, so daß der Aufschlag bei der Kollision zu hoch wird und die Verbindung instabil.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Bleche zueinander parallel

ao oder schräg stehen. Die Projektilplatte, welche die Sprengmittelschicht trägt, kann man an der Rückseite entweder des Plattierungsblechs oder des Grundblechs vorsehen.

In F i g. 4 ist schematisch die Anordnung nach der

*5 Erfindung gezeigt, und zwar die Sprengmittelschicht 2 befindet sich auf der Projektilplatte 5. An der Sprengmittelschicht ist links der Zünder 1 befestigt. Das Plattierungsblech 3 ist paraiiei zur Projektilplatte in entsprechendem Abstand davon gelagert. Auf der Oberseite des Plattierungsblechs 3 befindet sich eine Schutzschicht 6, die der Projektilplatte 5 zugekehrt ist. Um den erforderlichen Abstand zwischen Projektilplatte und Plattierungsblech aufrechtzuerhalten, werden Abstandsglieder 12 vorgesehen. Auf einem geeigneten Fundament 11 befindet sich das Grundblcch 4, über dem in entsprechendem Abstand das Plattierungsblech 3 gelagert ist. Auch für die Einhaltung dieses Abstands werden Abstandhalter 13 angeordnet, z. B. Erhöhungen wie in der USA.-Patentschrift 3 137 937 erwähnt.

Wird bei einer Anordnung im Sinne der F i g. 4 der Detonator 1 betätigt und damit die Sprengmittelschicht 2 gezündet, so schreitet die Detonation von links nach rechts mit einer Detonationsgeschwindig-

keit D fort, die abhängig ist von dem angewandten Sprengmittel. Der bei der Detonation des Sprenpmittels auftretende Druck, der von der Form da Sprengmittelschicht und der Flächenladung abhängt, treibt die Projektilplatte 5 nach unten, und diese schlägt auf die Sei utzschicht 6 des Plattierungsblechs 3 mit hoher Geschwindigkeit auf.

Bei F i g. 5 wird die Projektilplatte 5 der F i g. A gegen die Schutzschicht 6 auf dem Plattierungsblech 3 vorgetrieben und veranlaßt damit dieses, auf das Grundblech aufzuschlagen. Aus der F i g. 5 ergibt sich, daß die Detonationsgeschwindigkeit D des Sprengmittels direkt umgesetzt wird in die Projektilplattenkollisionsgeschwindigkeit V_d und die Grundblechkollisionsgeschwindigkeit V_e, so daß die beiden

Geschwindigkeiten V_d und V_e im wesentlichen gleich sind mit der Detonationsgeschwindigkeit D.

Ein Metallstrahl 10 entsteht am Kollisionspunki zwischen Plattierungsblech 3 und Grundblech 4, wie der F i g. 5 entnommen werden kann. Dieser Metalles strahl 10 erleichtert die metallurgische Bindung dei beiden Bleche, indem er für dauernd frische Meta'i oberflächen sorgt. Die Projektilplatte 5 in der Aus fühningsform nach den F ί g. 4 und 5 ist etwas größei

161 414

7 8

■Is das Plattierungsblech 3 und das Grundblech 4, so Grundblech 4 und die entsprechende Grundblcch-

daß Randbereiche der Projektilplatte durch die kollisionsgeschwindigkeit V_c, d. li. die Geschwmdig-

Kantcn des Plattierungsblechs 3 und des Grund- keit, mit der der Kollisionspunkt zwischen Plattierungs-

bleci.., 4 bei der Kollision der Projektilplatte mit den und Grundblech fortschreitet, erhalten werden, da ja

beiden Blechen abgetrennt werden, wie dies durcli 5 bekanntlich bei gegebener Detonationsgcschwindig-

das abfallende Randstück 5' de· F i g. 5 angedeutet keit die jeweilige Kollisionsgeschwindigkeit durch den

ist. Abstellwinkel beeinflußbar ist, nur bei paralleler

F i g. 6 zeigt eine weitere mögliche Anordnung für Anordnung, also Anstellwinkel »0« ist die Detona-

das erfindungsgemäßc Verfahren. Hier ist das Plat- tionsgeschwindigkeit gleich der Kollisionsgeschwin-

tierungsblech 3 parallel, jedoch in einem gewissen io digkeit.

Abstand von dem Grundblech 4 angeordnet. In diesem Was die obenerwähnte Kollisionsgeschwindigkeit V_c Fall ist die Projektilplatte 5 schräg gegen das Plat- anbelangt, so wurde festgestellt, daß eine zufriedentierungsblech unter einem Winkel« angeordnet. Die stellende Bindung erreicht wird, solange die Kolliuntere Fläche der Projektilplatte S ist einer Schutz- sionsgeschwindigkeit V_c über 800 m/s, jedoch unter schicht 6 auf dem Plattierungsblech 3 zugekehrt. Die 15 der höchsten Schallgeschwindigkeit in den beiden Sprengmittelschicht 2 befindet sich auf der Projektil- Werkstoffen liegt. Der Begriff »Schallgeschwindigkeit« platte 5. Bei der Anordnung nach F i g. 6 wird die bedeutet die Geschwindigkeit der plastischen Schock-P.OJektüplatteikoüisionsgeschwindigkeit Vd kleiner als welle, die entsteht, wenn eine Spannung momentan die Detonationsgeschwindigkeit D. Wenn die Ge- aufgebracht die Elastizitätsgrenze bei Kompression schwindigkeit der Projektilplatte 5 im Kollisionszeit- 20 in einer Richtung für ein spezielles Metallblech punkt mit der Schutzschicht 6 als V_pa. bezeichnet überschreitet. Obwohl eine Kollisionsgeschwindigkeit wird, so ergibt sich für die Projektilplattenkollisions- V_e geringfügig über der höchsten Schallgeschwindiggeschwindigkeit Va nachfolgende Gleichung: keit des Systems eine einwandfreie metallurgische

Bindung bewirken kann, ist diese Verbindung unter

= D \ COS Λ

sin a · cos (α + γ)

(D

45 solchen Bedingungen instabil und vergleichsweise schwach, so daß in der Praxis so hohe Kollisions-

gcschwindigkcitcn V_e nicht zweckmäßig sind. Bei der worin · Anordnungsweise nach F i g. 7 läßt sich die Kollisions-

, Y χ I ν \ geschwindigkeit V_c in zwei Hinsichten definieren,

γ = 2SJn-¹I -^pd-\ bzw. γ =-2 arc. sin ( -^d-| (2) 3° nämlich die Kollisionsgeschwindigkeit V_n in der \ D j \ D j Ebene des Plattierungsblechs 3 und die Kollisions

geschwindigkeit V_C2 in der Ebene des Grundblechs 4.

ist. Bei der Anordnung nach F i g. 6 ist die Grund- Es bestehen folgende Beziehungen für die Geschwinblechkollisionsgeschwindigkeit V_c im wesentlichen die digkeiten V_CI und l'_C2:
gleiche als die der Projektilplatte Va, da sich die beiden 35

zu verbindenden Bleche parallel befinden. j/_CJ — y_ü,

F i g. 7 zeigt nun eine weitere Möglichkeit zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dieser Ausgestaltung wird die Anordnung der y_n = y_d .

