DE3932383A1

DE3932383A1 - Geschosskoerper

Info

Publication number: DE3932383A1
Application number: DE19893932383
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Ortmann; Udo Dipl Ing Sabranski
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2009-09-29
Also published as: FR2652412B1; DE3932383C2; CH682750A5; FR2652412A1

Description

Die Erfindung betrifft für einen aus Schwermetall bestehen den Geschoßkörper ein Verfahren zur Einstellung von mecha nischen Materialeigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit bzw. Duktilität, Härte oder ähnlichem durch partielle Wär mebehandlung.

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der EP-A-01 43 775 bekannt. Hierbei findet das Verfahren Anwendung auf einen aus Schwermetall bestehenden unterkalibrigen Penetra tor großen Länge/Durchmesser-Verhältnisses, der mittels eines Treibkäfigs aus großkalibrigen Rohrwaffen verschieß bar ist. Der bekannte Penetrator weist im Mittelbereich seiner Länge eine geringere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich auf und weist in seinem Heckbereich eine größere Festigkeit und eine gerin gere Zähigkeit als in seinem Mittelbereich und eine gerin gere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich auf. Dadurch soll die Bruchgefahr beim Auf treffen auf eine Panzerung verringert werden. Die verschie denen Festigkeitswerte im Spitzenbereich, im Mittelbereich und im Heckbereich werden bei aus Wolframschwermetall be stehenden Penetratoren durch Kaltschmieden mit verschiede nem Verformungsgrad, durch Sinterung aus verschiedenen Pul vergemischen oder bei aus abgereichertem Uran bestehenden Penetratoren durch verschiedene partielle Wärmebehand lungen in den verschiedenen Bereichen (Spitze, Mitte, Heckbereich) erzielt.

Die bekannte partielle Wärmebehandlung dürfte sich auch für lange Penetratoren in einem Glühofen z. B. auch mit separater elektrischer Zonenbeheizung bzw. Kühlung als äußerst schwierig gestalten, und kaum realisierbar sein, da sich in einem derart wärmeleitfähigen Material wie abge reichertem Uran unweigerlich ein Wärmeausgleich zwischen den drei verschiedenen Zonen einstellt, so daß in einer mittleren Zone eine niedrigere Temperatur als in den bei den äußeren Zonen über einen längeren Zeitraum nicht einzu halten ist und sich daher auch im mittleren Geschoßkörper bereich ein hohes Temperaturniveau mit einem höheren Ver sprödungseffekt einstellt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen Geschoßkörper eine einfache, kontrollierbare und reprodu zierbare Maßnahme zur partiellen Wärmebehandlung anzuge ben, die insbesondere für eine kostengünstige Serienferti gung geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan spruch 1 angegebene technische Lehre gelöst. Die partielle Wärmebehandlung findet dabei Anwendung auf einen aus Wolf ramschwermetall bestehenden Geschoßkörper zur vorgebbaren und reproduzierbaren Erhöhung der Materialsprödigkeit bzw. Verminderung der Zähigkeit, um eine beabsichtigte Abbrech barkeit der Geschoßspitze bei schrägem Zielaufprall auf eine Panzerplatte zu ermöglichen. Die Wärmebehandlung er folgt dazu nur in einem begrenzten Spitzenbereich des Ge schoßkörpers bei einer Temperatur um etwa 80°C oberhalb der bei der letzten Warmformgebungs- bzw. Bearbeitungstem peratur im gesamten Geschoßkörper eingestellten Temperatur durch definiertes Eintauchen der Geschoßspitze in ein hoch erhitztes schmelzflüssiges Salzbad.

Das beste Verhalten des Geschoßkörpers bzw. ein gezieltes Abbrechen der Spitze mit bestem Anbeißverhalten des Pene trators bei Auftreffen auf eine stark schräg gestellte Zielplatte ergibt sich, wenn die Wärmebehandlung in dem schmelzflüssigen Salzbad in einem Temperaturbereich von etwa 470° bis 540°C, vorzugsweise bei etwa 490°C, er folgt. Dabei wird die materialversprödende Wärmebehandlung der Geschoßspitze in dem schmelzflüssigen Salzbad zweck mäßigerweise über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis 1,5 Stunden, vorzugsweise von etwa 1 Stunde, durchgeführt.

Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung erfolgt in einfacher und kostengünstiger Weise dadurch, daß nur die Geschoßspit ze bis zu einer im vorderen Geschoßkörperbereich vorgesehe nen, als Sollbruchstelle dienenden Ringnut bzw. einem durch Durchmesservergrößerung ausgebildeten Schulterabsatz über eine Länge von etwa drei Geschoßkörperdurchmessers in das Salzbad eingetaucht wird.

