DE3809807A1 - Treibladungspulver und verfahren zur herstellung von treibladungspulver - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Treibladungspulver mit aus verpreßten Strängen geschnittenen Formkörpern sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von Treibla­ dungspulver.

Treibladungspulver sollen zur Erzielung einer hohen Mündungsgeschwindigkeit eines Projektils und bei gerin­ ger Druckbelastung der verwendeten Waffe einen möglichst progressiven Abbrand aufweisen.

Aus dem Stand der Tech­ nik wird die Progressivität des Abbrandes durch eine entsprechende Formgebung der einzelnen Formkörper des Treibladungspulvers beeinflußt. So werden beispielsweise Einloch- oder Mehrloch-Formkörper verwendet. Eine weite­ re Möglichkeit besteht darin, den fertigen Formkörper einer Oberflächenbehandlung zu unterwerfen, beispiels­ weise mit phlegmatisierenden Mitteln, wie etwa Lösun­ gen von Dibutylphthalat, Centralit, Campher, Adipaten oder anderen Weichmachern. Die spezifische Formgebung der Formkörper, welche aus verpreßten Strängen geschnit­ ten werden, bereitet keinen übermäßigen Aufwand und ist bei der Herstellung der Formkörper in zuverlässiger Wei­ se realisierbar. Da jedoch lediglich durch die Formge­ bung der Formkörper die gewünschten Abbrandcharakteri­ stika nicht oder nur schlecht erzielbar sind, hat es sich als notwendig erwiesen, die Formkörper, wie bereits erwähnt, einer Oberflächenbehandlung zu unterwerfen.

Dies erfordert einen gesonderten Arbeitsschritt, wel­ cher zeit- und kostenintensiv ist. Weiterhin erfordern Oberflächenbehandlungen die Verwendung von Lösemitteln, welche anschließend wieder aus dem Formkörper beseitigt werden müssen. Dies bedingt, daß die Durchmesserverhält­ nisse und Wandstärken der Formkörper nicht beliebig va­ riabel sind, da zum einen eine gleichmäßige Oberflächen­ behandlung nicht realisierbar ist und zum anderen die Entfernung der Lösemittel nicht oder nur unter erhebli­ chem Aufwand erfolgen kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren liegt da­ rin, daß eine Oberflächenbehandlung bei Röhrenformkör­ pern oder Röhrenschlitzformkörpern nur hinsichtlich der gesamten Oberfläche des Formkörpers möglich ist, so daß beispielsweise eine Behandlung nur der Außenoberfläche nicht durchführbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Treibla­ dungspulver der eingangs genannten Art sowie ein Verfah­ ren zu dessen Herstellung zu schaffen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeiden und eine exakte Steuerung des Abbrandes, insbesondere zur Erzielung eines progressiven Abbrandes, ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich des Treib­ ladungspulvers dadurch gelöst, daß der Formkörper über den Querschnitt zumindest eine im wesentlichen ringför­ mige, einen Kernbereich unterschiedlicher Materialeigen­ schaft umschließende Schicht aufweist.

