DE977877C - Deposits for shaped charges and processes for their manufacture - Google Patents
Deposits for shaped charges and processes for their manufactureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Einlagen für Hohlladungen
und.ein Verfahren zu deren Herstellung.
. Hohlladungen werden vornehmlich als panzerbrechende" Waffen eingesetzt. Sie haben gegenüber
anderen panzerbrechenden Waffen unter anderem die Vorteile, daß bei geringem Gewicht der Waffe
und geringem Aufwand beim Abschuß das Durchdringvermögen sehr groß ist und daß eine Empfindlichkeit
bezüglich des Auftreffwinkels fast nicht festzustellen ist.The invention relates to inlays for shaped charges and a method for their production.
. Shaped charges are primarily used as armor-piercing weapons. Compared to other armor-piercing weapons, they have the advantages, among other things, that the weapon is low in weight and requires little effort to penetrate the weapon and that there is almost no sensitivity to the angle of impact.
Bei der Detonation einer Hohlladung bildet sich bekanntlich aus deren Einlage Strahl und Stößel. Von der Ausbildung des Strahles hängt die Eindringtiefe der Hohlladung in der Panzerplatte ab. Versuche, durch Wahl des Einlagewerkstoffes den zwangläufig entstehenden Stößel, der etwa neun Zehntel der Einlagenmasse enthält, zu einer Zerstörung der Inneneinrichtung des Panzers auszunutzen und dazu, die Besatzung des Panzers kampfunfähig zu machen, haben bisher nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt. Bei den heute am häufigsten verwendeten Einlagewerkstoffen, Kupfer und Eisen, bleibt der Stößel meistens im Schußkanal hängen.When a shaped charge detonates, it forms known from their insert beam and plunger. The depth of penetration depends on the formation of the jet the shaped charge in the armor plate. Try to select the insert material the inevitably created plunger, which contains about nine tenths of the deposit mass, to destruction to exploit the interior of the tank and to incapacitate the tank's crew to make, have so far not led to the desired success. Most common today Inlay materials used, copper and iron, the ram usually remains in the firing channel hang.
Die Erfindung entstand bei der Suche nach Einlagcwerkstoffen, die sowohl hinsichtlich der Ein-The invention arose from the search for Einlagcwerkstoffen that both in terms of
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dringtiefe des daraus gebildeten Strahls als auch hinsichtlich des Nachfolgeeffektes des daraus gebildeten Stößels befriedigende Erfolge bringen.penetration depth of the beam formed therefrom as well as with regard to the follow-up effect of the beam formed therefrom Bring satisfactory results to Stößels.
Erfindungsgemäß besteht die Einlage aus einer eutektoiden, binären Zink-Aluminium-Legierung, die aus 65 bis 85% Zink und 25 bis 15Vo Aluminium besteht.According to the invention, the insert consists of a eutectoid, binary zinc-aluminum alloy, those made from 65 to 85% zinc and 25 to 15Vo aluminum consists.
Entgegen einer als feststehend angesehenen Meinung, Hohlladungen könnten ohne Hilfsvorrichtungen nur drallfrei verschossen werden, weil der Strahl einer rotierenden Hohlladung bisher immer zerriß, und sich infolgedessen nicht in die Panzerplatte bohren konnte, läßt sich eine Hohlladung mit dem erfindungsgemäß zu verwendenden Einlage-'5 werkstoff ganz überraschend auch mit Drall verschießen. Contrary to what is considered to be an established opinion, shaped charges could without auxiliary devices can only be fired without twisting, because the jet of a rotating shaped charge has always been tore up, and as a result could not drill into the armor plate, a shaped charge can be carried along with it The insert material to be used according to the invention, quite surprisingly, also closes with a twist.
Selbst bei einer Rotation von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute wurde noch eine einwandfreie Lochbildung beobachtet. Das Produkt a° aus Lcchvolumen und Eindringtiefe, das ein Maß für die Leistung rotationssymmetrischer Einlagen ist, bleibt bei nicht rotierenden und rotierenden Hohlladungen mit der erfindungsgemäßen Einlage praktisch gleich.Perfect hole formation was still observed even with a rotation of several thousand revolutions per minute. The product a ° of hole volume and penetration depth, which is a measure of the performance of rotationally symmetrical inserts, remains practically the same in the case of non-rotating and rotating hollow charges with the insert according to the invention.
4S Damit lassen sich also Hohlladungen als drallstabilisierte Projektile verschießen. 4 S This means that hollow charges can be fired as spin-stabilized projectiles.
