DE2704723A1

DE2704723A1 - Geschosshuelse

Info

Publication number: DE2704723A1
Application number: DE19772704723
Authority: DE
Inventors: Robert J Brey; Roy E Rayle; Wilbur John Woodruff
Original assignee: Amron Corp
Current assignee: Amron Corp
Priority date: 1973-03-16
Filing date: 1977-02-04
Publication date: 1977-08-11
Also published as: FR2221706B3; FR2221706A1; US4041868A; FR2340531A1; DE2313051A1; CH628976A5; NL7701182A; FR2340531B3; NL7403310A

Description

8 MUNCHFN P2

MAXIMII-IANSTHAi.-iE 43

4. Februar 1977 P 11 271 - 60/co

Ai-IKOH CORPORATION

525 Progress Avenue, V/aukcshe.,

Wisconsin 53186, V.St.A.

Geschoßhülse

Bisher zeichnen sich Hochdruck-Geschoßhülsen aus Messing, Stahl oder Aluminium durch dicke Metallabschnitte im Kopf und durch relativ dicke Wandungen aus, um den hohen Drücken, im allgemeinen im Bereich von 3500 his 49ΟΟ kg/cm , die beim Abfeuern auftreten, standzuhalten. Wegen dieser dicken Abschnitte sind herkömmliche Messing- oder Stahlgeschoßhülsen relativ schwer, und Aluminiumgeschoßhülsen für Hochleistungsgewehre sind wegen der Verwendung spezieller Aluminiumlegierung en zur Erzielung der entsprechenden Festigkeit teuer.

Die Erfindung betrifft eine dünnwandige Hochdruck-Stahlgeschoßhülse, die etwa das Gewicht einer Aluminiumgeschoßhülse, jedoch ein wesentlich größeres inneres Volumen a]s übliche Geschoßhülsen
besitzt. Die dünnwandige Geschoßhülse wird aus einem warmbehandelten Bor- oder Kohlenstoffstahl mit hoher Festigkeit hergestellt, und die Form der Innenfläche im Kopf ist so konstruiert·,

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daß lokale hohe Beanspruchungen vermieden v/erden.

Auf die Außenfläche der Oer.choßhülse wird ein Übersüß mit geringer Reibung aufgebracht, um lokal auftretende hohe Beanspruchungen im Kojjfbereich sowie die AuKwurfkraft für den Fall dos Verklemmens der Hülse in der Geschoßkammer während des Auswerfens zu vermindern.

Ringförmige Bruchstellen an der Verbindungsstelle zwischen dem Kopf und der Wandung, die bisher bei Geschoßhülsen mit stellenweise dünnen Wandabschnitten üblich waren, werden in den Geschoßhülnen der Erfindung durch die Kombination verschiedener Faktoren, nämlich der Stahlzusamrnensetzung, der Form des konischen Wandabschnitts und der Verbindung zwischen dem Kopf und dem konischen Wandabschnitt sowie der Verwendung des Überzugs mit geringer Reibung, vermieden.

Die Geschoßhülse der Erfindung besitzt eine Wandstärke von etwa 1/3 derjenigen herkömmlicher Stahlgeschoßhülsen. Aufgrund der geringeren Wandstärke ist das innere Volumen, das für die Treibladung zur Verfügung steht, um etwa 15 bis 20 Prozent erhöht, ohne merkliche Veränderung der äußei-en Form oder Länge der Geschoßhülse.

Weitere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Geschoßhülse,

Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig.3 einen Längsschnitt durch eine modifizierte Form der erfindungsgemäßen Geschoßhülse, und

Fig.4 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der Geschoßhülsen.

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Die Figuren 1 und 2 seifen ei^TJC GcGchoßhülse 1, die im allgemeinen eine Größe im Bereich von 12 bis 40 i?an besitzt, in.it einen·: Kopf 2, einem im allgemeinen r.ylindrisehen Vap.da'bschni Lt ;3 und einer Hülscnniindung 4 mit vermindertem Durchmesser. Gemäß J''ig.1 besitzt der Kopf 2 eine ringförmige /mswcrfmit '3 sowie einen Hohlraum 6 für einen Primer bzw. Zünder, der mit einer Axialbohrunp; 7 verbunden int.

Die Innenfläche den Kopfes 2 ist mit einer relativ tiefen Ringnut 8 versehen, und eine gekrümmte oder bogenförmige Fläche 9 verbindet die Rut mit dem V/andabschnitt 3 im Bereich von 10.