F i g. 6 dahingehend abgeändert, dal? die zu verbin- 40

1—r^l Ο)

sin (ß -i ε)

_ Olli %J 1-

cos β — ■ ' —

sin/? · cos (β + έ)

sin (β + ε)

denden Bleche sowie die Projektilplatte gegenüber -vorm dem Plattierungsblech in einem Winkel β bzw. χ

^lieS^en· ε - 2 arc · sin { —^p—\ (5)

Wenn die Geschwindigkeit des Plattierungsblechs V_v \ j y_d j

zur Zeit der Kollision mit dem Grundblech 4 zu gering 45

ist, so tritt keine ausreichend große plastische Ver- und >'a die ProjektilplaUenkollisionsgeschwindigkeit formung an der Zwischenfläche zwischen den beiden aus den Gleichungen (1) und (2) ist.
Blechen auf, um eine einwandfreie feste metallurgische Eine der beiden Geschwindigkeiten V_n, IV₂ kann Bindung zu ergeben. Bei vergleichsweise niederen als Gnindblechkollisionsgeschwindigkeit herangezogen Geschwindigkeiten I _p prallt das Plattierungsblech 50 werden, abhängig davon, ob mit Hilfe der Projektilelastisch auf das Grundblech oder kann auf diesem platte 5 das Plattierungsblech 3 oder das Grundblech 4 nur sehr schwach fixiert werden. Andererseits, wenn in Bewegung gesetzt wird.

die Geschwindigkeit V_p zur Zeit der Kollision zu Aus den Gleichungen (1) bis (5) ergibt sich, daß hoch ist, so kommt es zu einer Deformation des man lediglich durch Auswahl entsprechender Winkel \ Plattierungsblechs, und das Grundblech wird über- 55 und β eine geeignete Grundblechkollisionsgeschwinmäßig stark hinsichtlich Rißbildung und Verwindun- digkeit V_r über einen weiten Bereich der Detonationsgen des fertigen VerbunHmaterials beansprucht, was geschwindigkeit D erhalten kann. Bei dem bekannten wieder seinen kommerzieilen Wert beeinträchtigt. Explosionsplattierungsverfahren mit Winkelanord-

Es besteht ein gewisser Bereich für die Geschwindig- nung kann der Winkel ß, wenn die Detonations-

keit Vp des Plattierungsblechs bei der Kollision mit 60 geschwindigkeit D sehr hoch ist, zu groß werden, um

dem Grundblech, welcher von den physikalischen die Grundblechkollisionsgeschwindigkeit V_c in ;inem

Eigenschaften der beiden Werkstoffe abhängt. Der bevorzugten Bereich zu halten, da dieser Winkel die

Fachmann ist in der Lage, ohne Schwierigkeiten die einzige Variable bei diesem bekannten Verfahren

Geschwindigkeit V_p z. B. über einige Versuche zu unter diesen Bedingungen ist. Wird jedoch der Win-

irmitteln. 65 kel β (F i g. 7) zu groß, so wird die Geschwindigkeit V_p

Die beiden Winkel «, β werden so ausgewählt, daß des Plattierungsblechs zum Zeitpunkt der Kollision

die entsprechende Geschwindigkeit Vp des Plattie- mit dem Grundblech zu hoch, weil das Plattierungs-

rungsblechs zum Zeitpunkt der Kollision mit dem blech gegenüber einem kleineren Winkel R 711 \anoe-

10

beschleunigt wird. Wie oben erwähnt, kann eine übermäßig hohe Geschwindigkeit V₁, zu einer unzulänglichen Verbindung führen und ein Einreißen des Verbundmaierials verursachen. Andererseits sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung nach F i g. 7 zwei Variable für die Einstellung der Grundblechkollisionsgeschwindigkeit V₀ bei gegebener Detonationsgeschwindigkeit D vorhanden, nämlich die Winkel α und ß. Demzufolge kann die Bewegungsgeschwin-

mittelschicht 2 trägt, geneigt angeordnet, und zwar in dem Winkel ψ. Der Zünder 1 ist wieder mit der Platte 8 an der Seite verbunden, die der Projektilplatte 5 am nächsten steht. Mit fortschreitender Detonation der Initialzündschicht 7 wächst deren Abstand gegen die Projektilplatte 5. Bei der Ausführungsform nach F i g. 11 ist die Zündgeschwindigkeit d' (= Geschwindigkeit, mit der die Aufschlagzündplatte 8 die Sprengmittelschicht 2 zündet) geringer

digkeit Vp in geeigneter Weise begrenzt und diese io als die Detonationsgeschwindigkeit d der Initial-Schwierigkeit der üblichen Verfahren mit Winkel- zündungsschicht 7. Es wurde nun festgestellt, daß die

Zündgeschwindigkeit d' nicht sehr viel geringer als 116 "/ρ der Detonationsgeschwindigkeit D der Spreng

anstellung eliminiert werden.

In der F i g. 8 ist eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, wobei hier eine Initialzündschicht zur Betätigung der Sprengmittelschicht obiger Ausführungsformen zur Anwendung gelangt. Die Initialzündschicht 7 mit Zünder 1 befindet sich auf einer Aufschlagzündplatte 8. Wird mit Hilfe des Zünders 1

mittelschicht 2 sein darf.

d' £ 1,16

(9)

Ein geeigneter Wert für den Winkel ψ zur Erfüllung der Bedingungen der Gleichung (9) läßt sich leicht

_ aus den Gleichungen (1) und (2) bei Einführung des

die Initialzündschicht 7 gezündet, so wird die Auf- 20 Winkels ψ an Stelle des Winkels λ ermitteln,
schlagzündplatte 8 schräg auf die Sprengmittel- Bei der in Fig. 12 gezeigten Anordnung ist die

schicht 6 auftreffen und diese zünden. Zündgeschwindigkeit d' für die Erfüllung der Bedin-

Bei den in den F i g. 4 bis 7 gezeigten Anordnungen gungen nach Gleichung (9) dann gegeben, wenn eine der Sprengmittelschicht geht ein Teil der frei werden- Initialzündschicht 7 mit d < d' angewandt wird. Bei den Energie in den oberen freien Raum verloren und 25 dieser Ausführungsform besteht zwischen Aufschlagdient nicht zur Beschleunigung der Projektilplatte 5. zündplatte 8 mit der Initialzünschicht 7 und der Demzufolge muß die Flächenladung auf der Projektil- Projektilplatte 5 mit Sprengmittelschicht 2 ein Winplatte 5 größer sein als die für die Plattierung tatsäch- kel ψ. Die Zündgeschwindigkeit d' ist abhängig von lieh erforderliche Sprengmittelmenge, was wieder ein der Bewegungsgeschwindigkeit V_d' der Aufschlagungebührlicher Kostenaufwand ist. Bei der erfin- 30 zündplatte 8 im Kollisionszeitpunkt mit der Sprengdungsgemäßen Ausführung mit größerer Initialzünd- mittelschicht 2.
schicht 7 als Sprengmittelschicht 2 (Fig. 8) kann

die Gleichmäßigkeit der Bindung zwischen Plattie- d' = d cos ψ + ^sin V
rungsblech 3 und Grundblech 4 weiter verbessert tg (Φ — ψ)

werden, da durch diese größere Initialzündschicht 7 Unregelmäßigkeiten in der Detonationswellenfront 9 am entfernten Ende der Sprengmittelschicht — vom Zünder aus betrachtet — vermieden werden.