Als Einlagewerkstoff wird vorzugsweise eine eutektoide, binäre Zink-Aluminium-Legierung aus 74 bis 8o°/o Zink und 26 bis 200/o Aluminium verwendet. As an insert material a eutectoid binary zinc-aluminum alloy is preferably used from 74 to 8o ° / o zinc and 26-20 0 / o aluminum.
Der Einlagelegierung können zusätzlich noch weitere Metalle in üblichen Mengen zulegiert sein, die im Panzerinnern exotherm reagieren, und zwar Magnesium, Cer und/oder ein anderes Metall der Lanthanidengruppe und/oder solche Metalle, die die Bildung eines feinkörnigen Zerfallsgefüges günstig beeinflussen, und zwar Zinn und Kupfer.The inlay alloy can also contain other metals in the usual quantities, which react exothermically inside the armor, namely magnesium, cerium and / or another metal of Lanthanide group and / or metals that favor the formation of a fine-grained decay structure affect, namely tin and copper.
Die eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen sind an sich schon lange bekannt. Es ist auch bekannt, daß diese Legierungen durch Langzeitglühen im /3-Gebiet, d. h. bei Temperaturen über 275 ° C, und anschließendes Abschrecken in einen Zustand hoher Plastizität überführt werden. Ebenso hat man den eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen bereits Ce, La, Mg, Sn und Cu zulegiert. Hieraus läßt sich jedoch nicht schließen, daß die Legierung als Einlagewerkstoff für Hohlladungen so besonders gut geeignet ist.The eutectoid zinc-aluminum alloys have been known per se for a long time. It is also known that these alloys by long-term annealing in the / 3 area, d. H. at temperatures above 275 ° C, and subsequent quenching can be brought into a state of high plasticity. Likewise has Ce, La, Mg, Sn and Cu are already being added to the eutectoid zinc-aluminum alloys. From this However, it cannot be concluded that the alloy is so special as an insert material for shaped charges is well suited.
Der erhöhte Nachfolgeeffekt der erfindungsgemäßen Einlage kommt wahrscheinlich dadurch zustande, daß der Stößel nicht im Schußkanal hängenbleibt, sondern hinter dem Strahl durch die Panzerungen hindurchfliegt und auf der Rückseite der Panzerung, also im Inneren des Panzers, teils beim Aufprall auf Gegenstände, teils aber auch schon spontan reagiert. Aus den bisher vorliegenden Versuchsergebnissen kann man schließen, daß wahrscheinlich mindestens zwei wesentlich voneinander verschiedene Reaktionen ablaufen, und zwar eine solche mit verhältnismäßig geringer und mindestens eine mit sehr hoher Reaktionsgeschwindigkeit. Bei der Reaktion mit geringer Geschwindigkeit handelt es sich wahrscheinlich um die an sich bekannte Verbrennung von Zink, insbesondere Zink-Dampf zu Zink-Oxyd. Hierbei wird die Verbrennungswärme des Zinks frei, und es werden zugleich die bekannten dichten Zink-Oxyd-Nebel entwickelt. Die sehr rasch verlaufenden Reaktionsvorgänge sind noch nicht völlig geklärt. Beim Ablauf dieser Vorgänge steigen Druck und Temperatur innerhalb kurzer Zeit sehr stark an. Unter diesen Druck- und Temperaturbedingungen entzünden sich nahezu sämtliche brennbaren Materialien.The increased follow-up effect of the insert according to the invention is likely due to that the ram does not get stuck in the firing channel, but behind the beam through the armor flies through and on the back of the armor, i.e. inside the tank, partly at the Impact on objects, but sometimes also reacts spontaneously. From the test results available so far one can conclude that there are likely to be at least two substantially different reactions taking place, namely one those with a relatively low reaction rate and at least one with a very high reaction rate. at the low-speed reaction is likely to be the well-known combustion from zinc, especially zinc vapor, to zinc oxide. This is the heat of combustion of zinc, and at the same time the well-known, dense zinc oxide mist is developed. The very rapid reaction processes are not yet fully understood. In the course of these operations pressure and temperature rise very sharply within a short period of time. Under these pressure and temperature conditions Almost all combustible materials ignite.