Erfindungsgemüß ist die G-eschoßhülae aus einem v;armbehandelten Bor- oder Kohlenstoffstahl hoher Peotigkeit hergestellt. Die Zusammensetzung des Bortstahls in Gewichtsprozent ist wie folgt:

Kohlenstoff 0,18 - 0,23

Mangan ■ 0,80-1,10

Phosphor 0,03 maximal

Schwefel 0,04 maximal.

Silicium 0,10 maximal

Bor 0,0005 - 0,003

Eisen Rest

Der vorgenannte Borstahl besitzt die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Verformbarkeit und Härtbarkeit, um die dünnwandigen Geschoßhülsen herzustellen. Wegen des niedrigen Kohlenstoffgehaltes kann der Stahl unter Anwendung herkömmlicher Herstellungsverfahren, mit denen die Herstellung hochwertiger Geschoßhülsen mit hohem Durchsatz möglich ist, zu der Hülsenform kaltverformt werden. Durch Zugabe von Bor erhält der Stahl ausreichende Härtbarkeit, so daß die Hülse unter Anwendung üblicher Produktionsverfahren zur Erzielung der gevrtinschten mechanischen Eigenschaften v/armbehandelt A«/erden kann.

Der Kohlenstoffstahl zur Herstellung der Geschoßhülsen besitzt z.B. folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

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Kohlenstoff 0,30 - 0,50

Hangan 0,80-1,10

Phocphor 0,03 maximal

Schwefel 0,04 maximal

Silicium 0,10 maximal

Einen Rest

Die Geschoßhülce wird nach herkömmlichen Methoden, entweder ausgehend νου einem Rohling durch Stanzen und Ziehen oder ausgehend von Stangenmatorial durch Extrudieren und Ziehen , oder einer Kombination dieser zwei Verfahren, hergestellt.

Wie Fig.4 zeigt, können mehrere aufeinandergesetzte Ziehringe zur Herstellung des dünnwandigen Wandabschnittes verwendet werden. In Fig. 4 trägt ein Stempel 11 das zuvor durch Stanzen und Ziehen,ausgehend von einem Rohling, oder durch Extrudieren und Ziehen, ausgehend von Stangenmaterial, hergestellte becherförmige Werkstück 12. Der Stempel 11 preßt das Werkstück 12 durch die Ziehringanonlnuig 13 wit mehreren Ziehringen 14 und 15, die durch Abstandhalter 16 voneinander getrennt sind. Die Anzahl der Ziehringe kann je nach gewünschter Geschoßhülsenlänge und Stempelhub 2 bis 8 betragen. Der Abstandhalter 16 ist fir ein sehr kleines Spiel von unter 0,001 cm zwischen der Innenfläche des Abstandhalters und dem Werkstück ausgelegt.

Während der Herstellung wird das Werkstück zwischen jedem Kaltbearbeitungsvorgang durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von etwa 649 bis 76O⁰C geglüht. Der niedrige Kohlenstoffgehalt des Stahls erlaubt Kaltverformungsvorgänge zwischen den Glühvorgängen.

Um Wandungen von hoher Festigkeit zu erhalten, ist eine Warmbehandlung bis zu hohen Härten* im Bereich von 33 bis 45 Rockwell C nach dem Ziehen erforderlich. Um diese Härte zu erreichen, wird die Geschoßhülse auf Temperaturen von etwa 871 bis 927⁰C erhitzt, in Salzlösung abgeschreckt und durch nochmaliges Erhitzen auf Temperaturen von etwa 260 bis 427⁰C getempert. Der Borgehalt er-

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höht die Uärtbarkeit, so daß Härtegrade erreicht werden können, die normalerweise mir bei beträchtlich höheren Kohlenstoffgehalten möglich sind. Die fertige Geschoßhülse besitzt eine Zugfestigkeit im Bereich von 10 500 bis 15 050 kg/cm .

Die fertige Geschoßhülse besitzt eine Wandstärke bei der Bezugsebene A neben dem Radius bzw. der Stelle 10, wie in Fig. 1 dargestellt, im Bereich von 0,0144 bis 0,0195 mm pro mm Kaliber; bei der Bezugsebene B, die in der Mitte zwischen den Enden der Geschoßhülse liegt, von 0,0123 bis 0,0166 mm pro mm Kaliber; bei der Bezugsebene C, die neben dem Ende des zylindrischen Wandabschnittes liegt, von 0,102 bis 0,135 mm pro mm Kaliber; und bei der Bezugsebene D, die an der Hülsenmündung 4 liegt, eine Wandstärke im Bereich von 0,119 bis 0,0152 mm pro mm Kaliber. Die erhöhte Wandstärke bei der Hülsenmündung dient der Erzielung entsprechender Projektil-Abschußkräfte.

