DE2516549B2 - Verfahren zur Herstellung eines konischen Bimetallüberzugs für Hohlladungsauskleidungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines konischen Bimetallüberzugs für Hohlladungsauskleidungen.

Hohlladungen werden in sehr weitem Umfang als Mittel zur Zerstörung von gepanzerten Fahrzeugen und auch zur Inbetriebnahme ölführender Tiefbohrungen verwendet. Das Prinzip der Hohlladungen basiert auf der Richtwirkung, die durch eine Explosivladung mit einem an einer freien Fläche gegenüber der Zündfläche offenen Hohlraum erzeugt wird.

Eine bekannte Hohlladung besteht aus einer zylindrischen Sprengstoffmasse, deren eines Ende im allgemeinen einen konischen Hohlraum aufweist, der seinerseits mit einem im allgemeinen konischen Metallüberzug bedeckt ist, und einer am anderen, dem Hohlraum gegenüberliegenden Ende montierten Zündeinrichtung.

Wenn die Ladung gezündet wird, detoniert der Sprengstoff, und der konische Metallüberzug fällt beim Durchlauf der Stoßwelle, die sich vom hinteren zum vorderen Ende der Ladung fortpflanzt, ein und wird schräg zur Achse der Ladung mit großer Geschwindigkeit von der Spitze bis zur Basis des Kegels herausgeschleudert, wodurch die Erzeugung eines perforierenden Strahls geringer Masse, jedoch äußerst hoher Geschwindigkeit mit einer Bewegung längs dieser Achse sowie eines metallischen Kerns verhältnismäßig großer Masse sichergestellt wird, der jedoch dem Strahl mit einer viel geringeren Geschwindigkeit folgt.

Die metallische Beschichtung spielt also eine Art Trägerrolle zum Transport der Energie der Sprengladung über den Strahl in das Ziel. Es ist daher günstig, den Überzug aus einem sehr duktilen Metall hoher Dichte, insbesondere Kupfer oder seinen Legierungen, herzustellen.

Der Hauptnachteil eines aus einem einzigen Metall

bestehenden Überzugs ist jedoch, daß der durch den

s von der Ladung ausgehenden Strahl gebohrte Kanal vom metallischen Kern verstopft wird, dessen Weg mit dem des Strahls zusammenfällt.

Es wurde bereits vorgeschlagen, den Kern mit mechanischen oder pyrotechnischen Klappen bzw.

ίο Fallen zu beseitigen. Es handelt sich hierbei jedoch um Mittel, die den Kern auf seinem Weg anzuhalten oder von der Bahn des perforierenden Strahls abzulenken ermöglichen, und nicht eigentlich um Mittel zur Beseitigung des Kerns.

Da der perforierende Strahl von den aus der inneren Schicht, d. h. von der oberflächlichen, von der Seite des Hohlraums der Ladung vorn liegenden Schicht des Überzugs stammenden Elementen, der Kern dagegen von den Elementen gebildet wird, die von der äußeren Schicht, d. h, der von der Seite des Sprengstoffs nach hinten gerichteten Schicht des Überzugs stammen, besteht eine günstiger scheinende Lösung darin, den Überzug aus zwei übereinanderliegenden Schichten von Metallen verschiedener Art herzustellen:

einer inneren Schicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder einem anderen Werkstoff, der die Erzeugung eines dichten und gut ausgerichteten Strahls ermöglicht, und

einer äußeren Schicht aus einem Metall mit niedrigem Siedepunkt wie Zink, Blei, Silber oder Aluminium, so daß der gebildete Kern schnell durch Verflüchtigung beseitigt werden kann, oder aus einem wenig duktilen, im Lauf des Abschusses zersplitterbaren Metall, wie durch Kaltverformung gehärteten Stählen.

Bimetallüberzüge werden bisher

entweder durch gleichzeitiges Tiefziehen zweier Metallbleche oder Folien verschiedener Art, z. B. eines Kupferblechs und eines Zinkblechs,
durch Metallisierung einer der beider Schichten auf die andere, vorab tiefgezogene Blechschicht oder

durch Verlöten der beiden vorgeformten Metallbleche verschiedener Art hergestellt.

Aus der DE-AS 10 55 418 ist die Herstellung konischer Bimetallüberzüge für Hohlladungen für

so Perforationszwecke, insbesondere zur Bohrlochperforation, bekannt, deren Auskleidung aus einer Bimetallschicht besteht; der innere Konus besteht dabei aus einem Metall wie Kupfer, der äußere Konus aus einem leicht verdampfbaren Metall wie beispielsweise Zink; die zusammengesetzte Bimetallauskleidung wird dadurch hergestellt, daß zunächst ein Konus aus Kupfer gezogen wird, auf den mit einer Pistole flüssiges Zink aufgespritzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines konischen Bimetallüberzugs für Hohlladungen zu entwickeln, nach dem in einfacherer und sicherer Weise die geeigneten Metallpaare ohne Rücksicht auf ihre metallurgische Verträglichkeit zu einem Überzug vereint werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines konischen Bimetallüberzugs für Hohlladungsauskleidungen aus einem einen dichten und sehr gestreckten Strahl erzeugenden

Metall für den inneren Konus und einem einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden Metall für den äußeren Konus, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Explosivplattierung zweier Bleche aus den verschiedenen Metallen vorgenommen wird, wobei für den äußeren Konus auch ein im Lauf des Abschusses zersplitterbares Metall verwendet werden kann, und die so erhaltene Bimetallplatte durch konisches Abstreckdrücken zum gewünschten konischen Bimetallüberrug verformt wird.