Zünder 1 oder Linienwellengenerator zur Betätigung der Initialzündschicht 7 sind bekannt. Um nun erfindungsgemäß die Detonationswellenfront 9 abwärts gegen die Sprengmittelschicht 2 bei der Anordnung nach F i g. 8 zu richten, wobei die untere Fläche der Aufschlagzündplatte 8 anfänglich parallel zu der

= d

1 +

tgy

Φ = 2 sin-¹

2d)

(10)
(H)

Aus der Gleichung (10) ergibt sich, daß der Wert für die Zündgeschwindigkeit d' über den Winkel ψ einstellbar ist; es muß d' > d sein, da der Ausdruck tg y>/tg (Φ — ψ) immer positiv ist.

Die Anordnungen nach Fig. 11 und 12 können

oberen Fläche der Sprengmittelschicht 2 liegt, muß 45 auch dahingehend abgewandelt werden, daß ein bedie Detonationsgeschwindigkeit der Initialspreng- grenzter Winkel χ zwischen der Prcjektilplatte 5 und lchicht 7 größer sein als die Detonationsgeschwindig- dem Plattierungsblech 3 (Fig. 6), wie auch ein keit D der Sprengmittelschicht 2. Die Neigung Θ der Winkel β zwischen Plattierungsblech 3 und Grund-Detonationswellenfront 9 (F i g. 10), das ist der Win- blech 4 (F i g. 7) vorgesehen wird. In diesem Fall kel Θ zwischen der Detonationswellenfront 9 und der 50 müssen bei den Bedingungen der Gleichungen (9) bis oberen Fläche der Projektilplatte 5, ergibt sich aus (11) auch die Gleichungen (1) bis (8) berücksichtigi f d Z bh i h

folgenden Gleichungen:

Θ — arc · sin

in —j W/

sin Θ

tionswellenfront 9 vorzugsweise ^ aus ergibt sich

d ^ 1,16 - D

O)

werden. Zu beachten ist noch die Grundblechkolli· sionsgeschwindigkeit V_c. Insbesondere, wenn Plattierungsblech 3 und Grundblech 4 (Fig. 6) paralle 55 sind, ist die Grundblechkollisionsgeschwindigkeit V₁ gleich der Kollisionsgeschwindigkeit der Projektil platte V_d (V_c = V_d), welche aus Gleichung (1) durct Substitution der Detonationsgeschwindigkeit D durcl die Zündgeschwindigkeit d' in Gleichung (10) be Bei verschiedenen Untersuchungen konnte festge- 60 stimmt worden ist. Andererseits, wer η das Plattie stellt werden, daß der Neigungswinkel Θ der Detona- rungsblech 3 gegen das Grundblech 4 geneigt is

60° sein soll. Dar- (F i g. 7), wird die Kollisionsgeschwindigkeh de Projektilplatte V_d aus den Gleichungen (1) und (10 und die Grundblechkollisionsguchwindigkeit V_c au 65 der Gleichung (3) oder (4) ermittelt.

Bei obigen Betrachtungen wurde die Dicke de Schutzschicht 6 als gleichmäßig angenommen, so dal der Winkel zwischen Projektilplatte 5 und der oberei

(8)

F i g. 11 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach F i g. 8. In diesem Fall ist die AufschlagszündrjlatteS gegen die Projektilplatte 5. die die Spreng-

11 12

Fläche der Schutzschicht 6 gleich dem Winkel zwischen Projektilplatte, des Plattierungsblechs, der Schutz-Projektilplatte 5 und Plattierungsblech 3 ist. Es ist schicht, des Abstands zwischen Plattierungsblech und aber auch möglich, abgeschrägte Schulzschichten anzu- Prcjektilplatte sowie zwischen den t :iden zu vcrbinwenden, so daß, abhängig von der Schichtstärke der dcnden Platten.

Schutzschicht, Verzögerungszeiten für die Kollision 5 Ist ein Teil der Projeklilplatte von der Schutzschicht

der Projeklilplatie 5 auf das Plattierungsblech 3 vari- weiter entfernt als die 25fache Stärke der Pre-ektil-

ierbar sind. platte, so kann es infolge des Luftdrucks bei der hohen

Die Projektilplatte besteht vorzugsweise aus Alumi- Bewegungsgeschwindigkeit zu einer Rißbildung oder nium, Aluminiumlegierungen oder Stahl oder einem Zerstörung kommen. Die Folge davon ist eine mangelanderen schlagfesten Metallwerkstoff wie Titan, io hafte Verbindung zwischen Plattierungsblech und Zirkonium, Nickel, Kupfer, Messing, Bronze, Zink, Grundblech. Ist ein Teil der Projektilplatte zu nphe Tantal oder deren Legierungen; gegebenenfalls kann an der Schutzschicht angeordnet, so kann dieser Teil sie einen metallischen oder einen Kunststoffüberzug für eine stabile Verbindung der beiden Bleche nicht aufweisen. ausreichend beschleunigt werden.

Die wirksame Fläche der Projektilplatle 5 muß so 15 Die bevorzugten Abstandhalter zur Anwendung groß wie das. Plattierungsblech 3 sein. Unter der wirk- zwischen Projektilplatte 5 und Schutzschicht 6 (F i g. 4) samen Fläche der Projektilplatte 5 ist der Bereich zu können kleine Stücke von geschäumtem Kautschuk verstehen, der von der Sprengmittelschicht 2 bedeckt oder Kunststoff oder Holz- bzw. Metallblöcke sein, ist. Es ist zweckmäßig, wenn die Projektilplatte an vorausgesetzt, daß keine Kratzer oder Risse auf der jeder Seite über das Plattierungsblech hinausragt, 20 Oberfläche des Plattierungsblechs entstehen. Wie weil dadurch verschiedene unerwünschte Erscheinun- bereits erwähnt, kann erfindungsgemäß die Schutzgen aus£eschaltet werden, wie unregelmäßige Detona- schicht selbst als Abstandhalter zwischen Projektiltionswellen entlang der Kanten des Plattierungsblechs, platte und Plattierungsblech dienen und hat darn eine instabile Detonation in unmittelbarer Nähe des Zün- Materialstärke zwischen der 0,05- und 25fachen ders, Risse und Fehler der Projektilplatte entlang der as Plattenstärke. Die Schutzschicht sollte groß genug Kanten, Einschluß von gasförmigen Detonations- sein, um die ganze wirksame Fläche der Projektilplatte produkten in den Zwischenraum zwischen Plattie- zu bedecken. Sie besteht dann vorzugsweise aus hochrungsblech und Grundhlech sowie unwirksame Bin- molekularen Schaumstoffen, wie Kautschuk oder dung und Risse des plattierten Werkstoffs auf Grund Kunstharz, da diese Schaumstottschichten im wesentobiger Schwierigkeiten. 30 liehen keinen Widerstand der sich infolge der Detona-

