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Patronenhülse für Kriegswaffen und Verfahren zur Herstellung dieser
Hülse Bei der Herstellung von Patronenhülsen werden die verschiedenen Teile der
Hülsen bei der Verformung in ihrer Größe stark voneinander abweichenden Beanspruchungen
unterworfen. Dies ist sowohl bei den bekannten Messinghülsen als auch bei Hülsen
aus Aluminiumlegierungen der Fall. Aus diesem' Grund ist es z. B. bei Messinghülsen
erforderlich, daß der obere Teil der Hülsen nach dem Einziehen des Halses starkerwärmt
wird, damit das Metall an der Schulter und am Hals die gewünschte Dehnung erhält,
während der untere Teil der Hülsen bei der Erwärmung gegen eine unerwünschte Temperaturerhöhung
geschützt wird. Auch bei Patronenhülsen aus Aluminiumlegierungen sind.- gelegentlich
örtliche Erhitzungen -der Hülsen erforderlich, so z. B. bei der Ausführung des Verfahrens
nach der schweizerischen Patentschrift 190 750.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es vorteilhaft ist,
wenn der obere Teil der Hülsen andere Eigenschaften hat wie der untere Teil, und
zwar der obere Teil besonders hohe Dehnung, der untere besonders hohe Festigkeit,
Eigenschaften, die im allgemeinen einander ausschließen. Hierdurch wird eine Vereinfachung
der Herstellung oder eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bestimmter
Teile 'der Hülsen erreicht. .
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Erfindungsgemäß wird daher eine Patronenhülse aus Aluminiumlegierungen
für Kriegswaffen aus- mindestens zwei verschiedenen
Alumiiliulnlegiertlngen
hergestellt, und zwar derart, daß der obere Teil der fertigen Hülse aus einer anderen
Aluminiumlegierung besteht als der Bodenteil, was erlaubt, den verschiedenen Teilen
der Hülse die getvünsclitu, verschiedenen mechanischen Eigenschaften %# erteilen.
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Bei Patronenhülsen wird verlangt, daß der untere Teil eine möglichst
hohe Festigkeit besitzt; andererseits muß der obere Teileine möglichst hohe Dehnung
bei ausreichender mechanischer Festigkeit besitzen, da der Hals und der :Mantel
beim Schuß radial und auch in der Länge gedehnt werden. Da bei Aluminiumlegierungen
wie bei anderen Metallen durch Änderung der Zusammensetzung, Kaltverformung oder
Warmbehandlung eine Erhöhung der Dehnung im allgemeinen auf Kosten der Zugfestigkeit
und der Streckgrenze erfolgt, sieht man sich bei den üblichen Herstellungsverfahren
geztvungcn, auf höchste Zugfestigkeit und Streckgrenze am oberen Teil der Hülsen
zu verzichten, um dort die gewünschte Dehnung zu erzielen.
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Wenn man aber eine Patronenhülse nach der Erfindung herstellt, so
kann man die Zusammensetzung der die Hülse bildenden Aluminiumlegierungen nach Wunsch
wählen und für den oberen Teil der Hülse eine Legierung aussuchen, die nach den
Verforinungsarbeiten und der Wärmebehandlung (Zwischenglühungen, Vergütung [Aushärtungl
u. dgl. i besser gceignete mechanische Eigenschaften ergibt, als man sie erhalten
würde, wenn der obere Teil aus derselben Legierung bestände wie der untere.
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Es ist aber auch möglich, die Legierungen so zu wählen, daß ohne Anwendung
örtlicher Erhitzungen ähnliche Ergebnisse erzielt werden wie bei den Verfahren,
bei denen Hülsen aus einer einzigen Aluminiumlegierung örtlich erwärmt werden.