Um die plattierten Bleche noch planer zu machen, können sie vor dem Abstreckdrücken gepreßt oder gewalzt werden.

Nur das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Verwendung von Bimetallüberzügen aus als metallographisch unverträglich oder wenig verträglich angesehenen Metallen. So können Kupfer und Aluminium aufgrund ihrer verschiedenen chemischen Eigenschaften und insbesondere ihrer inkompatiblen kristallographischen Gefüge an sich keine völlig homogenen Verbundkörper liefern. Dies ist besonders beim Abstreckdrücken von gravierender Bedeutung, durch das hohe Spannungen im Metall erzeugt werden: Die mechanischen Eigenschaften von Kupfer und (z. B.) Aluminium sind sehr verschieden, so daß eine daraus bestehende, nach bekannten Verfahren hergestellte und durch Abstreckdrücken erzeugte Bimetallplatte ungleichmäßig verteilte schwache Stellen aufweist. Hieraus resultieren Genauigkeitsverluste hinsichtlich der Strahlrichtung sowie eine Streuung und zuweilen sehr ju merkliche Ablenkung des Strahls.

Das Explosionsplattieren der beiden Metallbleche ermöglicht die Erzielung einer engen Bindung der beiden Metalle an ihrer Grenzfläche und infolgedessen die Durchführung des Abstreckdrückens ohne Ablösungsvorgänge an der Grenzfläche; es ermöglicht insbesondere die Erzeugung dieser engen Bindung an der Grenzfläche schwierig miteinander verschweißbarer Metalle, insbesondere von Kupfer mit Zink sowie Kupfer mit Aluminium.

Das Abstreckdrücken von durch Explosionsschweißen plattierten Blechen führt zudem gegenüber der Technik des gleichzeitigen Tiefziehens oder der des Tiefziehens mit anschließender Metallisierung zu folgenden Vorteilen:

Herstellung von Bimetallüberzügen mit großer Genauigkeit,

gute gegenseitige Haftung der Metalle auch in Fällen, in denen die Metallisierung nicht gelingt, Möglichkeit der Verwendung von Paaren aus besonderen Werkstoffen, die zu einer gesteigerten Wirksamkeit des Überzugs verhelfen können,
Nutzbarmachung besonderer, durch das Abstreckdrücken ermöglichter Eigenschaften.

Es ist bekannt, daß ein Überzug einer Hohlladung mit Kupfer aufgrund der axialen und tangentialen Deformation des durch Abstreckdrücken erzeugten Materials zu einer Zentrifugierungswirkung auf den Strahl führt, wenn der Überzug nicht selbst zu einer Drehbewegung gebracht wird.

Im Fall von drehenden Überzügen ermöglicht ein geeignetes Abstreckdrücken die Erzielung eines nicht zentrifugierten, d. h. gut kompensierten Strahls beim Abschuß.

Die Erzeugung eines zentrifugierten Strahls ermöglicht außerdem die Erzeugung einer größeren Perforationswirkung im Ziel.

Zusätzlich läßt die Verwendung eines Leichtmetalls wie insbesondere Aluminium zur Herstellung der äußeren Schicht des konischen Überzugs für Hohlladungen eine entsprechende Gewichtsverringerung zu.

Weiter wirkt die Güte der bimetaliischen Bindung jeder Trennung der beiden Schichten entgegen, die sich durch einen akustischen Impedanzunterschied bei der Funktion der Hohlladung ergeben könnte. Eine solche Trennung wäre für die gute Wirkung der Hohlladung schädlich.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Beispiel anhand der Figur näher erläutert, in der eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Formgebung des Überzugs schematisch dargestellt ist.

Beispiel

Herstellung eines Bimetallüberzugs aus
Kupfer —Aluminium für Hohlladungen

(a) Piattierung

Ein Kupferblech von 1 mm Dicke und ein Aluminiumblech von 5 mm Dicke werden mit einer Fläche von jeweils 200 cm χ 100 cm mit einem Plattierexplosivstoff folgender Zusammensetzung:

Ammoniumnitrat

Brennöl

Holzmehl

92,5 Gew.-°/o
3,5 Gew.-%
4 Gew.-%,

der in einer Schicht von 1,5 cm Dicke verwendet wird, plattiert. Der Explosivstoff wird durch einen handelsüblichen Zünder mit einer 2 g Knallquecksilber entsprechenden Stärke gezündet.

