DE2941480A1 - METHOD AND DEVICE FOR LOCAL EMBROIDERY OF METALS, ESPECIALLY THE FABRICS OF COMBUSTION CHARGES - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR LOCAL EMBROIDERY OF METALS, ESPECIALLY THE FABRICS OF COMBUSTION CHARGESInfo
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Description
PatentanwältePatent attorneys
Dipl -Ing Dipl.-Chem Dipl.-Ing. C. J 4 I 4 O UDipl -Ing Dipl.-Chem Dipl.-Ing. C. J 4 I 4 OU
E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. LeiserE. Prince - Dr. G. Hauser - G. Leiser
8 München 608 Munich 60
12. Oktober 1979October 12, 1979
L'ETAT FRANQAIS represents par le
Delegue General pour l'Armeraent
14, Rue Saint-Dominique
Paris / Frankreich L'ETAT FRANQAIS represents par le
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Verfahren und Vorrichtung zur örtlichen Versprödung von Metallen, insbesondere der Mäntel von SprengladungenMethod and device for the local embrittlement of metals, in particular the jackets of explosive charges
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Vorrichtungen und Verfahren zur örtlichen Versprödung von Metallen und insbesondere von Metallen, welche die Metallmäntel von Sprengladungen, z.B. von Granaten aller Kaliber, Hand-The invention relates to the field of devices and methods for local embrittlement of metals and in particular of metals, which the metal shells of explosive charges, e.g. grenades of all calibres, hand-
ranaten oder Sprengköpfen von Mittelstreckenraketen oder von Fliegerbomben, bilden sollen.raids or warheads from medium-range missiles or from aerial bombs.
Auf dem Gebiet der aus einem den Sprengstoff enthaltenden Metallmantel bestehenden Sprengladungen sind zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen man nach der Explosion determinierte Splitter erhalten kann, die bei der Zerlegung des Mantels entstehen.There are many explosive charges in the field of a metal jacket containing the explosive Process known in which one can get determined splinters after the explosion, which during the dismantling of the coat arise.
Bestimmte dieser Verfahren wirken direkt auf den Metallmantel der Sprengladung ein, während andere auf die Spreng· ladung einwirken.Certain of these processes act directly on the metal shell of the explosive charge, while others act on the explosive device. act charge.
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So kennt man ein Verfahren, bei welchem auf der Oberfläche des Sprengstoffblocks 1 (Fig. 1) diedrische Einkerbungen zickzackförmig und in Kontakt mit der Innenfläche des Metallmantels 3 angebracht werden. Man erhält dann nach der Explosion eine nahezu gleichmäßige Zerlegung des Mantels.So one knows a method in which on the surface of the explosive block 1 (Fig. 1) dihedral Notches are made zigzag and in contact with the inner surface of the metal shell 3. Man After the explosion, the shell is almost evenly broken down.
Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man auf der Innenseite des üblichen Metallmantels 3 einen eine inerte Verkleidung geringer Stärke (metallisch oder organisch) bildenden zweiten Mantel 4 erzeugt, der mit diedrischen Einkerbungen versehen wurde, wie dies Fig. 2 zeigt. Der Sprengstoff kann dann in diesen Mantel, dessen Innenfläche gleichförmig ist, eingefüllt werden.Another method is that on the inside of the usual metal shell 3 an inert one Cladding of low thickness (metallic or organic) forming the second shell 4 produced with the dihedral Notches was provided, as shown in FIG. The explosives can then enter this jacket, its inner surface is uniform, be filled.
Ein ähnliches Verfahren besteht darin, daß man im Innern des Metallmantels 3 einen zweiten dicken Mantel 5 anbringt^ dessen Innenfläche gleichmäßig ist, dessen Außenfläche jedoch diedrische Einkerbungen aufweist. Der Sprengstoff wurde dann vorher in diesen zweiten Mantel eingefüllt (siehe Fig. 3).A similar method consists in attaching a second thick jacket 5 inside the metal jacket 3 ^ the inner surface of which is uniform, but the outer surface of which has dihedral notches. The explosives was then previously filled into this second jacket (see FIG. 3).
Diese drei Verfahren besitzen bestimmte Nachteile.These three methods have certain disadvantages.
Zunächst, wenn man als Zerlegungsausbeute das Verhältnis der Masse des in Form von determinierten Sprengstücken nach der Explosion erhaltenen Stahls zu der Ausgangsstahlmasse des Mantels bezeichnet, stellt man fest, daß in allen drei Fällen diese Ausbeute nicht sehr hoch ist (80 bzw. 60 bzw. 60 %).First of all, if the ratio of the mass of the steel obtained in the form of determined fragments after the explosion to the initial steel mass of the shell is designated as the decomposition yield, it is found that in all three cases this yield is not very high (80 or 60 or 60 %) .