Das erfindungsgemäße Treibladungspulver zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Zum einen ist es erfindungsgemäß möglich, den Kernbereich in üb­ licher Weise aus einer Materialzusammensetzung zu fer­ tigen, welche im Hinblick auf das Abbrandverhalten und die sonstigen Eigenschaften ausgewählt werden kann, wo­ bei der Fachmann bei dieser Materialauswahl keinen we­ sentlichen Einschränkungen unterworfen ist. So ist es beispielsweise möglich, das Material des Kernbereiches einbasig oder mehrbasig auszubilden. Zur Steuerung des Abbrandverhaltens ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Kernbereich mit einer Schicht unterschiedlicher Material­ eigenschaft zu umgeben oder zu umschließen. Auf diese Weise ist es möglich, das Abbrandverhalten der Außen­ oberfläche des Kernbereiches durch die Materialeigen­ schaft der Schicht zu beeinflussen. Da, vereinfacht dar­ gestellt, die Brenngeschwindigkeit von der Außenfläche zur Mitte des Formkörpers zunimmt, ist es somit möglich, die erfindungsgemäße Schicht aus einem Material zu fer­ tigen, welches ein langsameres Abbrandverhalten aufweist. Da die erfindungsgemäße Schicht als solche die Abbrand­ geschwindigkeit bzw. das Abbrandverhalten beeinflußt, ist bei einer vorgegebenen Materialeigenschaft dieser Schicht stets sichergestellt, daß diese gewünschten Eigenschaften des Abbrandes vorliegen. Dies kann bei den bekannten Oberflächenbehandlungen nicht sichergestellt werden, da die Eindringtiefe der Oberflächenbehandlung und die Entfernung des Lösemittels vielfältigen Einfluß­ größen unterworfen sind und im Rahmen einer industriel­ len Fertigung einer Streuung unterliegen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Treibladungspulvers be­ steht darin, daß die erfindungsgemäße äußere Schicht so­ gar so ausgebildet sein kann, daß diese den Abbrand der äußeren Oberfläche des Formkörpers vollständig unterbin­ det. Eine derartige Beeinflussungsmöglichkeit ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Formkörpern nicht möglich. Eine derartige Ausgestaltung kann sich insbesondere bei sogenannten Röhrenpulvern als besonders vorteilhaft erweisen, da in diesem Falle der Abbrand von der Innenfläche der Röhre aus erfolgt, so daß bei zuneh­ mendem Abbrand die brennende Oberfläche größer wird, wo­ durch pro Zeiteinheit eine steigende Gasmenge entwickelt wird. Es erfolgt somit bei einer den Abbrand hemmenden Materialzusammensetzung der erfindungsgemäßen Schicht ein progressiver Abbrand der Formkörper des Treibladungs­ pulvers.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Treibladungs­ pulvers ist dadurch gegeben, daß die unterschiedliche Materialeigenschaft der Schicht nicht nur zu einer un­ terschiedlichen Abbrenngeschwindigkeit im Vergleich zu dem Material des Kernbereiches führen kann, es ist ins­ besondere auch möglich, andere Effekte und Verfahrens­ parameter zu beeinflussen, beispielsweise das Zündver­ halten des Formkörpers.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß mehrere im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnete Schichten vorgesehen sind. Es ist somit möglich, den Kernbereich des Formkörpers nicht nur mit einer Schicht zu umgeben, sondern schalenartig meh­ rere Schichten aufzubauen, die sich in ihren Material­ eigenschaften unterscheiden. Auch hier ist es möglich, Schichten unterschiedlichen Abbrandverhaltens vorzuse­ hen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann auch dadurch gegeben sein, daß der Formkörper als Röhrenkörper oder als Röhrenschlitzkörper ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung ist es möglich, einen Abbrand des Formkörpers nicht nur über die Außen­ fläche, sondern auch über die Flächen der röhrenförmigen oder schlitzförmigen Ausnehmungen vorzusehen. Da bei einem Abbrand, welcher von der Fläche einer Ausnehmung aus erfolgt, die abbrennende Fläche zunehmend größer wird, ist es möglich, das Abbrandverhalten häuptsächlich über diese Oberflächenvergrößerung zu steuern, wobei die zusätzliche Schicht einen Abbrand der Außenoberfläche des Formkörpers verzögern oder über einen gewissen Zeit­ raum verhindern kann.

In günstiger Weise ist das erfindungsgemäße Treibla­ dungspulver so ausgebildet, daß der Kernbereich einen Durchmesser von etwa 75% des Gesamtdurchmessers des Form­ körpers aufweist. In vorteilhafter Weise ist die zusätz­ liche Schicht möglichst dünn ausgestaltet, da diese üb­ licherweise nur zur Steuerung des Abbrandverhaltens vor­ gesehen ist, während die eigentliche Treibwirkung durch den Abbrand des Kernbereiches erfolgt. Die Zubemessung der Schichtdicke hängt jedoch vom verwendeten Kaliber und von der zu erzielenden Brenngeschwindigkeit der äu­ ßeren Schicht ab, so daß der Fachmann bezüglich der Ab­ messungen den Formkörper in einfacher Weise den jewei­ ligen Betriebsbedingungen anpassen kann.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die der Erfindung zu­ grundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß um einen Kern zumindest eine gewalzte Schicht unterschiedlicher Materialeigenschaft gelegt wird, daß diese Anordnung in einen mit einer Matrize versehenen Pressentopf ein­ gebracht und zu einem Strang verpreßt wird. Dabei weist die Matrize bevorzugterweise einen konischen Einlauf auf. Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als überaus vorteilhaft, daß zum einen bei der bekannten Verpressung des Pulvermaterials zu einem Strang ohne die Notwendigkeit eines weiteren Arbeitsschrittes die erfindungsgemäße Schicht aufgebracht werden kann, und daß zum anderen sichergestellt ist, daß diese Schicht eine innige Verbindung mit dem Material des Kernberei­ ches eingeht, d.h. mit diesem fest verbunden ist. Wei­ terhin ist es mittels des erfindungsgemäßen Strang­ preßverfahrens auf besonders einfache Weise möglich, die Geometrie der erfindungsgemäßen Schicht zu beein­ flussen und insbesondere die Schichtdicke zu steuern.