Eine fertige 30 mm-Geschoßhülse besitzt z.B. bei der Bezugsebene A eine Wandstärke von etwa 0,43 bis 0,58 mm, bei der Bezugsebene B von 0,37 bis 0,50 mm, bei der Bezugsebene C von 0,30 bis 0,41 mm und bei der Bezugsebene D eine Wandstärke von 0,36 bis 0,46 mm.

Nach der Warmbehandlung zur Erzielung der erforderlichen Härte wird ein korrosionsfester Überzug, z.B. ein galvanischer Zinküberzug, sowohl auf die Innenfläche als auch auf die Außenfläche der Geschoßhülse aiifgebracht. Anschließend wird zur Verminderung des Reibungskoeffizienten auf einen Wert von unter 0,12 auf die Außenfläche der Geschoßhülse ein Überzug mit geringer Reibung aufgebracht. Der Überzug kann aus einem gehärteten Fluorkohlenstoffharz bestehen, wie Poly tetrafluoräthyl eil. Der Überzug mit geringer Reibung auf der Außenfläche der Hülse hat zweierlei Aufgaben: Er vermindert lokale Überlastungen und verhindert einen möglichen Bruch im Bereich der Stelle 10 und vermindert darüber hinaus die für den Auswurf der Hülse aus der Kammer benötigte Kraft im Fall geringerer Störungen.

Die Härte der Hülse reicht aus, um eine Zugfestigkeit von norma-

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1 erweise über 11 550 kg/cm zu gewährleisten. Hierdurch ist sichergestellt, daß nach dem Druckabfall nach dem Abfeuern ein Restspiel zwischen der Hülse und der Kammer verbleibt. Die im Innenraum, gegenüber der Auswurfnut 5 "befindliche, gebogene oder gekrümmte Fläche 9 wird unter dem nach dem Abfeuern auftretentenden Druck leicht gestreckt. Diese leichte Bewegung der Fläche 9 bewirkt vorteilhafterweise eine geringere Dehnung im kritischen Bereich 10, der sehr leicht bei maximalem Kopfraum bricht.

Fig. 3 zeigt eine modifizierte Form der Erfindung, wobei die Geschoßhülse 17 einen Kopf 18, einen konischen Wandabschnitt und eine Hülsenmündung 20 mit vermindertem Durchmesser besitzt. Am Kopf 18 sind eine Auswurfnut 21, ein Hohlraum 22 für einen Zünder sowie eine Bohrung 23, die mit dem Hohlraum 22 verbunden ist, vorgesehen.

Die Innenfläche des Kopfes 18 besitzt eine Ringnut 24, die in die gekrümmte oder gebogene Fläche 25 übergeht, und die

Fläche 25 geht in den dünnwandigen Abschnitt 19 bei einer Verbindungsstelle über, die etwa bei 26 liegt. An der Außenfläche des Kopfes ist eine Ringnut 27 vorgesehen, die das Gewicht der Geschoßhülse vermindert.

Wegen des dünnwandigen Abschnitts 3, der etwa 1/3 der Dicke einer herkömmlichen Geschoßhülse besitzt, sowie aufgrund der Innennut 8, ist das innere Volumen der Geschoßhülse deutlich erhöht, so daß die Hülse etwa 15 bis 20 Prozent mehr Treibladung als herkömmliche Hülsen enthalten kann, ohne merkliche Veränderung der äußeren Form oder Länge der Hülse. Das innere Volumen der Hülse von Fig. 1 ist aufgrund der Innennut 8 etwas größer als das von Fig. 2.

Rundbrüche im Verbindungs- oder Krümmungsgereich 10, die bisher bei Geschoßhülsen mit dünnwandigeren Abschnitten üblich waren, werden durch die Kombination von Stahl mit hoher Festigkeit, die Konstruktion der Wandform im Bereich bzw. in der Nähe des Kopfes,

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sov/ie die Verwendung eines Üborzu^s mit fcrin^or Rei"bun_t°; vermieden.