Das so erhaltene plattierte Blech hat eine Gesamtdikke von 5,8 mm (was eine Dickenverringerung von 0,2 mm bedeutet). Es wird zu flachen Platten von 100 χ 100 mm geschnitten.

(b) Abstreckdrücken

Jedes Verbundblech wird durch Abstreckdrücken zu einem konischen bimetallischen Kupfer-Aluminium-Überzug mit der Kupferschicht im Inneren des Kegels und einem Kegelscheitelwinkel von 60° verformt.

Das Abstreckdrücken wird ohne Körnerspitze auf einem konischen 60° Drehdorn mit zwei Drückrollen von 310 mm Durchmesser bei einem Rundungsradius der Drückrollen von 3 mm unter Verwendung einer an sich bekannten und in der Figur schematisch dargestellten Vorrichtung durchgeführt.

Jede Drückrolle i ist an einer Drückrollenhalterung montiert und um die'Achse der Halterung ausrichtbar. Jede Drückrollenhalterung ist mit einem Schlitten verbunden, der sich auf einer Führung bewegen kann; die Einheit von Schlitten und Führung ist um eine zur Achse der Drückrollenhalterung parallele Achse ausrichtbar; die Führung kann so mit einem gewünschten Winkel zur Achse des Doms 2 geneigt werden.

Jede Drückrollenhalterung ist senkrecht zur Führung mit einem Kolben verschieblich, der durch ein hydraulisches System betätigt wird, das im Inneren des Schlittens liegt. Im Lauf des Abstreckdrückens ist der Kolben am mechanischen Anschlag; die durch eine Schraube einstellbare Lage dieses Anschlags bestimmt die Dicke des druckgewalzten Werkstücks.

Das durch Abstreckdrücken zu behandelnde Werkstück 3 wird mit dem Dorn 2 mit einer als Mitnehmer bezeichneten Einrichtung 4 fest verbunden, die die

Ränder der Platte am Dorn mechanisch festlegt. Die Drehgeschwindigkeit des Dorns ist 324 U/min und der Vorschub der Drückwalzen wird auf 0,2 mm pro Umdrehung der Druckwalzen eingestellt.

c) Hohlladung

Der so erhaltene bimetallische Kupfer-Aluminium-Überzug wurde in einer Hohlladung verwendet, die eine Explosivladung aus 190 g »Hexolite« enthielt, die durch einen Rclaiszündcr aus 32 g »Tetryl« gezündet wurde. Der Außendurchmesser der Hohlladung war 89 mm.

Bei den Abschußversuchen war es mit dieser mit dem erfindungsgemäßen Bimetallüberzug versehenen Hohlladung möglich, eine als Ziel verwendete Stahlplatte von 450 mm Dicke zu durchschlagen, ohne daß der Kern die Bohrung verstopfte.

Die Verwendung bimetallischer Kupfer-Aluminium Überzüge ermöglicht außerdem gegenüber nur aui Kupfer hergestellten gleichwertigen Überzügen ein« Gewichtsersparnis von etwa 70 g.

Durch die Wahl eines Leichtmetalls wie insbesondere Aluminium als äußere Schicht des Bimetallüberzugs füi Hohlladungen ermöglicht so bei gleicher Durchschuß Wirksamkeit einen Gewichtsgewinn, der um so bedeu tender ist, da der gebildete Kern unter der Wirkung dei beim Abschuß der Hohlladung auftretenden hoher Temperaturen schnell verflüchtigt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde untei Bezugnahme auf konische, d. h. kegelförmige Hohlladungen beschrieben. Unter Kegel soll jedoch ir allgemeiner Weise eine Drehfläche verstanden werden deren Meridian entweder von zwei Geraden oder vor einer zwei Geraden ähnlichen Parabel gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines konischen Bimetallüberzugs für Hohlladungsauskleidungen aus einem einen dichten und sehr gestreckten Strahl erzeugenden Metall für den inneren Konus und einem einen niedrigen Siedepunkt aufweisenden Metall für den äußeren Konus, dadurch gekennzeichnet, daß eine Explosivplattierung zweier Bleche aus den verschiedenen Metallen vorgenommen wird, wobei für den äußeren Konus auch ein im Lauf des Abschusses zersplitterbares Metall verwendet werden kann, und die so erhaltene Bimetallplatte durch konisches Abstreckdrüsen zum gewünschten konischen Bimetallüberzug verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall für den inneren Konus Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall für den äußeren Konus Zink, Blei, Silber, Aluminium oder ein durch Kaltverformung gehärteter Stahl verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall für den inneren Konus Kupfer und für den äußeren Konus Aluminium verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallüberzug bei einem Ausgangs-Dickenverhältnis von Kupfer zu Aluminium von 1 :5 hergestellt wird.