In bevorzugter Weise kann erfindungsgemäß der Strang mittels einer mit einem Nadelträger versehenen Matrize als Lochstrang ausgebildet werden, wobei durch die me­ chanische Aufbringung der erfindungsgemäßen Schicht während des Preßvorganges sichergestellt werden kann, daß die Ausnehmung des Formkörpers nicht mit dem Schicht­ material bedeckt ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens kann dadurch gegeben sein, daß der Formkörper einer Oberflächenbehandlung unterworfen wird. Die Oberflächenbehandlung kann sowohl hinsichtlich der Oberfläche von Ausnehmungen des Formkörpers als auch hinsichtlich der Oberfläche der Schicht erfolgen. Bei­ spielsweise kann die Oberflächenbehandlung in der Auf­ bringung einer Gleitbeschichtung bestehen, um das Schüttverhalten der Formkörper zu verbessern.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Material des Kerns und der erfindungsgemäßen Schicht separat vonein­ ander aufbereitet werden, ist es möglich, diese Materia­ lien sowohl mit einer unterschiedlichen chemischen Zu­ sammensetzung herzustellen, als auch physikalisch unter­ schiedlich aufzubereiten. Dem Fachmann sind somit viel­ fältige Kombinationsmöglichkeiten gegeben, um das Ab­ brandverhalten des Formkörpers den jeweiligen Gegeben­ heiten anzupassen. Durch die geeignete Wahl der chemi­ schen Zusammensetzung der Materialien ist es möglich, Treibladungspulver herzustellen, welche einen weiten Be­ reich der Explosionswärme abdecken. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Lebhaftigkeit L (bar^-1 sec^-1) bei ge­ eigneter Abbrandcharakteristik dem jeweiligen Verwen­ dungszweck anzupassen.

Weiterhin weisen Materialien unterschiedlicher chemi­ scher Zusammensetzung unterschiedliche Ausdehnungskoef­ fizienten auf. Bei einer Temperaturbelastung (Tempera­ turlagerung) wird das Pulverkorngefüge dementsprechend reversibel beeinflußt. Dies hat zur Folge, daß der ne­ gative Temperaturgradient der Mündungsgeschwindigkeit und des Gasdrucks in einer Waffe bei fallenden Tempera­ turen im Idealfall gegen Null geht.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Treibladungspulver ist dadurch gegeben, daß für die Fer­ tigung auf Lösungsmittel verzichtet werden kann, so daß bereits nach kurzen Trocknungszeiten der Formkörper die volle ballistische Stabilität erreicht wird. Dies er­ möglicht es, die erfindungsgemäß hergestellten Form­ körper mit größeren Pulverkorndurchmessern und Wand­ stärken auszubilden. Wenn, wie bereits erwähnt, die chemische Zusammensetzung der erfindungsgemäßen äuße­ ren Schicht so gewählt wird, daß diese möglichst schlechte Anbrandeigenschaften und eine relativ kleine Abbrandgeschwindigkeit aufweist, so ist es möglich, mittels der erfindungsgemäßen Schicht die herkömmliche Oberflächenbehandlung zu ersetzen. Es entfällt somit die Verwendung von Lösemitteln, ebenso wie die bei her­ kömmlichen Verfahren notwendige Wässerung und/oder Trocknung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsver­ fahrens näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein Pressentopf 3 dargestellt, welcher in seinem Bodenbereich mit einer Matrize 4 versehen ist. Die Matrize 4 weist eine zentrische Auslaßöffnung 5 auf, welche bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer zylindrischen Ausnehmung ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, die Auslaßöffnung 5 mit einem ko­ nischen Einlauf zu versehen. Die obere Öffnung des zy­ lindrischen Pressentopfes ist mittels eines Druckstem­ pels 6 verschließbar, welcher in Pfeilrichtung hin- und herbewegbar ist.