Die Stärke der Projektilplatte 5 sollte vorzugsweise tion der Sprengmittelschicht 2 bewegenden Projektildie 0,3- bis lOfache Stärke des Plattierungsblechs 3 platte 5 bieten, bis die Schutzschicht 6 so weit zusein. Ist die Projektilplatte zu dünn, so kann sie zur sammengedrückt ist, daß ein direkter Übergang der Zeit der Kollision mit dem Plattierungsblech Wellen kinetischen Energie von der Projektilplatte auf das bilden, die möglicherweise das Plattierungsblech an 35 Plattierungsblech ermöglicht ist. Solche Schaumstoffdiesen Stellen nicht ausreichend beschleunigen, um Schutzschichten erfüllen zwei Funktionen, nämlich eine feste Bindung mit dem Grundblech zu gewähr- als Abstandsmittel zwischen Projektilplatte und Platleisten. Ist andererseits die Projektilplatte zu dick, tierungsblech und Schutz des Plattierungsblechs. Um benötigt man eine ungebührliche große Sprengmittel- einen besseren Schutz des Plattierunjiblechs gegen menge für die erforderliche Beschleunigung des Plat- 40 die bei der Zersetzung der Schaumstoffe gebildeten tierungsblechs. Die benötigte Stärke der Projektil- kohlenstoffhaltigen Produkte sowie gegen ein mögplatte hängt ab von der Anwendungsart sowie von liches Zerkratzen mit der Projektilplatte zu erhalten, der Dicke und dem Werkstoff des Plattierungsblechs kann man zwischen Schaumstoff und Plattierungsund der Schutzschicht. blech noch einen leicht entfernbaren Überzug auf

Durch die Schutzschicht 6 wird eine direkte Kolli- 45 letzterem vorsehen.

sion der Projektilplatte 5 mit dem Plattierungsblech Wenn eine Aufschlagplatte 8 mit Initialzündschicht 7

und eventuell deren Verbindung vermieden, die zu (F i g. 8 bis 12) zur Anwendung gelangt, so sollte die

Rissen und/oder Verbindungen führen kann. Als wirksame Fläche der Aufschlagplatte 8 zumindest so

Schutzschicht 6 kann man ein beliebiges Material groß — vorzugsweise größer — sein als die wirksame

anwenden, z.B. Kautschuk, Kunststoffe, Anstrich- 5° Fläche der Projektilplatte5, und zwar um mehr als

mittel, Wasser, Gelatine, Agar-Agar oder deren etwa 5 cm an jeder Seite. Ist die wirksame Fläche dei

Gemische. Die erforderliche Dicke der Schutzschicht 6 Projektilplatte 5 größer als das Plattierungsblech 3.

läßt sich leicht bestimmen unter Berücksichtigung so ist eine zusätzlich größere wirksame Fläche dei

von Werkstoff und Stärke der Projektilplatte und des Aufschlagplatte 8 über die wirksame Fläche dei

Plattierungsblechs, der Bewegungsgeschwindigkeit V_pd 55 Projektilplatte 5 nicht so wesentlich. Unter deir

der Projektilplatte beim Kollisionszcitpunkt mit der Begriff wirksame Fläche der Aufschlagplatte 8 ist dei

Schutzschicht 6, dem Aufschlpgwinkel der Projektil- Teil der Platte zu verstehen, der durch die Initial

platte auf die Schutzschicht und dem Material der zündschicht 7 bedeckt wird. Es wurde festgestellt

Schutzschicht selbst. Bevorzugt werden Schaumstoff- daß die bevorzugte Stärke der Aufschlagplatte 1

schichten mit einem Raumgewicht von 10 bis 4C0 kg/m³ 60 0,3 bis 3 mm beträgt.

aus Kautschuk oder Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, Der Abstand von der unteren Fläche der Aufschlag

Polyvinylacetat, Polystyrol, Polyäthylen, einem Epoxy- platte 8 zu der Sprengmittelschicht 2 auf der Projektil

harz, einem Phenolharz, Polyurethan, einem Harnstoff- p'atte 5 sollte nicht kleiner als die 0,05fache und ;iich

polymerisat oder einem Polyamid. größer als die 25fache Stärke der Aufschlagplatte

Die Sprengmittelschicht 2 soll zumindest so groß 65 sein. Projektilplatte 5 und Aufschlagplatte 8 könne

wie das Plattierungsblech 3 sein. Die Stärke der parallel (F i g. 8) oder in einem Winkel τ (Fig. 11

Sprengmittelschicht läßt sich leicht bestimmen unter zueinander angeordnet werden. Der oten angegeben

Berücksichtigung der Dicke und des Materials der bevorzugte Bereich des Abstands zwischen der Aul

ichlagplutte 8 und der Projektilplatie 5 gilt ohne Rücksicht auf die Winkelunordnung zwischen diesen beiden Platten. Der erwähnte bevorzugte Absland !wischen der Aufschlagplatte 8 und der Projektilplatte 5 kann in ähnlicher Weise eingehalten werden, ivie der zwischen Projektilplatte und Schutzschicht 6, ftlso ourch Abstandshalter in Form von Holz- oder Metallklötzchen, geschäumtem Kunststoff oder Kautschukstücken.

Bei den obigen Ausführungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde jeweils nur ein Plattierungsblech auf ein Grundblech fixiert. Es ist jedoch nach der: Explosionsplatlierungsverfahren auch möglich, mehrere Bleche zu verbinden. So können zwei Bleche aaf das Grundblech planiert werden, indem die beiden Bleche zwischen der Projekiilplatte 5 (F ig. 4) und dem Cirundbleeh 4 angeordnet werden.

Man kann jedoch das erfindungsgemäßc Verfahren auch derart abwandeln, daß die Projekülplaue 5 auf die Grundplatte 4 und nicht auf das Plattierungsblech 3 (F i g. 4) aufschlägt. Darüber hinaus kann es manchmal auch wünschenswert sein, zwei Projektilplaiien, nämlich an je einer Seite des Plattierungsbleehs und des Grundblce' s. vorzusehen und die beiden von ^icn entgegengesetzten Seiten aufschlagen zu lassen.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Grundblech: 100-200-9 mm Baustahl mit Streckgrenze 41 kg mm-. Diese Anordnung im Länesschni'.t ist schematisch in F i g. 13 gezeigt.

Das Grundblech-1 wurde auf einem Fundemant 11 gelagert und sechs Aluminiumwürfel 13 von 1 · 1 · 1 mm darauf angeordnet, auf welche dann das Plattierungsblech 3 aufgelegt wurde.

Plattierungsblech: 100 -200-2 mm Than. 50 kg mm-Streckgrenze.

Die beiden Platten sind im Abstand von 1 mm parallel ausgerichtet (Fig. 13). Auf das Titanblech wurde eine l-mm-Sehutzschicht 6 aus einer gepreßten schwarzen Kautschukfolie handelsüblicher Qualität mit Hilfe eines KunstharzlJ.ebers fixiert, so daß die gesamte obere Fläche des Titanblechs bedeckt war.

Projektilplatte 5: 130-270-I mm weicher Stahl wurde in einem Absland von 10 mm über der Schutzschicht angeordnet und durch Holzträger 12 am Fundament 11 abgestützt. Die Platte war mit den zu verbindenden Blechen kantenpan:üel. Sie stand also über die Blechkanten an jeder Breitseite um 15 mm und an einer Längskante um 50 mm und auf tier anderen Längskante um 20 mm vor.