Andererseits füllt in allen drei Fällen der Sprengstoff nicht den gesamten zur Verfugung stehenden freien Raum, so daß die Geschwindigkeit der Sprengstücke oder Splitter, die von der in dem Körper enthaltenen Sprengstoffmenge abhängt, nicht ihr mögliches Maximum erreicht.On the other hand, in all three cases the explosive does not fill all of the available space, so that the speed of the explosives or splinters depends on the amount of explosives contained in the body depends, not reached their maximum possible.
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Außerdeih muß die Innenfläche des Metallmantels sorgfältig unter Beobachtung genauer Toleranzen bearbeitet werden.In addition, the inner surface of the metal shell must be carefully machined while observing precise tolerances.
Trotz dieser kostspieligen Bearbeitung können sich im ersten Fall Reibungen zwischen dem Explosivstoff und dem Mantel und im zweiten Fall zwischen dem Explosivstoff und der inerten Innenauskleidung ergeben; auch können Sprengstoffteilchen in die diedrischen Einkerbungen rutschen und dort an der Metallwand reiben, was die Gefahr ungewollter pyrotechnischer Reaktionen und ein Sicherheitsrisiko bei der Verwendung und Handhabung in sich birgt.Despite this costly processing, friction between the explosive and the Jacket and, in the second case, between the explosive and the inert inner lining; also can Explosive particles slide into the dihedral notches and rub against the metal wall there, causing the Risk of unwanted pyrotechnic reactions and a safety risk when using and handling in conceals itself.
Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, daß man den Metallmantel selbst versprödet, indem man in seine innere oder äußere Oberfläche Nuten einschneidet.Another known method is that one embrittles the metal jacket itself by inserting into his internal or external surface cuts grooves.
Im Falle einer äußeren Anbringung von Nuten oder Rillen modifiziert dies das aerodynamische Verhalten des so hergestellten Geschosses, weshalb die Versprödungsnuten verschlossen werden müssen.In the case of external grooves or grooves, this modifies the aerodynamic behavior of the so produced bullet, which is why the embrittlement grooves must be closed.
Im Falle von inneren Nuten 6, wie sie Fig. 4 bis 6 zeigen, kann manIn the case of inner grooves 6, as shown in FIGS. 4 to 6, you can
- entweder den Sprengstoff direkt innerhalb des Metallmantels 3 anordnen: In diesem Fall befindet sich die Sprengstoffladung in direktem Kontakt mit den mehr oder weniger scharfen Winkeln der Nuten 6. Dadurch entstehen Ansetzstellen für den Sprengstoff, was zu ungewollten pyrotechnisehen Reaktionen führen kann (siehe Fig. 4 und 5);- either arrange the explosives directly inside the metal shell 3: in this case, the Explosive charge in direct contact with the more or less sharp angles of the grooves 6. This creates Attachment points for the explosives, which can lead to unwanted pyrotechnic reactions (see Fig. 4 and 5);
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- oder man kann zwischen den Sprengstoff und den Mantel 3 eine ortsfeste Hülle 7 anordnen: Diese besitzt den Nachteil, daß sie einen Teil des für den Sprengstoff bestimmten Volumens wegnimmt, eine sorgfältige Bearbeitung der Innenfläche des Metallmantels unter genauer Einhaltung von Toleranzen erfordert.- or you can get between the explosives and the jacket 3 Arrange a stationary shell 7: This has the disadvantage that it is part of the for the explosives takes away a certain volume, careful machining of the inner surface of the metal shell under more precise Requires compliance with tolerances.