Paten

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Claims

Patentansprüche

/iJ Dünnwandige Stan.] geschoßhülse (1, 17), gekennzeichnet durch einen Kopf (2, 18) mit einem Hohlraum (6, 22) für einen Zünder, einen, einen hohlen Innenraum umschließenden konischen Wandabschnitt geringer Stärke (3, 19), der vorn Kopf ausgeht υ.ηα in einer offenen Hülsenmündung (4, 20) endet, v/obei an dor Innenfläche des Kopfes eine Ringnut (8, 24) konzentrisch um den Zünderhohlraum vorgesehen ist, eine im allgemeinen gekrümmte, nach außen divergierende Fläche (9, 25) die Ringnut mit dem V/andabschnitt (3, 19) verbindet, und die Außenfläche des Wandabschnitbs einen Reibungskoeffizienten von unter 0,12 besitzt.
2. Geschoßhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem Stahl folgender Zusammensetzung besteht:

Gew. -$>

Kohlenstoff 0,18 - 0,23

Mangan 0,80 - 1,10

Phosphor 0,03 maximal

Schwefel 0,04 maximal

Silicium 0,10 maximal

Bor 0,0005 - 0,003

Eisen Rest
3. Geschoßhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem Stahl folgender Zusammensetzung besteht:

Gew.-^

Kohlenstoff 0,30 - 0,50

Mangan 0,80 - 1,10

Phosphor 0,03 maximal

Schwefel 0,04 maximal

Silicium 0,10 maximal

Eisen Rest

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ORIGINAL INSPECTED
4. Geschoßhülse nach mindestens einem dor Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Kopfes einen Axial vorsprnng besitzt, der von der Ringnut umgeben ist.
5. Geschoßhülse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabsehnitt (3, 19) in Höhe einer Querebene (B) in der Mitte zwischen den beiden Enden der Hülse eine Wand stärke im Bereich von 0,0123 bis 0,0166 mm pro mm Kaliber besitzt.
6. Geschoßhülse nach mindestens einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des dünnwandigen Abschnittes einen Überzug mit geringer Reibung besitzt.
7. Geschoßhülse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus Polytetrafluoräthylen besteht.
8. Dünnwandige Geschoßhülse, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Kopfendstück (2, 18) mit einem in Axialrichtung vorgesehenen Hohlraum (6, 22) für einen Zünder, einen einen hohlen Innenraum umschließenden konischen V/andabschnitt (3, 19), der vom Kopf ausgeht und in einer offenen Hülsenmündung (4, 20) mit vermindertem Durchmesser endet, wobei die Dicke dieses Wandabschnittes progressiv vom Kopf zur Hülsenmündung abnimmt, die Innenfläche des Kopfes (2, 18) eine konzentrisch um den Hohlraum für den Zünder angeordnete Ringnut (8, 24) aufweist, eine im allgemeinen gekrümmte Fläche (9, 25) den äußeren Rand der Ringnut mit dem Wandabschnitt (3» 19) verbindet, und die Hülse aus einem Stahl folgender Zusammensetzung besteht:

Kohlenstoff 0,18 - 0,23

Mangan · 0,80-1,10

Phosphor 0,03 maximal

Schwefel 0,04 maximal

Silicium 0,10 maximal

Bor 0,0005 bis 0,0030 Eisen 709832/0310 ^Rcst

r.Huv.i f! einen Übrr:-m.- aus einen· gc}iär1;e"!.en Harz mit einem Reilmngskoei'fi dienten von ujii;er 0,12 auf der Außenfläche des Abschnittes (5, iy).
9. (5-e;"ic)ici?ht;if3e nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Härte iin Bereich von 33 bis /15 Rockwell 0 und eine Zugfestigkeit in Bereich von 10 '5C)O bin 15 050 kg/cm².
10. C!c:scho."]]i.n.si! nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vand;.-ibschnitl^; (2, 19) in Höhe einer Querebene (A) in der ITähe der "Verbindungsstelle (10, 26) eine Wandstärke im Bereich von 0,0144 bis 0,0195 mm pro mm Kaliber; in. Höhe einer Querebene (B) in der Mitte zwischen den beiden Enden der Hülse eine Wandstärke im Bereich von 0,0125 bis 0,0166 mm pro mm Kaliber; und in Höhe einer Querebene (C) in der ITähe der Hülsenmündung (4, 20) eine Wandstärke im Bereich von 0,0102 bis 0,0135 mm pro mm Kaliber auf v/ei st.

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