Der erfindungsgemäße Geschoßkörper besteht aus flüssigpha sengesintertem Wolframpulver mit Bindephasenelementen aus einer Legierung der Metallelemente Nickel (Ni), Eisen (Fe), Kobalt (Co) oder/und Mangan (Mn). Für aus diesem Ma terial bestehende Geschoßkörper bzw. langgestreckte Pene tratoren (kinetische Energie-Wuchtgeschosse) ergibt sich eine reproduzierbare Abbrechbarkeit der Geschoßspitze, wenn die partielle Wärmebehandlung in einem aus gleichen Teilen Kalium/Natrium-Nitrid (K/NaNO₂) und Kalium/Na trium-Nitrat (K/NaNO₃) bestehenden Salzbad erfolgt. Bei einem aus diesen Bestandteilen zusammengesetzten Salzbad tritt weiterhin neben der mechanischen Eigenschaftsverände rung des Materiales durch die Wärmebehandlung zusätzlich in überraschender Weise noch ein chemischer Effekt in der Art auf, daß aus der mit dem Salzbad in Berührung kommen den Oberfläche der Geschoßspitze die zwischen den Wolfram partikeln angelagerten Bindephasenelemente Nickel, Eisen, Kobalt und/oder Mangan partiell aus der Werkstoffmatrix herausgelöst werden. Dadurch wird die Abbrechbarkeit an der Sollbruchstelle weiterhin erhöht. Durch die Aufrauhung bzw. Anätzung der Geschoßspitzenoberfläche wird weiterhin ein späteres Aufkleben einer Geschoßspitzenhülle bzw. ballistischen Haube besonders begünstigt. Dazu ist es zweckmäßig, wenn die partielle Wärmebehandlung erst nach Fertigstellung des Geschoßkörpers auf seine Endbemaßung erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem in den Zeichnungen dargestellen Ausführungsbeispiel näher erläu tert und beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Geschoßanordnung für großkalibrige Rohr waffen mit unterkalibrigem Geschoßkörper und Treibkäfig und

Fig. 2 den vorderen Teil eines Geschoßkörpers beim erfindungsgemäßen Eintauchen zur Wärmebehand lung in ein schmelzflüssiges Salzbad.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 10 eine Wuchtgeschoßan ordnung aus unterkalibrigem Geschoßkörper 12 und segmen tiertem abwerfbarem Treibkäfig 14 für großkalibrige Rohr waffen z. B. im Kaliber 105 mm oder 120 mm bezeichnet. Der schlanke Geschoßkörper 12 großen Länge/Durchmesser-Ver hältnisses besteht aus flüssigphasengesintertem Wolframpul ver mit Bindephasenelementen wie z. B. Fe, Ni, Co, Mn oder ähnlichen und weist mit seiner ballistischen Haube einen etwas durchmesservergrößerten Spitzenbereich 22 und ein heckseitiges Flügelleitwerk 20 auf. Der Treibkäfig 14 ist aus drei gleichen Segmenten zusammengesetzt und weist einen vorderen Führungsflansch 16 und einen rückwärtigen Druckflansch 18 mit äußerem Dichtungsband auf.

Die Beschleunigungskräfte werden beim Abschuß im Waffen rohr mittels einer Formschlußzone 24 aus üblichen Gewinde- oder Ringrillen vom Treibkäfig 14 auf den Geschoßkörper 12 übertragen. Um ein Abgleiten des Penetrators oder Verbie gen der Penetratorspitze bei sehr schragem Zielauftreffen des Wuchtgeschosses zu vermeiden ist es beabsichtigt, daß ein Stück der vorderen Geschoßspitze definiert abbrechen kann. Dafür wird ausschließlich die Geschoßspitze einer materialversprödenden partiellen Wärmebehandlung unter zogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für einen Wolframpene trator in Fig. 2 veranschaulicht. Wesentlich dabei ist, daß ausschließlich die Geschoßspitze in einem genau be grenzten Längenbereich durch definiertes Eintauchen in ein hocherhitztes schmelzflüssiges Salzbad eingetaucht, wärme behandelt und dadurch versprödet ist.

An einer entsprechenden Haltevorrichtung hängend werden mehrere Penetratoren (z. B. 36 Stück) gleichzeitig mit ihrem Spitzenbereich in das vorzugsweise aus gleichen Tei len K/NaNO₂ und K/NaNO₃ bestehende Salzbad eingetaucht und bei einer Temperatur von etwa 490°C über einen Zeitraum von etwa 1 Stunde behandelt. Der restliche nicht einge tauchte Geschoßkörper 12 kann dabei zur Vermeidung eines unerwünscht hohen Temperaturanstieges einfach durch z. B. vorbeiströmende Kühlluft gekühlt und temperaturkonstant gehalten werden.