Außerdem wird dabei keine vollständige Sicherheit bei der Verwendung und der Handhabung der Ladung gewährleistet, da die Gefahr besteht, daß Sprengstoffteilchen zwischen die Wand des Metallmantels und der Hülle 7 gelangen,,In addition, it does not guarantee complete safety in the use and handling of the cargo, because there is a risk that explosive particles get between the wall of the metal jacket and the shell 7,
Alle vorstehend beschriebenen Verfahren betreffen Ladungen mit einem homogenen Metallmantel.All of the methods described above relate to charges with a homogeneous metal jacket.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Versprödungsverfahrens, bei welchem die vorstehend aufgezählten Nachteile vermieden werden und man eine Zerlegungsausbeute erhält, die ebenso hoch ist, wie die der bekannten Verfahren, mindestens 40 %, wobei keine neuen Unsicherheitsfaktoren in die behandelte Ladung gegenüber einer nicht erfindungsgemäß behandelten identischen Ladung eingeführt werden.The aim of the invention is to create an embrittlement process in which the disadvantages listed above are avoided and a decomposition yield is obtained which is as high as that of the known processes, at least 40 %, with no new uncertainty factors in the treated charge compared to a charge not treated according to the invention identical charge can be introduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur lokalisierten Versprödung von Metallen, das sich insbesondere für Metallmäntel von Sprengstoffladungen eignet, kennzeichnet sich dadurch, daß man unter einem Vakuum den zu versprödenden Metallteil einem Elektronenstrahl aussetzt, so daß dieser Metallteil einen Elektronenbeschuß erfährt.The inventive method for localized embrittlement of metals, which is particularly suitable for metal casings of explosive charges, is identified by the fact that the to be embrittled under a vacuum Metal part exposed to an electron beam, so that this metal part experiences electron bombardment.
Man hat nämlich festgestellt, daß, wenn man im Vakuum einen energiereichen Elektronenstrahl auf ein Metallteil richtet, die kinetische Energie der Elektronen sich zum Teil in Wärmeenergie umwandelt, welche zum lokalen Schmel-It has been found that when you hit a metal part with a high-energy electron beam in a vacuum the kinetic energy of the electrons is partially converted into thermal energy, which is used for local melting
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zen des Metalls, und zwar bis in eine Tief von mehreren -zig Millimetern bei einer sehr eng begrenzten Breite führt. Nach Durchtritt des Elektronenstrahls kühlt die geschmolzene Zone wieder ab, und die dabei gebildete neue Struktur kann von der mikrographischen Struktur des Ausgangsmetalls sehr verschieden sein. In bezug auf die Festigkeit der klassischen Materialien (quasistatisches Verhalten) bedingt die Existenz dieser Zone mit anderer Struktur eine örtliche Brüchigkeit. Beim hochdynamischen Verhalten (Deformationsgeschwindigkeit über oder gleich 10 s" ) kann das gleiche eintreten und die geschmolzene Zone bildet einen bevorzugten Ort für das Auftreten von Sprüngen.zen of the metal, down to a depth of several tens of millimeters with a very narrowly limited width leads. After the electron beam has passed through, the molten zone cools down again, and that which is formed in the process new structure can be very different from the micrographic structure of the parent metal. In relation to the strength of the classic materials (quasi-static behavior) also determines the existence of this zone other structure a local fragility. With highly dynamic behavior (deformation speed over or equal to 10 s ") the same can occur and the molten zone forms a preferred location for that Occurrence of cracks.
Die Erfindung betrifft somit genauer ausgedrückt ein Verfahren zur örtlichen Versprödung der Metalle und es umfaßt die folgenden Stufen:The invention thus relates more precisely to a method for local embrittlement of the metals and it comprises the following stages:
- Das zu behandelnde Metall wird in ein Vakuum gebracht,- The metal to be treated is placed in a vacuum,
- die zu versprödende Zone des behandelten Metalls wird einer örtlichen Erwärmung mittels eines Laserstrahls oder eines Elektronenstrahls unterworfen,- becomes the area of the treated metal to be embrittled subjected to local heating by means of a laser beam or an electron beam,
- die so erhitzte Zone wird zur Erzielung einer martensitischen Phase in dem Metall gekühlt.the zone heated in this way becomes a martensitic one Phase cooled in the metal.