An der oberen Fläche der Projektilplatte 5 befand sich ein rechteckiger Hol/rahmen 14 mit Außenmaßen 130 · 270 mm. Dieser Rahmen bestand aus Holzstäben, die im Querschnitt 5 mm breit und 10mm hoch waren. Die Außenkanten des Rahmens waren kantengleich mit der Projektilplattc und auf dieser mit einem Kleber fixiert. Innerhalb des Rahmens 14 befand sich auf der oberen Fläche der Projektilplalle 5 in gleichmäßiger Verteilung Sprcngmitlelpjlver 2, und zwar 310 g, bestehend aus 10 Gewiehlstcilen Tetranitromethylanilin und 90 Gewichtsteilcn Ammoniumperchlorat.

Die Sprengmitlelschicht 2 wird (wie in Fig. 13 durch eine gestrichelte Linie angedeutet) an der Kante gezündet, die am weitesten entfernt ist vom Platlieruncsblech 3. Die Detonationsgeschwindigkeit D betruü 2100 ms. Das Plattierungsblech 3 wurde von der" Projektilplattc 5 über die Schutzschicht 6 gegen das Grundblech 4 getrieben. Die Bewegungsgesehwindigkeit Kp des Plattierungsbleehs 3 zum Zeitpunkt de"r Kollision mit dem Grundblech 4 betrug 2100 m\. Es wurde ein einwandfreier Verbundkörper aus dem Titanblech und dem Stahlblech erhalten. Die durch Verbrennung und thermische Zersetzung uehiideten Substanzen aus der Schutzschicht 6 blieben /war auf der Außenfläche des Titanblechs zurück, ließen -ich jedoch vollständig durch Abwischen mn einem Lösungsmittel entfernen, wodurch man eine reine frische'Titanfläche erhielt.

In dem Verbundmaterial, und zwar sowohl in -.lern Grundblech als auch in dem Titanblech, waren U-ine Risse und Verbindungen zu erkennen. Die Verhi-.hm'j zwischen den beiden Blechen wurde mit Hilf- ,-. ;s üliraschall-Rißprüfgeräts untersucht und darin 1 _iv<o Risse gefunden. Das so erhaltene Verbund:!,;^-: _u;l eisnete sich hervorragend für verschiedene Anwendungsgebiete. Die Untersuchungen hinsu;:i!i.;:i Schälfestigkeit und Streckgrenze ergaben, daß e;v.e:c nich¹ unter :"0 kg mm' und letztere naht ui.ier 35 kg mm- lagen.

In folgenden Beispielen erfolgte die Al^i.::idshaltung /wischen den beiden zu verbindenden Bis..' ;-n im Sinne des Beispiels 1 unter Anwendung \wi-_; Ak;-miniumwürfeln entsprechender Größe.

Beispiel 2

Es wurde eine Anordnung im Sinne der 1 i ^. 6

hergestellt, und zwar aus folgenden Teilen.

Grundblech 4: 100 · 200 ■ 15 mm Stahl ph'·;,·.

Streckgrenze 41 V'j. nun-.

Piaf.ierungsblech 3: 100 · 200 ■ 2 mm korrosionsbeständiger Stahl.

Abstand: 0.5 mm,

Schutzschicht 6: 0.05 mm abreißbare Kunststoffschicht und darauf 5 mm Ae.ir-A gar,

P.-ojeklilplatte 5: 120 · ."!50 · 2 mm Aluminiumblech,

Sprengmittelschicht 2: 120 · 250 · 3 mm Sprcngmiuelplatte, befestig! auf der Projektilplatte, bestehend aus 75 Gewichtäteilen Trinitrolrimeiln lentriamin und 25 GcwiclUsteilen Kunstharzpaste, Deton:itionsgeschwindigkeit D 7000 m/s,

λ zwischen

Projcktilplatte und

Schutzschicht: 12 .

Die Projektilpiaitc war gelagert auf Holz.stäbcn auf Grund, auf dem das Grundblech auflag, und zwar so. daß der unlere Teil der Projektilplattc 5 in Berührung mit einer der 100-mm-Kante der Schutzschicht war, während die Projektilplatte 5 sich weiter abwärts um 30 mm erstreckte (F i g. 6).

Die Sprengmittelschicht 2 wurde an der untersten Kante mit einem Linienwellengencrator gezündet. Auf Grund der Detonation schlug die Projektilplatte auf das Plattierungsblech mit der darauf befestigten Schutzschicht so auf. daß dieses mit einer Grundblechkollisionsgeschwindigkeit von 34S0 ms auf das Grundblech aufschlug.

Rückstände aus der Kunststoffschicht, die von der Schutzschicht abgezogen wurde, konnte man auf der

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Oberfläche des Yerbundmaienals festsiellen. jedoch ließen sich diese leicht entferner., so daß eine fn-.che. gut aussehende Vlache des korrosionsbeständigen Stahls erreicht wurde. Die L'llraschalluniersuehup.gen ergaben. d:iii eine hervorragende Bindung bestand. Biegeversuche über einen Dorn mit einem Radius gleich der Dicke des V'erbundniaierials wurden durchgeführt. F.in Abschälen oder Reißen konnte weder auf der einen noch auf der anderen Seite des Yerbundmaierials festgestellt werden.

Beispie

Ir. ine Anordnung meh 1-' i g.
Bestandteilen hergestellt.

wurde :iu-> folgenden

15

Grundbiech 4:
Plattieruii'jsblech ?.:

Abstand zwischen
den Blechen:

100 · I'M-^) mm Stahlblech. 100 · 200 · 1 mm einer Legierung bestehend aus 16 bis IS" „ Molybdän. 15 bis 17.5° „ Chrom. 4' bis 5^U „ Wolfram. 4 bis "?" ,. Eisen. Rest Nickel.

0.3 mm.

Die Platten waren parallel angeordnet und befanden sich in einer 150 · 250-Verpaekung aus 0.1 mm PoIyäthylenfoliu. Dieser Sack wurde nach Evakuieren mit Hilfe von Hochfrequenz versiegelt. Das ganze wurde dann in ein Wussergefäß 300 · 300 · 50 mm eingesetzt und so angeordnet, daß das Nickel-Legicrungs-Blech nach oben und parallel zur Wasserflüche in einer Tiefe von 5 mm zu liegen kam.

F;ine Projektilplatte 5 und eine Aufschlagplatte 8 wurden nun angeordnet, und zwar

Projektilplatte 5: 130 · 260 · 1 mm Weiehsiahl-

blech.
Sprengmittelschicht 2: 190 g Pulver, bestehend aus

2 Gewichlsteilen Tetranitromethy !anilin und 98 Gewichtsteilen Ammoniumperchlorat nach Beispiel 1 in einer Schicht 120 · 250 ·

6 mm,

Aufschlagplai'.e 8: 140 · 270 · 0,6 mm Weichstahlblech,

Initialzündschicht 7: 95 g lnitialzünJpulver aus 20Gewichtsteilen Teiranitromethylamin und 80 Gewiehtsteilen Ammoniumperchlorat nach Bei- 5" spiel 1 als Schicht 130 · 260 ·

3 mm,

Abstand zwischen
Aufschlagplatte 8 und

Sprengmittelschicht 2: 5 mm.