Die Eindringtiefe der Zink-Aluminium-Einlagen bleibt bei kleinen Schußabständen nur wenig hinter der der herkömmlichen Kupfereinlagen gleicher Form zurück, überschreitet deren Eindringtiefe ab 5 Kaliber Schußabstand in einem bestimmten Bereich sogar beträchtlich und geht erst bei einem Schußabstand von 44 Kaliber wieder auf die Leistung üblicher Kupfereinlagen zurück. Die Eindringtiefe bei kleinen Schußabständen kann man durch den an sich bekannten, schichtweisen Aufbau der Einlage unter Verwendung einer Hauptschicht aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Einlagenwerkstoff noch verbessern.The penetration depth of the zinc-aluminum inlays remains only a little behind at small shooting distances that of the conventional copper inlays of the same shape, exceeds their penetration depth 5 caliber shooting distance in a certain range is even considerable and only works with one Range of 44 caliber back to the performance of usual copper inlays. The depth of penetration in the case of small shooting distances, the layer-by-layer structure, which is known per se, can be used the insert using a main layer made from the insert material to be used according to the invention still improve.
Die Versuche mit nicht rotierenden Hohlladungen mit den erfindungsgemäß en Einlagen haben darüber hinaus gezeigt, daß die Streubreite der Eindringtiefe bei einem gegebenen Schußabstand außergewöhnlich gering ist; z. B. zeigen die erfindungsgemäßen Einlagen in Kegelform mit einem Kegelwinkel von 6o°, einer Wandstärke von 2,25 mm und einem Basisdurchmesser von 55 mm (= ι Kaliber) bei einem Schußabstand von 3 Kalibern eine tatsächliche Streubreite von ±0,1 Kaliber; gemessen an der mittleren Eindringtiefe von 5 Kalibern ist dies eine Streubreite von ±2°/o. Bei einem Schußabstand von 1,9 Kalibern (Eindringtiefe 3,7 Kaliber) ist die Streubreite noch kleiner und fast unabhängig von Gefügefehlern in der Einlage, die in der Regel eine unsymmetrische Strahlausbildung bewirken und dadurch mit für unterschiedliche Eindringtiefen verantwortlich sind.The experiments with non-rotating shaped charges with the inserts according to the invention have been carried out also shown that the spread of the penetration depth at a given shot distance is exceptionally low; z. B. show the deposits according to the invention in a cone shape with a Taper angle of 60 °, a wall thickness of 2.25 mm and a base diameter of 55 mm (= ι caliber) with a firing distance of 3 calibers an actual spread of ± 0.1 caliber; Measured against the mean penetration depth of 5 calibers, this is a spread of ± 2%. With a firing distance of 1.9 calibers (penetration depth 3.7 caliber) the spread is still smaller and almost independent of structural defects in the insert, which are usually asymmetrical Cause jet formation and are therefore responsible for different penetration depths.
Die Vorteile der Einlagen aus eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen bezüglich eines guten Nachfolgeeffektes und Unempfindlichkeit gegenüber Drall, werden somit nicht durch eine große Streubreite der Eindringtiefe erkauft.The advantages of insoles made of eutectoid zinc-aluminum alloys with regard to a good follow-up effect and insensitivity to twist, are therefore not affected by a large Spread of the penetration depth bought at the price.
Für Ausmaß und Gleichmäßigkeit der Leistung von Hohlladungen mit dem erfindungsgemäßen Einlagen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen ein sehr feines texturfreies, vorzugsweise kaltverformtes Zerfallsgefüge aufweisen. Unter dem eutektoiden Zerfallsgefüge werden die heterogenen Gefügezustände verstanden, die sich beim Zerfall von bei Temperaturen über 2750C stabilen, homogenen Zink-Aluminium-Mischkristallen, während oder nach dem Abkühlen auf tiefe Temperaturen bilden und aus zinkreichen und aluminiumreichen Phasen bestehen.For the extent and uniformity of the performance of shaped charges with the inlay according to the invention, it has proven to be advantageous if the eutectoid zinc-aluminum alloys have a very fine, texture-free, preferably cold-formed decomposition structure. The eutectoid disintegration structure is understood to mean the heterogeneous structural states that are formed during the disintegration of homogeneous zinc-aluminum mixed crystals that are stable at temperatures above 275 ° C., during or after cooling to low temperatures and that consist of zinc-rich and aluminum-rich phases.
Die Einlagen aus eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen können praktisch nach jedem der herkömmlichen spanabhebenden und spanlosen Verfahren hergestellt werden.The inlays made of eutectoid zinc-aluminum alloys can be practically any of the conventional ones cutting and non-cutting processes are produced.
Das porenfreie Gießen der eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen wurde bisher stets als sehr schwierig und ihre Verwendung nur in Form stark verformter Knetwerkstoffe für sinnvoll gehalten. Werkstoffe, aus denen Einlagen für Hohlladungen hergestellt werden sollen, müssen aber extrem porenfrei sein, da sich in Poren Gase ansammeln können, welche die Leistung der Hohlladung herabsetzen. The pore-free casting of the eutectoid zinc-aluminum alloys so far has always been considered very difficult and its use only strong in form deformed wrought materials considered useful. Materials that make up inserts for shaped charges are to be produced, but must be extremely pore-free, as gases collect in pores which reduce the performance of the shaped charge.