Wenn das Verfahren auf Metallmäntel für Sprengladungen angewendet wird, für welche eine Fortpflanzungswelle in einer gegebenen Richtung determiniert ist, erzeugt man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung auf dem Metallmantel ein solches Viereckmuster, daß die Behandlungstiefe vorzugsweise gleich der Hälfte der Dicke des Metallmantels in Richtung der Seite der Vierecke ist, welche in RichtungWhen the procedure on metal shells for explosive charges is applied, for which a propagation wave is determined in a given direction, one generates according to a further feature of the invention on the metal jacket such a square pattern that the treatment depth is preferably equal to half the thickness of the metal jacket in the direction of the side of the quadrilaterals which is in the direction
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der Fortpflanzung der Detonationswelle liegt, und daß diese Tiefe gleich der Dicke des Metallmantels auf der Seite des Gittermusters ist, die sich in der Richtung senkrecht zu derjenigen der Detonationswelle befindet. Wenn der zu behandelnde Mantel die Form eines Umdrehungskörpers besitzt, ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung günstig, diesen Umdrehungskörper auf einer Vorrichtung mit Spitzenhalterung in Richtung der Umdrehungsachse des Mantels anzuordnen und das Gitterversprödungsmuster in zwei getrennten Phasen zu erzeugen:the propagation of the detonation wave, and that this depth is equal to the thickness of the metal jacket on the side of the grid pattern that extends in the direction perpendicular to that of the detonation wave. If the casing to be treated is in the form of a body of revolution, it is according to a further characteristic of FIG Invention favorable, this body of revolution on a device with a tip holder in the direction of the axis of rotation of the jacket and creating the lattice embrittlement pattern in two separate phases:
- Man bildet Längsversprödungszonen, indem man für jede von ihnen den Elektronenstrahl ohne Drehbewegung des Mantels verschiebt,- One forms longitudinal embrittlement zones by adding for each shifts the electron beam from them without rotating the jacket,
- man bewirkt eine Winkelverschiebung des Mantels zur Erzeugung jeder der Längszonen,- an angular displacement of the shell is made to create each of the longitudinal zones,
- dann erzeugt man kreisförmige Versprödungszonen bei feststehendem Elektronenstrahl, indem man dem Mantel eine Rotationsbewegung verleiht.- Then you create circular embrittlement zones with a fixed electron beam by removing the jacket gives a rotational movement.
Gemäß einer Abänderung des Verfahrens erzeugt man das Gittermuster in Rautenform entlang von gekreuzten Schrauben mit regelmäßigem Abstand durch gleichzeitige Veränderung der Rotation des Mantels und seitliche Verschiebung des Elektronenstrahls.According to a modification of the method, the grid pattern is produced in a diamond shape along crossed screws at regular intervals by simultaneously changing the rotation of the mantle and shifting it sideways of the electron beam.
Außerdem betrifft die Erfindung natürlich die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche Mittel zur örtlichen Erhitzung des Metalls aufweist, und zwar einen Laserstrahl oder einen Elektronenstrahl, die im Vakuum zur Erzeugung schmaler Martensitzonen zur Anwendung kommen.In addition, the invention relates of course to the device for performing the method, which means for local Has heating of the metal, namely a laser beam or an electron beam, which is used in a vacuum Generation of narrow martensitic zones are used.
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Die Erfindung umfaßt auch die Herstellung von Metallmänteln für Sprengstoffladungen, wobei diese Mantel schmale Martensitzonen aufweisen, die gleichmäßig in Form eines Karomusters mit Längs- und Breitseiten oder eines Rautenmusters in Form gekreuzter Schraubenlinien angeordnet sind.The invention also encompasses the manufacture of metal jackets for explosive charges, these jackets being narrow Have martensite zones that are evenly in the form of a checked pattern with long and wide sides or a diamond pattern are arranged in the form of crossed helical lines.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es auf jede Art von Sprengstoffladung anwendbar ist, ohne daß die technische Verarbeitung der üblichen Ladung wesentlich verändert zu werden braucht.An advantage of the method according to the invention is that it is applicable to any type of explosive charge without the technical processing of the usual cargo needing to be changed significantly.
Seine Anwendung ist somit billig.It is therefore cheap to use.
Außerdem ermöglicht es die Ausnutzung des gesamten, zur Verfügung stehenden Volumens durch die Sprengstoffladung, und die erhaltenen Ladungen benötigen nicht die Verwendung zu ausgearbeiteter Sprengstoffe.In addition, it enables the entire available volume to be used by the explosive charge, and the charges obtained do not require the use of engineered explosives.
Die Erfindung wird anhand der folgenden genauen Beschreibung und eines Ausführungsbeispiels eines Mantels für Sprengladungen gemäß der Erfindung besser verständlich.The invention will be based on the following detailed description and an embodiment of a jacket for Explosive charges according to the invention better understood.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Fig. 1 bis 6 den Stand der Technik, wie er eingangs besprochen wurde,1 to 6 show the prior art, as discussed at the beginning,
Fig. 7 den erfindungsgemäß behandelten zylindrischen Metallmantel 8 für eine Sprengladung und7 shows the cylindrical metal jacket 8 treated according to the invention for an explosive charge and
Fig. 8 die Änderungskurve der Vickers-Härte des Mantels in einer erfindungsgemäß versprödeten Zone.8 shows the change curve of the Vickers hardness of the jacket in an embrittled one according to the invention Zone.
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Dieser Mantel ist halb im Längsschnitt durch die linke Hälfte dargestellt, und die schematische Darstellung zeigt ihn eingespannt zwischen den Spitzen einer Haltevorrichtung, wobei er um seine Längsachse rotieren kann.This jacket is shown half in longitudinal section through the left half, and the schematic representation shows it clamped between the tips of a holding device, rotating around its longitudinal axis can.