Fünf parallele Baumwollstränge wurden durch die oberen Öffnungen des Wasserbehälters mit einem Abstand voneinander von 10 mm gespannt, so daß man die Projektilplatte 5 und die Aufschlagplaite 8 auf diese Baumwollstränge auflegen konnte. Die 260-mm-K.anlcn der Projektilplatte reichten um L5mm über die 200-inm-Kanten des Platberungsblechs 3 an jeder Seite hinaus, während die 130-mm-Kanle der Platte 5 über die entsprechende 100-mm-Kante des Blechs 3 um 50 mm vorstand. Die Mitte der Aufschlagplaüe 8 war vertikal ausgerichtet mit der Mitte der Projektilplatte 5, so daß alle Kanten ersterer über die entsprechenden Kanten der letzteren um 5 mm \ erstanden.

Die Initialzündschicht 7 wurde an der am weistesten \iini Blech 3 entfernten Kante mit Hilfe einer Zündkapsel Nr. 6 betätigt. DcionationsgcschwhuiigKeii i/ Ib-OOm s. Durch diese Detonation wurde die Spreiiümiiielschichi mit einer Zündgeschv.indigkeit \on IH(K) ms gezündet. Detonationsgeschv.indigkcit /) 115Um s. Die Detonationswellenfront¹) w_t,r um 40 gegen die untere Hache der SprengmitieKchicht 2 geneigt. Dadurch v.urde die Projckiilplatic 5 durch lias Wasser in dem Behälter vorgetrieben und bewirkte ein Planieren des Nickel-Legie.ung-Blechs . uf das Stahlblech mil einer Cirundplaiienkollisionsieschwindigkeit IV von ISOOm s. Man erhielt eine einwandfreie Bindung.

Das Verbundmaieriai halte an der Nickel-Legierungsfiäche ein gutes Alissehen, da diese Hache nicht der direkten Sprengeinwirkung ausgesetzt war. Bei verschiedenen Versuchen konnte festgestellt werden, daß nur eine ungenügende Bindung von etwa 15 mm Länge und 2 bis 3 mm Breite in dem le:l auftrat, der einer Kante der Aufschlagplatte 8 entsprach. Die Bindung war sonst einwandfrei, ohne Risse. Biegeversuche ersahen, daß sich das Vcrbundmaterial ohne Schwierigkeiten über einen Dorn mit gleichem Radius wie die Materialstärke biegen ließ. Es trat kein Abschälen oder Reißen auf den beiden Häehen des Verbundmaterials ein.

Beispiel 4 Eine Anordnuim im Sinne der I- i n. 12 für Jie

Planierung von zwei Blechen auf wurde wie foliu vorgenommen.

cm

Grundblech

Grundblech 4: 100 -200-1 mm Kupferblech.

Zwei Plattierungs-

bleche3: Jedes 100 ■ 200 · 1 mm Nickel

blech.

Abstand zwischen
den Blechen: Jeweils 0,2 mm.

Die drei Bleche wurden so übCiCinanJer angeordnet, daß sie kantenparallel waren.

Projektilplatte *>:
SprengmiLelschichl 2

Aufschlagplatie 8:
Initialzündschicht 7:
Abstandhalter
zwischen der Projcklilplattc und dem
oberen Plattierungsblcch 3:

150- 280- 1 mm Stahlblech. : Nach Beispiel 1 lüGewichtsleile Tctro.:kromcthylanilin und 90 Gevvichlsieile Ammoniumperchlorat, Dichte 1 g cm³, 140-270-6 mm Schicht, 150- 2S0· 1 mm Stahlblech, Wie Sprengmittelschicht 2.

100 · 200 ■ 15 mm Polyurethanschaumstoff, Dichte 0,03 gern³.

Die Projektilplatte 5 mit Sprcngmittelschicht 2 wut Ie parallel angeordnet über den Grund- und ^latlieruugsblechcn 3. 4, und zwar über die abstandhaltcnde Schaumstoffschicht. Die 280-nim-Kante der Projeklilplatte5 reichte an jeder Seite um 25 mm über die 200-mm-Kante des Plattierungsblechs 3 hinaus, während eine 150r,im-Kante über die entsprechende 100-mm-Kante um 50 mm sich erstreckte.

Eine der 150-mm-Kantcn der Aufschlagplatte 8 wurde vertikal 25 mm über der oberen Fläche der Sprengmittelschicht 2 parallel zu der 150-mm-Kanle des Holzrahmens der Projektilpiatie 5 angeordnet, an der Seite, wo die Projektilplatte 5 über das Plattierungsblech 3 um 50 mm hinausragte. Die andere 150-mm-Kante der Aufschlagplatte 8 wurde vertikal 10 mm über der oberen Fläche der Sprengmittelschicht 2 vorgesehen. Durch diese Anordnung war die Aufschlagplatte 8 um etwa 3' gegen die obere Fläche der Sprengmittelschicht 2 geneigt.

Die Initialzündschicht 7 wurde bei dieser Anordnung an der Kante, die am weitesten entfernt vom Plattierungsblech 3 ist, mit Hilfe eines Linienwellengenerators ge/ündet. Detonationsgeschwindigkeit ύ 180öm's, Zündgesdiwindigkeil der 'vrengmiuelschicht 2200m/s. Die 6 mm starke Sprengmittelschicht 2 hatte eine Detonationsgesehwindigkeit D von 1800 m/'s. Die Detonationswellenfront war um 55 gegen die untere Fläche der Sprengmittelschicht geneigt. Dadurch wurde die Projektilplaite 5 durch den Polyurethanschaumstoff-Sibstandhalter 15 mit hoher Geschwindigkeit bewegt, so daß es zu einer Kollision kam (Grundplatienkollisionsgeschwindigkeit l'_c 2200 m/s). Die Verbindung des Verbundwerkstoffs war einwandfrei.

Rückstände aus den Verbrennungs- und Zersetzungsprodukten der Polyurethane konnten auf der Außenfläche des Nickel-Kupfer-Nickel-Verbundi.jrpers festgestellt werden, jedoch ließen sich diese leicht entfernen. Es bildete sich eine einwandfreie frisc.e Nickeltläche, da diese nicht der Explosionseinvvirkung ausgesetzt war. Untersuchungen ergaben, daß die Bindungen einwandfrei, ohne Risse waren.

Beispiel 5

Eine Anordnung im Sinne der F i g. 6 wurde aus folgenden Teilen hergestellt.

Grundblech 4:
Plattierungsblcch 3:
Abstand zwischen
den beiden Blechen
Abstandhalter 12:

Projektilplatte 5:
Sprengmittelschicht

20-50-3 mm Tantal,

20 -50-3 mm Wolframblech,

0,2 mm,

Polystyrolschaumstoff körper, im Querschnitt 50 · 80 mm horizontal, rechtwinkeliges Dreieck mit einem Winkel von 10^J gegen die vertikale Kante gerichtet, Dichte 0,002 g/cm³,

2 mm Aluminiumblech gleicher Größe wie die geneigte Fläche des Abstandhalters 15,
2: 3 mm Sprengmittelplatte,
Dichte 1,72g cm³, D ^- 4000m s.