Der Geschoßkörper 12 weist in seinem Spitzenbereich eine konische Spitze 26 und ein kurzes zylindrisches Spitzen teil 28 auf, das eine Länge von etwa zwei bis drei Geschoß körperdurchmesser und einen gegenüber dem Durchmesser des Geschoßkörpers 12 etwas verringerten Durchmesser aufweist. Der Übergang vom durchmesserverkleinerten zylindrischen Spitzenteil 28 zum normalen Geschoßkörper 12 ist durch einen ringförmigen Schulterabsatz 38 ausgebildet. Vor dem Schulterabsatz 38 ist im zylindrischen Spitzenteil 28 eine als Sollbruchstelle dienende umlaufende Ringnut 32 vorgese hen. Eine gleiche Ringnut 30 ist im Übergangsbereich zwi schen kegelförmiger Spitze 26 und zylindrischem Spitzen teil 28 angeordnet.

Der Spitzenbereich des Geschoßkörpers 12 ist mit kegelför miger Spitze 26 und zylindrischem Spitzenteil 28 bis zur Ringnut 32 bzw. bis zu dem Schulterabsatz 38 (Durchmesser sprung) in das hocherhitzte schmelzflüssige Salzbad 34 eingetaucht.

An der Oberfläche des Salzbades 34 bildet sich eine che misch aggresive Schaumschicht 36 aus, die einen verstärk ten chemischen Effekt hinsichtlich einer Auslösung bzw. Auswaschung von Bindephasenmetallen zwischen den Wolfram partikeln aus der Oberfläche der Geschoßspitze bewirkt. Dies führt insgesamt zur Ausbildung einer für den nachfol genden Klebe- oder Auflötprozeß der ballistischen Haube günstigen Oberflächenrauhigkeit. In der Ringnut 32 wird durch Ausbildung von Mikrokerben im Matrixgefüge die Ab brechbarkeit der Geschoßspitze begünstigt.

Bezugszeichenliste

10 Wuchtgeschoßanordnung
12 Geschoßkörper (Penetrator)
14 Treibkäfig
16 vorderer Führungsflansch
18 hinterer Druckflansch
20 Flügelleitwerk
22 Spitzhaube
24 Formschlußzone
26 konische Spitze
28 zylindrische Spitze
30 Ringnut 26
32 Ringnut 28
34 Salzbad
36 Schaumschicht
38 Schulterabsatz

Claims

1. Verfahren zur Einstellung von mechanischen Material eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit bzw. Duktili tät, Härte oder ähnlichem in einem aus Schwermetall bestehenden Geschoßkörper durch partielle Wärmebehand lung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des aus Wolframschwermetall beste henden Geschoßkörpers zur vorgebbaren und reproduzier baren Erhöhung der Materialsprödigkeit bzw. Verminde rung der Zähigkeit nur in einem begrenzten Spitzenbe reich des Geschoßkörpers bei einer Temperatur um etwa 80°C oberhalb der bei der letzten Warmformgebungs bzw. Bearbeitungstemperatur im gesamten Geschoßkörper eingestellten Temperatur durch definiertes Eintauchen der Geschoßspitze in ein hocherhitztes schmelzflüssiges Salzbad erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in dem schmelzflüssigen Salzbad in einem Temperaturbereich von etwa 470° bis 540°C, vor zugsweise bei etwa 490°C, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung der Geschoßspitze in dem schmelz flüssigen Salzbad über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis 1,5 Std., vorzugsweise von etwa 1 Std., durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem aus gleichen Teilen Kalium/Natrium-Nitrid (K/NaNO₂) und Kalium/Natrium- Nitrat (K/NaNO₃) bestehenden Salzbad erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßspitze bis zu einer im vorderen Geschoßkör perbereich vorgesehenen, als Sollbruchstelle dienenden Ringnut bzw. einem durch Durchmesservergrößerung ausge bildeten Schulterabsatz über eine Länge von etwa drei Geschoßkörperdurchmesser in das Salzbad eingetaucht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Wärmebehandlung nach Fertigstellung des Geschoßkörpers auf seine Endbemaßung erfolgt.

7. Geschoßkörper aus Wolframschwermetall mit einer im Spitzenbereich höheren Materialsprödigkeit als im hin teren Geschoßkörperbereich, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich die Geschoßspitze durch definiertes Ein tauchen in ein hocherhitztes schmelzflüssiges Salzbad wärmebehandelt und dadurch versprödet ist.