Der rechte Teil zeigt das durch die Behandlung erzielte Gittermuster 10, das durch sukzessive Verschiebung der Quelle 11 für einen mobilen Elektronenstrahl 12 entlang einer Achse parallel zur Längsachse des Stücks und durch Rotation des Mantels 8 um seine Achse erhalten wurde.The right part shows the grid pattern 10 achieved by the treatment, which is obtained by successively shifting the Mobile electron beam source 11 along an axis parallel to the longitudinal axis of the piece and through Rotation of the shell 8 about its axis was obtained.
Die kreisförmige! Versprödungszonen 10a werden bei ortsfester Stellung der Quelle 11 durch Rotation des Mantels und die Längszonen 10b werden bei Feststellung des Mantels durch Verschiebung der Quelle 11 erhalten.The circular one! Embrittlement zones 10a become more stationary Position of the source 11 by rotation of the jacket and the longitudinal zones 10b are when the jacket is detected obtained by moving the source 11.
Der energiereiche Elektronenstrahl 12 erhitzt so die zu versprödenden Zonen in Form schmaler Bänder, die nach Durchgang des Strahls wieder abkühlen und dann infolge der in dem Metall erzeugten neuen Struktur die bevorzugten Angriffsstellen für einen Bruch bilden.The high-energy electron beam 12 thus heats the zones to be embrittled in the form of narrow bands, which after Cooling the passage of the jet again and then the preferred ones due to the new structure created in the metal Form points of attack for a break.
Damit dieser Effekt eintritt, müssen die Art des Sprengstoffs, die Geometrie der Ladung und die Art des Elektronenbeschusses einige bestimmte Bedingungen erfüllen. Für eine gegebene Ladungsgeometrie kennzeichnet sich ein Paar Sprengstoff-Metall durch eine maximale Abmessung zwischen den Sprüngen oder Rissen, und das aufgebrachte Versprödungsgitter soll unbedingt Abmessungen aufweisen, die dieser kritischen Distanz möglichst gleich sind. Diese Distanz kann durch eine Untersuchung der nach Abschuß und Zerlegung einer nicht durch Elektronenbeschuß behandelten Ladung erhaltenen Splitter bestimmt werden.For this effect to occur, the type of explosive, the geometry of the charge and the type of electron bombardment must be used meet some specific conditions. For a given charge geometry, a is identified Pair explosive metal by a maximum dimension between the cracks or cracks, and the applied The embrittlement lattice should have dimensions that are as equal as possible to this critical distance. These Distance can be obtained by examining the shot and dismantling of a not treated by electron bombardment Charge received fragments are determined.
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Andererseits soll die Tiefe der behandelten Zone so sein, daß diese Zone nicht eine Oberflächenlinie zur Auslösung eines Bruchs, sondern vielmehr eine einen Bruch auslösende Rinne oder Nut mit einer bestimmten Oberflächenbreite darstellt.On the other hand, the depth of the treated zone should be such that this zone is not a surface line to the Triggering a fracture, but rather a groove or groove triggering a fracture with a specific one Represents surface width.
Das Verfahren wird nachstehend in Anwendung auf einen zylindrischen Mantel für eine Sprengladung mit einem Außendurchmesser von 53,3 mm, einer Länge von 133 mm, aus 0,65 % Kohlenstoff enthaltendem behandeltem Stahl beschrieben, wobei der Sprengstoff in dem Mantel aus Trinitrotoluol D bestand.The process is described below as applied to a cylindrical shell for an explosive charge, 53.3 mm in outside diameter, 133 mm in length, made of treated steel containing 0.65% carbon, the explosive in the shell being trinitrotoluene D.
Die Behandlung erfolgte im Vakuum mit einem Elektronenstrahl entlang der Parallelen 10a und der Meridiane 10b (siehe Fig. 7); man erzeugte 18 Meridiane mit gleichem Abstand voneinander und 9 Parallele mit gleichem Abstand voneinander, beginnend bei 5 mm vom Boden, so daß man ein Gitter mit Seitenlängen von 14 auf 9,5 mm erhielt.The treatment took place in a vacuum with an electron beam along the parallels 10a and the meridians 10b (see Fig. 7); 18 meridians were created with the same distance from each other and 9 parallel lines with the same distance from each other, starting at 5 mm from the bottom, so that a grid with sides of 14 by 9.5 mm was obtained.
Der Strahl war so fokussiert, daß die Oberflächenbreite der versprödeten Zone etwa 0,8 mm in Jeder Gitterrichtung betrug.The beam was focused so that the surface width of the embrittled zone was about 0.8 mm in each grating direction fraud.