Die parallelen Bleche 4 und 3 wurden mit dem Plattierungsblcch 3 nach oben gelagert. Darauf wurde die horizontale Fläche des Abslandhalters 12 angeordnet, so daß jede Kante der horizontalen Fläche des Abstandhaiters 12 sich über die einsprechend parallel liegenden Kanten de-, Platticrungsblcdis 3 um 1 5 mm erstreckt. Die Pinjcktilplattc 5 wurde auf die geneigte obere Fläche des V'· ι üulhahcis, 12 so aufgelegt, daß ein Winkel \nn !»> gegen das Platticrungsblech 3 bestand.

Dann winde d:j Sprengmitielschielu 2 in der Mitte der im;. ■ ricn Kaule mit einer Sprengkapsel Nr. Ci ge-/i'tndet. In ■ 11 ^ c ilei Detonation schlug die Projektil- -■'■■">■■ -· m!' .i.i'. W ollruiViblech 3 über den Abstandhalter 12 auf und yeranlaßte das Wolframblech, auf das Tantalblech nfiit einer Grundblechkollisionsgeschwindigkeit Iv = 2500 m/s aufzuschlagen.

Der Taiital-Wolfram-Verbundwerkstoff zeigte eine einwandfreie Bindung, mit Ausnahme von zwei Fehlstellen von etwa 3 mm Breite und 5 bis 10 mm Läng·; an Kanten des Wolframblechs. Die anderen Bereiche waren einwandfrei und ohne Risse.

Mit üblichen Explosionsplattierungsverfahren läßt ίο sich Wolfram kaum aufschweißen, da es zum Spritzen neigt. Selbst wenn es nach üblichen Verfahren gelingt, ein Wolframblech auf ein Grundblech aufzubringen, so ist die Qualität der Bindung sehr schlecht und eine große Anzahl von Rissen vorhanden.

Beispiele

Im Sinne der F i g. 7 wurde eine Anordnung aus folgenden Teilen hergestellt.

Grundblech 4:

Plattierungsblech 3:
Winkel β zwischen
den beiden Blechen:
as Schutzschicht 6:

Projektilplatte 5:
3c Sprengmittelschicht 2

100 · 200 · 15 mm Stahlplatte.
Streckgrenze 41 kg, mm²,
100 · 200 · 6 mm Titanblech.

1 mm gepreßte schwarze Kautschukplatte handelsüblicher
Güte.

150-300-3 mm Weichstahlblech,

: 30 mm Sprengmittelpulverschicht in einem Kartonrahmen aus 10 Gewichtsteilen Tetranitromethylanilin und 90 Gewichts teilen Ammoniumperchlorat.
Dichte 1,1 gern³.

Winkel \ zwischen
Projektilplatte 5 und
Schutzschicht 6:

Der Winkel/? wurde eingehalten, indem die einen 100-mm-Kiinten der Bleche zusammengehalten und die anderen 100-mm-Kanten mit Hilfe eines L-förmigen Abstandhalters in der gewünschten Neigung fixiert wurden. In ähnlicher Weise wurde der Winkel \ eingehalten. Eine der 150-mm-Kanten der Projektilplatte 5 erstreckte sich schräg nach unten über die 100-mm-K.ante des Titanblechs, während die beiden 300-mm-Kanter. der Projektilplatte5 über die 200-mm-Kanten des Titanblechs 25 mm auf jeder Seite vor-

ragten.

Die Sprengmittelschicht 2 wurde an der untersten Kante mit einer Zündkapsel Nr. 6 gezündet. D 2800 m/s, Projektilplattenkollisionsgeschwindigkeit 2550 m/s, Grundplattenkollisionsgeschwindigkeit 2330 m/s.

Auf dem erhaltenen Verbundmaterial waren Rückstände aus der Zersetzung der Schutzschicht. Diese ließen sich jedoch leicht entfernen, so daß man am Verbundkörper eine frische Titanfläche hatte. Untersuchungen mit Hilfe von Ultraschall ergaben eine einwandfreie Bindung zwischen Titan und Stahlblech, ohne Risse oder Verbindungen. Schälversuche und Prüfung auf Zugfestigkeit oder Streckgrenze ergaben, daß die Schälfestigkeit nicht kleiner als 45 kg/mm² und die Streckgrenze nicht kleiner als 32 kg/mm² waren.

Die gleichen Maßnahmen zur Winkelanordnung von Plattierungsblech 3 und Projektilplatte 5. wie im

Beispiel 6. wurden auch für folgende Beispiele herangezogen.

Beispiel 7

/.wischen den beiden Blechen war über die ganze Fläche einwandfrei, ohne Risse oder Verziehungen.

Beispiel 9

Eine Anordnung nach F i g. 7 wurde aus folgenden 5 Eine Anordnung nach F i g. 8 wurde aus folgender. Teilen gebildet. Teilen vorgenommen.

Cirunclblech 4:
Plaiiierungsblech 3:

Winkel β zwischen
den beiden Blechen:
Schutzschicht 6:
Projektilplatte 5:

100-200-9 mm Stahlplatte,
Streckgrenze 41 kg/mm².
100 · 200 ■ 2 mm korrosionsbeständiges Stahlblech.

2 mm Agar-Agar,
120 · 250 · 2 mm Aluminiumblech,

.Sprengmittelschicht 2: 120 ■ 250 · 3 mm Platte aus

75 Gewichtsteilen Trinitrotrimethylentriamin und 25 Gewichtsteilen Kunstharzpaste,
D 7000 ms.

Winkel \: 12\

Die Projektilplatte 5 war gelagert auf Holzblöcken auf Grund, auf dem das Grundblech 4 und darauf in einem Winkel von 5' das Plattierungsblech 3 angeordnet war, so daß der untere Teil der Projektilplatte 5 so auf den Holzpflöcken abgestützt war, daß ihre untere Fläche mit der 100-mm-Kante der Schutzschicht 6 in Berührung stand, während sie sich noch weitere 30mm abwärts erstreckte (Fig. 7). Die Sprengmittelschicht 2 wurde an der untersten Kante mit einem Linienwellengenerator gezündet. Die Projektilplatte 5 schlug mit hoher Geschwindigkeit über die Schutzschicht 6 auf dem Blech 3 auf, und zwar mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 3500 m/s, so daß dem Plattierungsblech 3 der Aufschlag auf das Stahlblech 4 bei einer Grundblechkollisionsgeschwindigkeit V_c von 2160 m/s möglich war.

Die Außenfläche des Verbundmaterials aus Stahl mit korrosionsbeständigem Stahl war glatt wie frischer korrosionsbeständiger Stahl vor der Plattierung. Ultraschallversuche ergaben einwandfreie Bindung, Biegeversuche zeigten, daß sich das Verbundmaterial um einen Dorn gleicher Dicke ohne Fehler biegen läßt. An beiden Seiten des Verbundmaterials konnte weder ein Abschälen noch Risse festgestellt werden.

Beispiel 8

Die Maßnahmen des Beispiels 7 wurden wiederholt mit folgenden Abänderungen.

1. Die Agar-Schicht 6 wurde ersetzt durch eine abziehbare Kunststoffschicht.

2. Die Schräglagerung der Projektilplatte 5 erfolgte nicht mit L-förmigen Abstandhaltern, sondern mit Polystyrolschaumstoffkörpern mit keilförmigem Querschnitt, Spitzenwinkel 12°, Dichte ().,04g/cm³. Die Größe der geneigten Fläche des Schaumstoffkörpers war im wesentlichen gleich der Größe der Projektilplatte 5.