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Bei der Herstellung von Patronenhülsen aus einer Altuniniumlegier
ung der Gattung AI-Cu-1-Tg wurde festgestellt, daß der Boden der Hülsen nur dann
genügend Festigkeit besitzt, wenn dieser nach dem `Vergüten fertiggepreßt wird,
d. h. eine :\ achreckung erfährt. Mit Rücksicht auf die erforderliche Festigkeit
des Hülsenbodens kann also die Vergütung nicht an der fertigen Hülse vorgenommen
werden. Die Vergütung muß ferner vor dem Einziehen des Halses durchgeführt werden,
damit für die Formung hzw. Fertigformung des Bodens der Gegenhalter in die Hülse
eingeführt werden kann. Es ergibt sich daraus, daß der Mantel und insbesondere der
Hals eine starke Nachreckung erfahren und somit einen starken Dehnungsverlust erleiden.
lach der s;l1«-eizerisclten Patentschrift 1 9o 75o wird die Dehnung am @heren
Teil der Hülse durch eine kurze örtliche Ernrärmung unterhalb der Rekristallisationstemperatur
wieder verbessert.
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Man könnte auch durch Verwendung einer ;@;armhärtbaren Aluminiumlegierung
der Gat-%1pg Al-Cu-'-%1- am Bodenteil die nötige mechanische Festigkeit durch Vergüten
nach der Verformung d@ r Hülse erhalten; hierdurch erhält man jedoch eine ungenügende
Dehnung am Hals- und am Mantelteil, die aber nicht durch eine kurzzeitige Erwärmung
unterhalb der Rekristallisationstemperatur verbessert werden kann.
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Erfindungsgemäß kann man unter Umgehung jeder örtlichen Erhitzung
die der Vergütung dienende Wärmebehandlung an der fertig verformten Hülse durchführen,
wobei die gewünschten mechanischen Eigenschaften sowohl im oberen als auch im unteren
Teil erhalten werden, wenn man den unteren Teil der Hülse zum Beispiel aus einer
warmhärtbaren Aluminiumlegierung der Gattung Al-Cu-Mg und den oberen Teil aus einer
solchen Aluminiumlegierung herstellt, die nach dein Glühen und Abschrecken bei der
künstlichen Alterung (Warmhärtung) einen nur geringen oder keinen Dehnungsabfall
aufweist. Diese Bedingung wird beispielsweise durch eine Legierung bestehend aus
Aluminium mit 3 bis 60'o Kupfer und 0,3 bis 2 0 o Silicium erfüllt. Diese
bekannte Legierung kann auch etwas -Mangan enthalten. Beim Warmhärten bei
130' während 8 Stunden z. B. ändert sich die Dehnung kaum; sie steigt beispielsweise
von 21 auf 220%o" wenn sie an einem Probestab üblicher Abmessungen, z. B. mit einer
Dicke von t mm, bei der üblichen Meßlänge von l= 11,3 j h' gemessen wird. Auch die
Streckgrenze (a0,2) zeigt dabei ein Ansteigen von z. B. 15 auf 22 kg tnin=. Bei
diesem Warmhärten wird die Streckgrenze auch am Bodenteil erhöht, und zwar bedeutend
mehr, wenn dieser aus einer geeigneten warmhärtbaren Legierung der Gattung Al-Cu-Mg
besteht; bei Probestäben üblicher Abmessungen würde man ein Ansteigen der Streckgrenze
von z. B. 18 auf 45 kgimm= feststellen; allerdings wird die Dehnung vermindert (bei
Probestäben üblicher Abmessungen würde man einen Rückgang von 22 auf 120i0 z. B.
feststellen), was am unteren Teil der Hülse nicht besonders nachteilig ist. Damit
der obere Teil der Hülse keinen oder einen nur geringen Dehnungsabfall erleidet,
muß selbstverständlich dafür gesorgt werden, daß die Temperatur des Warmhärtens
nicht zu hoch und die Dauer nicht zu lang ist.
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Es ist nicht möglich, im obigen Beispiel und auch nicht bei weiteren
ähnlichen Beispielen den höchst zulässigen Dehnungsahfall
am oberen
'feil der Hülse sowie die notwendige Verfestigung am Bodenteil durch Festigkeitszahlen.
auszudrücken, da die Bestimmung der Dehnung und der Streckgrenze im Hinblick auf
die kleinen Ausmaße der Probestäbe, die an der Hülse entnommen werden können, bzw.
auf die besondere Form des Bodenteils, nicht in befriedigender' Weise möglich ist.