Entlang der Meridiane, d.h. in Richtung der Detonationswelle der durch den Zünder 13 gezündeten Sprengladung 9, beträgt die Behandlungstiefe die Hälfte der Dicke des Mantels 8 und entlang der Parallelen, und somit in der Richtung senkrecht zur Richtung der Detonationswelle, ist die Behandlungstiefe gleich der Dicke des MantelsAlong the meridians, i.e. in the direction of the detonation wave of the explosive charge 9 ignited by the detonator 13, the depth of treatment is half the thickness of the jacket 8 and along the parallels, and thus in the Direction perpendicular to the direction of the detonation wave, the depth of treatment is equal to the thickness of the mantle
In der Tat ist die zur Riß- oder Bruchbildung in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Detonationswelle erforderliche Energie größer als die zur Riß- oder Bruchbildung in Richtung der Detonationswelle erforderliche.Indeed, that of cracking or fracturing is in a direction perpendicular to the direction of the detonation wave The energy required is greater than that required for the formation of cracks or fractures in the direction of the detonation wave.
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Die Parallelen müssen daher bis zu einer größeren Tiefe versprödet werden als die Meridiane.The parallels must therefore be embrittled to a greater depth than the meridians.
Auf diese Weise erfolgt die Zerlegung im wesentlichen in diesen beiden Richtungen und erfordert das Minimum an potentieller Energie der Ladung.In this way the decomposition is essentially in these two directions and requires the minimum of potential energy of the charge.
Andererseits kann die richtige Versprödung für jeden verwendeten Stahl dadurch bestimmt werden, daß man den in jeder Versprödungsrinne oder -nut gemessenen Härtegradient berücksichtigt.On the other hand, the correct embrittlement for each steel used can be determined by having the The hardness gradient measured in each embrittlement groove or groove is taken into account.
Die Fig. 8 zeigt über einer vergrößerten Schnittansicht durch eine versprödete Zone des Gitters 10 auf dem Mantel 3 die Kurve der Härte in dieser Zone.8 shows an enlarged sectional view by an embrittled zone of the grid 10 on the jacket 3, the curve of the hardness in this zone.
Diese Kurve, deren Abszisse die Länge dieser behandelten Zone und deren Ordinate die gemessene Härte in = Vickers darstellt, zeigt, daß die Härte des Mantels gemäß einer quasi linearen Kurve, ausgehend von den Rändern der versprödeten Zone, zunimmt, und im Zentrum dieser Zone ein Maximum erreicht.This curve, whose abscissa is the length of this treated zone and whose ordinate is the measured hardness in = Vickers represents, shows that the hardness of the jacket according to a quasi-linear curve, starting from the edges of the embrittled Zone, increases, and reaches a maximum in the center of this zone.
Im Fall des in dem näher beschriebenen Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Stahls X C 65 hat man festgestellt, daß das Verfahren dann richtig funktioniert, wenn der Härtegradient größer als 200 S Vickers pro Millimeter und vorzugsweise gleich 400 = Vickers/mm bei einem Härtemaximum in der Mitte der Versprödungszone war.In the case of the steel XC 65 described in the application example of the method according to the invention described in more detail, it has been found that the method works correctly if the hardness gradient is greater than 200 S Vickers per millimeter and preferably equal to 400 = Vickers / mm with a hardness maximum in the middle the embrittlement zone was.
Außerdem stellte man fest, daß das Verfahren nur auf Stähle anwendbar war, deren Kohlenstoffgehalt 0,4 % übersteigt. It was also found that the method could only be applied to steels with a carbon content exceeding 0.4%.
0300 18/07680300 18/0768
-14- 294H80-14- 294H80
In dem angegebenen Beispiel hatte man somit 162 Maschen oder Karos für eine Stahlmasse von 822 g.In the example given, there were 162 meshes or diamonds for a steel mass of 822 g.
Nach Abschuß in eine Sandkammer und nach Aufsammeln der SprengstUcke zählt man 92 quaderförmige Splitter mit einer durchschnittlichen Masse von 4,14 g (Masse zwischen 3,3 und 3»9 g) mit Abmessungen von im wesentlichen 4,5 x 9,5 x 13 nun.After shooting in a sand chamber and after collecting the Explosives are counted as 92 cuboid fragments with one average mass of 4.14 g (mass between 3.3 and 3 »9 g) with dimensions of substantially 4.5 x 9.5 x 13 now.