In Fig. 1 ist eine Verfahrensstufe dargestellt, bei wel­ cher ein im wesentlichen zylindrischer Kern 2 in den Pressentopf 3 eingesetzt ist, welcher von einer Schicht 1 umgeben ist. Die Schicht 1 wird überlicherweise mit­ tels einer Walze zu einem Pulverfell verwalzt und nach dem Zuschneiden um den Kern 2 gerollt. Der Kern 2 kann durch Aufrollen eines entsprechend zugeschnittenen Pul­ verfells gebildet werden.

Bei einer Druckbeaufschlagung des Druckstempels 6 wird das Material des Kerns 2 und der Schicht 1 durch die Auslaßöffnung 5 gedrückt, wobei hierbei ein Strang ge­ bildet wird, der nachfolgend unterteilt wird, um auf diese Weise die Formkörper auszubilden. Zu Beginn des Preßvorganges tritt aus der Auslaßöffnung 5 der Matrize 4 zunächst ein Strang aus, welcher im wesentlichen aus dem Material des Kerns 2 besteht. Durch das Nachfließen des Materials gelangt nachfolgend auch Material der Schicht 1 in den Bereich der Auslaßöffnung 5. Zu diesem Verfahrenszeitpunkt kann die eigentliche Fertigung der erfindungsgemäßen Formkörper erfolgen. Diese weisen einen Kernbereich aus dem Material des Kerns 2 sowie eine Umhüllung oder Schicht aus dem Material der Schicht 1 auf. Gegen Ende des Auslaßvorganges wird nunmehr das verbleibende Material der Schicht 1 ausgepreßt.

Die zu Beginn und zu Ende des Preßvorganges austretenden Materialmengen, welche im wesentlichen aus dem Material des Kerns 2 bzw. der Schicht 1 bestehen, können erneut dem Walzvorgang der Pulverfertigung zugeführt werden. Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ergibt sich, be­ zogen auf die Gesamtlänge des gepreßten Strangs eine Längenaufteilung, bei welcher 2/3 der Gesamtlänge die erfindungsgemäße Gestalt aufweisen, während lediglich jeweils 1/6 der Gesamtlänge am Anfang bzw. am Ende des Stranges nicht die gewünschte Zusammensetzung aufweist und wieder aufbereitet werden muß.

Durch eine geeignete Ausgestaltung der Matrize 4 ist es möglich, abgesehen von sehr kurzen Anfangs- und End­ bereichen, die gesamte Länge des Stranges in der ge­ wünschten Weise auszubilden. Weiterhin ist es möglich, durch geeignete Ausgestaltung der Matrize 4 und der Aus­ laßöffnung 5 einen Strang zu erzeugen, welcher mehrere unterschiedliche Schichten aufweist.

Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung kreisrunder oder rohrförmiger Formkörper beschränkt, vielmehr ist es im Rahmen der Erfindung möglich, Formkörper beliebi­ gen Querschnitts zu erzeugen und mit einer äußeren Schicht zu belegen. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Geo­ metrie der Matrize bzw. deren Auslaßöffnung entsprechend zu verändern.

Claims (13)

1. Treibladungspulver mit aus verpreßten Strängen ge­ geschnittenen Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper über den Querschnitt zumindest eine im wesentlichen ringförmige, einen Kernbereich unter­ schiedlicher Materialeigenschaft umschließende Schicht aufweist.

2. Treibladungspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht und der Kernbereich unterschiedliche Ab­ brenngeschwindigkeiten aufweisen.

3. Treibladungspulver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnete Schichten vorgesehen sind.

4. Treibladungspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht keinen der üblichen Energieträger enthält.

5. Treibladungspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper als Röhrenkörper ausgebildet ist.

6. Treibladungspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper als Röhrenschlitzkörper ausgebildet ist.

7. Treibladungspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbereich einen Durchmesser von etwa 75% des Ge­ samtdurchmessers aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulver nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mittels einem mit einer Matrize versehenen Pressentopf, dadurch gekennzeichnet, daß um einen Kern (2) zumindest eine gewalzte Schicht (1) unter­ schiedlicher Materialeigenschaft gelegt wird, daß diese Anordnung in einem mit einer Matrize (4) ver­ sehenen Pressentopf (3) eingebracht und zu einem Strang verpreßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Matrize (4) mit konischem Einlauf verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang mittels einer mit einem Nadelträger verse­ henen Matrize als Lochstrang ausgebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper einer Oberflächenbehandlung unterworfen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien des Kernbereichs und der Schicht mit einer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung hergestellt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien des Kernbereichs und der Schicht un­ terschiedlich physikalisch aufbereitet werden.