Ob- die Dehnung am. Mantelteil und am Hals der Hülse und die, Streckgrenze
am Bodenteil genügend hoch sind, erweist sich bei den Schießversuchen. Ist die Dehnung
am Mantelteil und am Hals zu gering, so entstehen Risse beim Schuß: Schon beim Einsetzen
der Geschosse können Risse am Hals entstehen. Ist der Werkstoff der Hülse am Bodenteil
nicht genügend fest, so tritt unter dem Explosionsdruck eine Erweiterung wes Bodens
ein, was meistens ein Lockerwerden oder ein Ausfallen des Zündhütchens zur Folge
hat.
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Um die Herstellung der Patronenhülsen möglichst einfach zu halten,
ist es am günstigsten, wenn die Hülse einer einheitlichen Warmhärtung unterworfen
wird. Es können aber auch Fälle eintreten, bei denen es sich empfiehlt, den oberen
Teil der Hülse bei einer anderen Temperatur als den unteren Teil, und zwar zweckmäßig
gleichzeitig, gegebenenfalls aber auch nacheinander, der Warmhärtung zu unterziehen,
falls die hierbei erreichbaren besonders guten Eigenschaften des Erzeugnisses die
Schwierigkeiten der Herstellung überwiegen. -Man kann auch Legierungen verwenden,
die üblicherweise nicht warm gehärtet werden; bei der Wärmebehandlung ist dann auf
diese Eigenschaft Rücksicht zu nehmen und ein besonderes Warmhärten dieser Legierung
zu vermeiden.
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Die Erfindung ist nicht auf eine aus zwei verschiedenen Aluminiumlegierungen
bestehende Patronenhülse beschränkt. Es kann sich z. B. als günstig erweisen, eine
dritte Legierung als übergangslegierung zu wählen. Natürlich steht dem nichts im
Wege, daß aus irgendwelchen Gründen auch mehr als drei Legierungen für die Herstellung
von Patronenhülsen nach der Erfindung verwendet sind.
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Bei der Herstellung der neuen Patronenhülsen geht man von irgendwelchen
Verbundkörpern aus, deren Herstellung nicht den Gegenstand der Erfindung bildet.
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Der Verbundkörper kann eine Scheibe sein, die mindestens zwei konzentrische,
aus verschiedenen Aluminiumlegierungen bestehende Teile aufweist. Solche Scheiben
erhält man beispielsweise dadurch, daß man eine Stange, die innen aus einer anderen
Legierung besteht als außen, senkrecht zur Achse zerschneidet oder zersägt. Man
kann. aber auch. Verbundkörper verwenden,, die aus mindestens z-,vei, mit ihren
Stirnseiten innig miteinander verbundenen Scheiben. aus verschiedenen Aluminiumlegierungen
bestehen. Solche Verbundkörper können zum Beispiel aus einem Verbundblech ausgestanzt
werden.
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Es -kann. zweckmäßig sein, äeirn .Verbundkörper zwischen den
Teilen, aus Aluminiumlegierungen, eine bzw. mehrere Reiualuminiumlagen vorzusehen,
die im Verlauf der Fertigung der Hülse durch Diffusion verschwinden.
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Besonders bei der Herstellung von Patronenhülsen unter Verwendung
von einer aus einem Verbundblech ausgestanzten Scheibe kann ein Teil der Legierung,
die zur Hauptsache den Bodenteil bilden soll, bis in die obere Hälfte der Patronenhülse
als dünne Schicht heraufgearbeitet werden; man sorgt selbstverständlich dafür, daß
in einem solchen Falle die gewünschten Festigkeitseigenschaften an den verschiedenen
Teilen der Hülse möglichst nicht unerwünscht beeinträchtigt werden. '