Definiert man eine erste Zerlegungsausbeute als Verhältnis der in Form von determinierten Splittern mit einem Massegewicht etwa dem des Theoretischen eines Quaders wiedergewonnenen Stahlmasse zu der zu Beginn vorhandenen Stahlmasse, so ist diese erste Ausbeute hier gleichDefine a first decomposition yield as the ratio of the determined fragments with a mass weight roughly the steel mass recovered from the theoretical part of a cuboid to the steel mass present at the beginning, so this first yield is the same here
92 χ 4,14 _ .6 . 92 χ 4.14 _. 6th
Man kann auch noch eine zweite Ausbeute, eine sogenannte Gesamtausbeute, als das Verhältnis der Masse aller Bruchstücke mit gleichmäßiger geometrischer Form entsprechend einem oder mehreren Zerlegungsquadern zu der Ausgangsstahlmasse definieren.You can also get a second yield, a so-called total yield, as the ratio of the mass of all fragments with a uniform geometric shape corresponding to one or more decomposition blocks for the starting steel mass define.
Dann erhält man bei dem gewählten Beispiel:Then one obtains with the chosen example:
17 quaderförmige Bruchstücke mit einer mittleren Masse von 8,75 g17 cuboid fragments with an average mass of 8.75 g
44 quaderförmige Bruchstücke mit einer mittleren Masse von 2,85 g.44 cuboid fragments with an average mass of 2.85 g.
Die definierte Gesamtausbeute beträgt somit hierThe defined total yield is thus here
17 x 8,75 + 92 χ 4.14 + 44 χ 2.85 7Q «/ -j S22 = 'y *· 17 x 8.75 + 92 χ 4.14 + 44 χ 2.85 7Q «/ -j S22 = ' y * ·
030018/0768030018/0768
_ 15 _ 294H80_ 15 _ 294H80
Andererseits ließ man unter identischen Bedingungen eine nach dem gleichen Prinzip erhaltene Ladung (Stahl XC 65, Sprengstoff Trinitrotoluol D) detonieren, die jedoch nicht mit einem Elektronenstrahl behandelt worden war. Die natürliche Zerlegung dieser Ladung ergibt 50 Bruchstücke mit einer Masse von über oder gleich 3,5 g, wobei diese 50 Bruchstücke 39 Ji der Ausgangsmasse des Seitenteils des Mantels ausmachen. Andererseits besitzen die aus dieser Ladung entstandenen Bruchstücke mit einem Gewicht von über 5 g eine Länge zwischen 30 und 80 mm und eine Breite bis zu 11 mm. Infolgedessen ist ihr Geschwindigkeitsverlust auf der Schußbahn wesentlich höher als bei den kalibrierten Ladungsbruchstücken, die bei Anwendung der Erfindung erhalten wurden.On the other hand, a charge obtained by the same principle was left under identical conditions (Steel XC 65, explosive trinitrotoluene D) detonate, but not treated with an electron beam had been. The natural decomposition of this charge yields 50 fragments with a mass greater than or equal to 3.5 g, with these 50 fragments being 39 Ji of the starting mass of the Identify the side part of the coat. On the other hand, the fragments resulting from this charge have a Weight of over 5 g, a length between 30 and 80 mm and a width of up to 11 mm. As a result, yours is Loss of speed on the firing path is significantly higher than with the calibrated cargo fragments that obtained using the invention.
Man kann somit feststellen, daß die Zerlegungsausbeute bei dem erfindungsgemäßen Verfahren doppelt so groß ist wie bei der natürlichen Zerlegung.It can thus be stated that the decomposition yield in the process according to the invention is twice as great as with natural decomposition.
Zwei andere Ausführungsformen wurden an zwei Metallmänteln von Granaten mit einem Kaliber von 155 mm durchgeführt, wobei der eine Mantel aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,55 % (XC 55) und der andere aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,65 % (XC 65) bestand. In beiden Fällen wies das Gittermuster eine Seitenlänge von 20 mm in der Richtung senkrecht zur Detonationswelle und eine Seitenlänge von 30 mm in der Richtung parallel dazu auf.Two other embodiments were carried out on two metal casings of grenades with a caliber of 155 mm, one casing made of steel with a carbon content of 0.55 % (XC 55) and the other made of steel with a carbon content of 0.65 % (XC 65) existed. In both cases, the grid pattern had a side of 20 mm in the direction perpendicular to the detonation wave and a side of 30 mm in the direction parallel to it.
Die beiden Granaten waren mit Trinitrotoluol D gefüllt.The two grenades were filled with trinitrotoluene D.
Die Gesamtzerlegungsausbeuten betrugen 79,6 96 bzw. 79,7 %. The overall decomposition yields were 79.6 % and 79.7%, respectively.