Die Sprengmittelschicht 2 wurde an der untersten Kante mit einem Linienwellengenerator gezündet. Der Aufschlag des Plattierungsblechs 3 auf dem Grundblech 4 erfolgte mit einer Grundblechkollisionsgeschwindigkeil V,- von 2500 m/s. Die Verbindung Grundblech 4:

ίο Plattierungsblech 3:
Abstand zwischen
den Blechen:
Projektilplatte 5:

Sprengmittelschicht 2

Schutzschicht 6:

Aufschlagplatte 8:
Initialzündschicht 7:

100-200-9 mm Stahlblech.
Streckgrenze 41 kg/mm-.
1ΟΟ-2ΟΟ-2 mm Titanblech,

1 mm,

130-270- 1 mm Weichstahlblech,

: 20 mm Schicht aus 2 Gewichtsteilen Tetranitromethylaniün und 98 Gewich teilen Ammoniumperchlorat,

100 · 200 · 1 mm gepreßte
schwarze Kautschukplatte mit einem Kunststoffkleber auf dem Plattierungsblech 3 fixiert,
170 · 300 · 0,8 mm Weichstahlblech,

1 mm Pulverschicht aus 10 Gewichtsteilen Tetranitromethylanilin und 90 Gewichtsteilen Ammoniumperchlorat.

Abstand zwischen
Aufschlagplatte und

Sprengmittelschicht: 5 mm.

Grundplatte 4, Plattierungsblech 3 und Projektilplatte 5 wurden im Sinne des Beispiels 1 angeordnet. Die Aufschlagplatte 8 wurde parallel zu der Projektilplatte 5 vorgesehen, während alle Kanten der beiden Platten 5 und 8 ausgerichtet waren. Eine der 170-mm-Kanten der Aufschlagplalte 8 reichte über die entsprechende Kante der Projektilplatte 5 um 30 mm hinaus.

Die Initialzündschicht 7 wurde in der Mitte der am weitesten vom Plattierungsblech 3 entfernten Kante mit einer Zündkapsel Nr. 6 gezündet. el = 2500 m/s, Zündgeschwindipkeit der Sprengmittelschicht 2 2500 m/s, Detonationswellenfront 23,6" zur unteren Fläche der Sprengmittelschicht 2, Projektilplattenkollisionsgeschwindigkeit V,i 2120 m/s, Aufschlagen des Titanblechs 3 auf dem Stahlblech 4 mit einer Grundblechkollisionsgeschwindigkeit W 1820 m/s. Das Verbundmaterial zeigte einwandfreie Bindung. Die Prüfungen nach Beispiel 1 zeigten auch für dieses Verbundmaterrl hervorragende Eigenschaften.

B e i s ρ i e I 10

Es wurde eine Anordnung nach F i g. 12 in Abwandlung der Vorgangsweise nach F i g. 2 aus folgenden Teilen hergestellt.

100- 150-15 mm Stahlplatte,
100 · 150 · 6,4 mm Nickel-Legierung entsprechend Beispie! 3, Winkel β zwischen
den beiden Blechen: 15,

Schutzschicht 6: 100 -150-2 mm Polyvinylace-

tatschicht,

120 · 170 ■ .1 mm Weichstahlblech,

Grundblech 4:
Plattierungsblech 3:

Projek'ilplat'e 5:

Sprcngmittelschicht 2: 120 · 1 70 · 8 mm Schicht aus 75 Gewichlsteilen Trinitrotrimcthylentriamm und 25 Gewichtsteilen Kunstharzpaste.

Winkel \ zwischen
Projektilplatte 5 und
Schutzschicht 6:
Aufsc'nlagplatte8:

Initialzündschicht 7:

Winkel ψ zwischen
Aufschlagplatte und
Sprengmittelschicht:

15°,

150 · 20D · 2 mm Aluminiumplatte,

150-200-3 mm Schicht aus
75 Gewichtsteilen Trinitrotrimethylentriamin und 25 Gewichtsteilen Kunstharzpaste,

10".

Das Grundblech 4 wurde auf Grund gelagert und eine der beiden 100-mm-Kanten des Plattierungsblechs 3 mit einer 100-mm-Kante des Blechs 4 in Berührung gebracht und das Plattierungsblech 3 so angestellt, daß der angegebene Winkel β gewährleistet ist. Jede Kante der Projektilplatte 5 reichte über die entsprechenden Kanten des Plattierungsblechs 3 um 10 mm hinaus, während der minimale vertikale Abstand zwischen der unteren Fläche der Projektilplatte 5 und der Schutzschicht 6 10 mm betrug. Der Winkel ψ zwischen der unteren Fläche der Aufschlagplatte 8 und der oberen Fläche der Sprengmittclschicht 2 ist begrenzt durch die oberste Kante der Sprengmittelschicht 2, d. h. an der entgegengesetzten Kante zu der, wo der Winkel λ 15° beträgt, war begrenzt zwischen der unteren Fläche der Projektilplatte 5 und der Schutzschicht 6.

Die Ini'.i.il/.LinJs-j'.iicht 7 wurde mit einem Linienwellcnge;icrator an der Kante entgegengesetzt zu der Kante, wo der Winkel ψ von 10 vorliegt, gc/.iindet. </ = 70.13m s. ΖΓη.!geschwindigkeit der Sprengniüel-

S schicht 2 430J m s, Neigung der Ditonationswellenfront zu der oberen Fläche der Projektilplatte 5 16,7\ Aufschlag der Projektilplatte 5 über die Schutzschicht 6 auf dem Plattierungsblech 3 mit einer Geschwindigkeit V,t 1870 m/s, wodurch dem Plattierungsblech 3 eine solche Geschwindigkeit verliehen wurde, daß es mit einer Grundplattenkollisionsgeschwindigkeit V_e von 1290 m's auf dieses aufschlug. Man erhielt eine einwandfreie Bindung.

Die Ultraschall-Prüfmethode ergab, daß die Verbindung zufriedenstellend war, mit Ausnahme eines schwach gebundenen Teils von 2 bis 3 mm Breite und einer Länge entsprechend etwa der Hälfte der Gesamtlänge des Verbundwerkstoffs. Dieser schwach gebundene Bereich stammte aus der unmittelbaren Nähe

ao des Linienwellengenerators.

Wie obe^r. bereits erwähnt, stand die 100-mm-Kante des Plattierungsblechs 3 mit der 100-mm-Kante des Stahlblechs 4 in Beispiel 10 miteinander in Berührung. In Abwandlung dieses Versuchs wurden die 100-mm· Kanten der beiden Bleche voneinander um 0,5 mm getrennt. In diesem Fall trat keine schwach gebundene Zone auf.

Die Oberflächen der zu verbindenden Bleche nach obigen Beispielen waren poliert, und zwar mechanise!

oder chemisch, um irgendwelche Oxydschichten zi entfernen. Wurden korrosionsbeständige Metallwerk stoffe deren Oxydhaut vernachläßigbar ist, angewandt so wurden die Oberflächen nur mit einem Lösungs mittel zur Entfernung von Fremdstoffen gereinigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

ne des Aufschiagens pfattteningsblech (3). dadurch

ttening

dadurch