ίο Es hat sich gezeigt, daß porenfreie Einlagen aus eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen schon dadurch hergestellt werden können, daß die eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen, vorzugsweise induktiv und unter Schutzgas, beispielsweise Argon, erschmolzen werden, die Schmelze einige Zeit bei Temperaturen von 580 bis 6oo° C gehalten, danach etwas abgekühlt, mit Temperaturen von 530 bis 5800 C, vorzugsweise 5600 C, in eine gekühlte Kokille zu einem Rohling vergossen, dieser Rohling nach Abkühlung und Entnahme aus der Kokille bei Temperaturen von 275 bis 3800 C, vorzugsweise 350 bis 3700C, lösungsgeglüht, danach abgeschreckt und nach Bildung des Zerfallsgefüges zur Einlage, vorzugsweise unter Verwendung von Zn-Seifen als Schmiermittel, gegebenenfalls nach einer Phosphatierungsbehandlung kaltfließgepreßt wird. Die für den völligen Zerfall des ^-Mischkristalls benötigte Zeit hängt von der Zusammensetzung der Legierungen ab. Sie läßt sich jeweils durch einfache Messungen bestimmen. Der Vorteil einer solchen Arbeitsweise liegt darin, daß umständliche Zwischenumformungsverfahren, wie Schmieden, Strangpressen u. dgl., vor dem abschließenden Kaltfließpressen der Rohlinge vermieden werden können.ίο It has been shown that pore-free deposits from eutectoid zinc-aluminum alloys can be produced by melting the eutectoid zinc-aluminum alloys, preferably inductively and under protective gas, for example argon, the melt for some time at temperatures of to 6oo ° C maintained 580, then cooled slightly, poured out at temperatures from 530 to 580 0 C, preferably from 560 0 C, in a cooled mold to form a blank, this blank after cooling and removal from the mold at temperatures of 275-380 0 C., preferably from 350 to 370 ° C., solution annealed, then quenched and, after the formation of the decomposition structure for the insert, preferably using Zn soaps as lubricant, optionally after a phosphating treatment, is cold extrusion. The time required for the complete disintegration of the ^ solid solution depends on the composition of the alloys. It can be determined in each case by simple measurements. The advantage of such a mode of operation is that cumbersome intermediate forming processes, such as forging, extrusion and the like, can be avoided before the final cold extrusion of the blanks.
Für das Kaltfließpressen der Einlagen aus eutektoiden Zink-Aluminium-Legierungen, die noch andere Metalle enthalten, ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis der Prozentgehalte von Zink und Aluminium dem in der binären eutektoiden Legierung (Zn : Al = 78 : 22) gleich ist oder ihm möglichst nahe kommt.For cold extrusion of insoles made of eutectoid zinc-aluminum alloys, and others Containing metals, it is advantageous if the ratio of the percentages of zinc and aluminum that in the binary eutectoid alloy (Zn: Al = 78: 22) is the same or as possible comes close.
Besonders vorteilhaft ist es bei diesem Verfahren, die geschmolzene eutektoide Zink-Aluminium-Legierung in eine Kupfer-Kokille zu vergießen, die aus einem der Einlagenform ähnlichen Hohlraum (Rohlingsraum) und einem damit verbundenen zylindrischen oder schwach konischen Hohlraum (Speiserraum) besteht. Bei kegeligen Einlagen schließt sich der Speiserraum in der Regel an die.It is particularly advantageous in this process to use the molten eutectoid zinc-aluminum alloy to be cast in a copper mold, which consists of a cavity similar to the insert mold (Blank space) and an associated cylindrical or slightly conical cavity (Dining room) exists. In the case of tapered inlays, the feeder room usually adjoins the.
Spitze des hohlkegelförmigen Rohlingsraum an. Diese Spitze wird durch Wasser oder ein ähnlich wirksames Kühlmittel gekühlt, während im Speiser ein Einsatz mit hohem Wärmewiderstand eingesetzt ist. Hierdurch wird die Erstarrung des Speisers im Verhältnis zu der des Rohlings wesentlich verzögert. Als Material für einen solchen Einsatz kann man Graphit oder einen keramischen Werkstoff verwenden.Tip of the hollow cone-shaped blank space. This top is made by water or a similar one effective coolant, while an insert with high thermal resistance is used in the feeder is. As a result, the solidification of the feeder in relation to that of the blank becomes significant delayed. Graphite or a ceramic material can be used as the material for such an insert use.