030018/0 7 68030018/0 7 68
- 16 - 294U80- 16 - 294U80
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind zahlreich.The advantages achieved by the invention are numerous.
Einmal kann die Orientierung der Zerlegung so bestimmt werden, daß man eine gewisse Anzahl von Metallbruchstücken mit nahezu gleicher Form und Masse erhält.On the one hand, the orientation of the decomposition can be determined in such a way that a certain number of metal fragments can be found with almost the same shape and dimensions.
Im Fall eines Mantels für eine Sprengladung ermöglicht diese vorherbestimmte Zerlegung die Erzielung einer höheren kinetischen Energie der Bruchstücke nach der Explosion und somit eine Erhöhung ihrer Wirkung, die noch dadurch vergrößert wird, daß der erfindungsgemäß behandelte Mantel ein maximales Innenvolumen für den Sprengstoff bietet und daß bekannte Sprengstoffe sowie eine klassische Gießmethode für dieselben angewendet werden kann.In the case of a shell for an explosive charge, this predetermined decomposition enables a higher one to be achieved kinetic energy of the fragments after the explosion and thus an increase in their effect, which is still thereby is increased that the jacket treated according to the invention offers a maximum internal volume for the explosive and that known explosives as well as a classic casting method can be used for the same.
Außerdem entstehen bei Anwendung der Erfindung keine spitzen Winkel im Innern der Ladung, so daß auch keine ungewollten Zündungen des Sprengstoffs durch Reibung eintreten können.In addition, none are created using the invention acute angle in the interior of the cargo, so that no unintentional ignition of the explosive can occur due to friction can.
Auch behält ein mit einem Elektronenstrahl behandeltes Teil 50 bis 70 % der mechanischen Festigkeit des unbehandelten Teils bei, weshalb man eine Ladung haben kann, die durchwegs mechanische Eigenschaften oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts und somit ein bekanntes und sicheres Verhalten aufweist.Also, a part treated with an electron beam retains 50 to 70 % of the mechanical strength of the untreated part, which is why one can have a charge which consistently exhibits mechanical properties above a certain threshold value and thus a known and safe behavior.
Die einzige Bedingung bei der Herstellung betrifft die Art der Materialien: Das bedeutet, daß man das Verfahren auf Ladungen anwenden kann, die mit den gleichen Mitteln und in den gleichen Einrichtungen hergestellt werden, wie die klassischen, bereits ausprobierten Ladungen, was die Kosten des Versprödungsverfahrens herabsetzt.The only manufacturing requirement concerns the nature of the materials: this means that the process can be applied to cargoes made with the same means and facilities as the traditional cargoes that have already been tried , in terms of the cost of the embrittlement process belittles.
030018/0768030018/0768
- 17 - 294U80- 17 - 294U80
Die einzige Einschränkung, welche das Verfahren mit sich bringt, besteht darin, daß nach dem Elektronenbeschuß auf der Außenfläche der Ladung ein leichter Wulst sichtbar wird, den man Jedoch leicht verschwinden lassen kann, indem man z.B. das Teil unter einer Schleifmaschine hindurchlaufen läßt.The only limitation imposed by the process is that after electron bombardment A slight bulge becomes visible on the outer surface of the cargo, but it can easily disappear by, for example, running the part under a grinding machine.
Obwohl vorstehend die Anwendung des Verfahrens auf einen zylindrischen Granatmantel mittleren Kalibers beschrieben wurde, läßt sich die Erfindung doch unter Erzielung gleicher Ergebnisse auf Granaten aller Kaliber, insbesondere solche mit einem Kaliber von 33 mm, 90 mm und 155 mm anwenden.Although the application of the method to a cylindrical garnet casing of medium caliber is described above the invention can be applied to grenades of all calibres, with the same results, use in particular those with a caliber of 33 mm, 90 mm and 155 mm.
Auch ist sie auf Mäntel von Gewehr- und Handgranaten, Sprengköpfe von Mittelstreckenraketen und Fliegerbomben anwendbar.She is also on the coats of rifle and hand grenades, warheads of medium-range missiles and aerial bombs applicable.
Sie kann auch für alle Arten von Metallen Anwendung finden, in welchen man Versprödungszonen wünscht, die im Fall eines Schocks eine Bruch- oder Rißbildung ergeben, z.B. Automobilkarosserien oder Abschersicherheitsstifte. It can also be used for all types of metals in which one desires embrittlement zones break or crack in the event of a shock, e.g. automobile bodies or shear-off safety pins.
030018/0768030018/0768
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