Zum Fließpressen der wärmebehandelten Rohlinge kann man sich mit Vorteil eines relativ einfachen Preßwerkzeugsatzes bedienen, der im wesentlichen aus einem Preßstempel, der die Form der Innenoberfläche der Einlage bestimmt, und einer Matrize besteht, die die Form der Außenoberfläche der Einlage bestimmt und im Bereich der Einlagenspitze durchbohrt ist. Für die geringe Streubreite der Eindringtiefe der später mit solchen Einlagen versehenen Hohlladungen ist die Verwendung einer im Bereich der Einlagenspitze durchbohrten Matrize überraschenderweise von erheblicher Bedeutung.For extrusion of the heat-treated blanks you can take advantage of a relatively simple Use the press tool set, which essentially consists of a press ram, which the form The inner surface of the insert is determined, and there is a die that takes the shape of the outer surface the insert is determined and pierced in the area of the insert tip. For the minor Spread of the penetration depth of the later with such Shaped charges provided with inlays are the use of a pierced one in the area of the tip of the inlay Surprisingly, the die is of considerable importance.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß für eine geringe Streubreite der Eindringtiefe eine durchgreifend plastische Verformung des Materials im Bereich der Einlagenspitze vorteilhaft ist, ebenso wie die rotationssymmetrische Verteilung der örtlichen Verformungsgrade und damit der Eigenspannungszustände bei rotationssymmetrischen Einlageformen.It has been shown that for a small spread of the penetration depth a sweeping plastic deformation of the material in the area of the insert tip is advantageous, as well as the rotationally symmetrical distribution of the local degrees of deformation and thus the residual stress states with rotationally symmetrical inlay shapes.
Durch das Anbringen einer Bohrung in der Matrize wird die plastische Verformung der Einlagenspitze auf verhältnismäßig einfache Weise durchgeführt. Beim Fließpressen der Einlagen fließt •— unter gleichzeitiger Verformung des Materials an der Einlagenspitze — auch ein Teil desselben in die Matrizenbohrung ab. Auf den erfindungsgemäß gepreßten Einlagen befindet sich dann ein kleiner Ansatz, der leicht durch Abdrehen entfernt werden kann. Dieses Preßverfahren liefert bei Einlagen mit rotationssymmetrischer Form auch rotationssymmetrische Verteilungen der örtlichen Umformungsgrade." Für das beschriebene Fließpressen haben sich die vorteilhaften ölhydraulischen Pressen gut bewährt.By making a hole in the die, the plastic deformation of the insert tip is achieved carried out in a relatively simple way. When extruding the deposits flows • - with simultaneous deformation of the material at the tip of the insert - also part of it in the die hole. There is then a small one on the inserts pressed according to the invention Approach that can easily be removed by twisting off. This pressing process supplies with deposits rotationally symmetrical form also rotationally symmetrical distributions of the local degrees of deformation. " For the extrusion described, the advantageous oil-hydraulic presses have worked well proven.
Die bei der Herstellung der Einlagen anfallenden Legierungsrückstände1 (Speiser usw.) können erneut eingeschmolzen und für weitere Einlagen ohne nennenswerte Einbuße ihrer Wirksamkeit verwenden werden. Dies ist deshalb möglich, weil die Einlagen aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen verhältnismäßig unempfindlich gegen geringe Legierungsänderungen sind. Die oben beschriebenen Verfahren eignen sich nicht nur für die Herstellung von Einlagen für gefechtsmäßig verwendbare Hohlladungen, sondern — wegen der guten Reproduzierbarkeit ihrer Schußergebnisse infolge geringer Streubreite — auch für die Herstellung von Standardeinlagen, die in Versuchshohlladungen bei vergleichenden Schußversuchen verwendet werden sollen. The alloy residues 1 (feeders, etc.) that arise during the manufacture of the inserts can be melted down again and used for further inserts without any significant loss of their effectiveness. This is possible because the inserts made from the alloys to be used according to the invention are relatively insensitive to minor changes in the alloy. The methods described above are not only suitable for the production of inlays for shaped charges that can be used for combat purposes, but - because of the good reproducibility of their shooting results due to the small spread - also for the production of standard inlays that are to be used in experimental hollow charges in comparative shooting tests.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEB74882A DE977877C (en) | 1963-12-22 | 1963-12-22 | Deposits for shaped charges and processes for their manufacture |
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Family Applications (1)
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DEB74882A Expired DE977877C (en) | 1963-12-22 | 1963-12-22 | Deposits for shaped charges and processes for their manufacture |
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1963
- 1963-12-22 DE DEB74882A patent/DE977877C/en not_active Expired
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