EP0369543A1 - Hohlladung mit einer metallischen Auskleidung, Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung - Google Patents

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EP0369543A1
EP0369543A1 EP89202878A EP89202878A EP0369543A1 EP 0369543 A1 EP0369543 A1 EP 0369543A1 EP 89202878 A EP89202878 A EP 89202878A EP 89202878 A EP89202878 A EP 89202878A EP 0369543 A1 EP0369543 A1 EP 0369543A1
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double
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metal
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Cu Hai Nguyen
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Schweizerische Eidgenossenschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15—Hot isostatic pressing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
    • F42B1/02—Shaped or hollow charges
    • F42B1/032—Shaped or hollow charges characterised by the material of the liner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the present invention relates to a shaped charge for penetrating armor composed of layers that deflect a homogeneous shaped charge, consisting of an ammunition body with a rotationally symmetrical, ductile, metallic lining that is positively inserted into the explosive, a method for producing this lining and a device for carrying out the manufacturing method .
  • Hollow charges have been used against tanks for a long time, which has resulted in the development of a wide variety of countermeasures.
  • the armor was built up in layers from a wide variety of materials of different densities and hardness, so that the homogeneous shaped charge jet was deflected.
  • shaped charges with a lining made of a pseudo-alloy of tungsten and copper have been developed (FR-A-2 530 800).
  • This lining is produced by powder metallurgy by sintering tungsten powder with a grain size of less than 50 ⁇ m and copper powder, the proportion of tungsten being 80% by weight.
  • sintering tungsten powder with a grain size of less than 50 ⁇ m and copper powder, the proportion of tungsten being 80% by weight.
  • such linings have a relatively low density and, particularly in the case of armored layers, have a low penetration capacity, although their deflection is less.
  • the invention is based on the object of creating a shaped charge which shows a high penetration effect in armor which deflect and / or disrupt conventional shaped charge jets.
  • the metallic lining of the shaped charge has a three-dimensional isotropy points and whose density corresponds at least approximately to the crystal density of the metal.
  • the object of the invention is to create a production method and a device for carrying out the method which enable the metallic lining of the shaped charge according to the invention to be produced economically.
  • the manufacturing process of the metallic lining is characterized by the following features: at least one metal is atomized in an air or inert gas stream, the resulting metal powder is mixed in a wide grain size distribution, the metal powder prepared in this way is filled into the space between a rotationally symmetrical, double-walled, ductile, high-temperature-resistant container with at least approximately the same wall thickness on all sides, the filled metal powder and the space between the double-walled container are flushed with hydrogen and / or reduced, - the double-walled container is closed and encapsulated gas-tight, - The encapsulated container is subjected to an increased gas pressure on all sides and heated at the same time, so that a hot isostatic pressing results, and - The encapsulated container is removed from the compact.
  • the device for carrying out the manufacturing process is characterized in that the double-walled container consists of a structural steel, a light metal or a quartz glass, and has a wall thickness of 0.8 to 3.0 mm on all sides.
  • the lining of the shaped charge according to the invention has a texture-free, crystal Stalline structure, which reaches more than 98% of the maximum possible density, the crystal density.
  • the shaped charge according to the invention has the enormous advantage that after the detonation the shaped charge beam penetrates the armor in powder form, i.e. that it has no coherence and is therefore not distracted by a layered armor.
  • the density of the beam is high; It is also possible to use materials that cannot be alloyed or are not accessible to a sintering process.
  • the manufacturing method according to the invention for the metallic linings of shaped charges also has the great advantage that shape and dimensionally accurate production is achieved with a significantly lower material expenditure than with the conventional methods.
  • the production according to the invention is also more economical and less labor-intensive. It has proven useful to shake the double-walled container when filling in the metal powder, so that a homogeneous and compact bed is obtained without gas or air pockets in the intermediate space. The encapsulated metal container is then removed by roughly unscrewing it. However, this can also be done with a laser cutter.
  • the removed lining has a very high dimensional and dimensional accuracy (near net shaping) and therefore only requires a small, usually machining rework for its installation in the ammunition body.
  • the method according to claim 3 brings about a particularly homogeneous, isotropic structure of the compact.
  • the choice of material for the double-walled container according to claim 8 is particularly suitable for hot isostatic pressing with high gas pressures and temperatures.
  • the container 1 consists of a metallic inner cone wall 7 ', a metallic outer cone wall 7' and a filler neck 8.
  • the lower edge of the inner cone wall 7 is flanged to the outside and welded to the outer cone wall 7 'via a lower weld 9.
  • the filler neck 8 stands on an opening 10 at the tip of the outer cone wall 7 ⁇ and is welded to it via an upper weld seam 11.
  • the container 1 is either made of a light metal alloy from Al and Mn, Al and Mg, or Al, Mg and Si for a HIP temperature range up to 600 ° C, or from a commercially available structural steel, ie with less than 2% carbon, for a HIP -Temperature range from 600 ° C to 1500 ° C, or then made from a high-melting quartz glass for a HIP temperature range from 1500 ° C to 3000 ° C.
  • the thickness of the cone walls 7 'and 7 ⁇ and the filler neck 8 is the same in each case and is between 0.8 mm and 3.0 mm.
  • the wall thickness is selected so that it is on the one hand thick enough to withstand the high pressure of the hot isostatic pressure and on the other hand sufficiently thin to be able to withstand the compression of the metal powder without breaks or warping.
  • the space 12 between the cone walls 7 'and 7 ⁇ must be kept as small as possible.
  • the width of the intermediate space 12 also depends on the material of the double-walled container 1, on the filled metal powder 13 to be compressed and on its bulk density; it is, for example, 2.0 mm for structural steel and copper powder, and 3.0 mm for quartz glass and tungsten powder, corresponding to a wall thickness of 1.2 mm of the hot isostatically pressed workpiece.
  • the cone walls 7 'and 7' are deformed the most in the central region, since the end regions are fixed by the weld seams 9 and 11 and thus the width of the intermediate space 12 will hardly be reduced there.
  • a geometry-dependent safety margin is provided, which will compensate for a deformation of the cone walls 7 'and 7' occurring during hot isostatic pressing.
  • the opening angle of the double-walled container 1 will also open slightly, i.e. by about 1 °. This deformation can be taken into account by an additional widening of the intermediate space 12 or - which is preferred - by a reduction in the opening angle.
  • the fill level 14 of the metal powder 13 to be filled is determined empirically: - The metal powder 13 must not be blown out of the actual double-walled container 1 during the hydrogen flushing, and - There should be enough compacted metal powder at the extremities (weld seams 9 and 11) so that the workpiece does not become porous at these points after hot isostatic pressing.
  • FIG. 3 shows a double-walled container 1 with a filler neck 8 at the lower end. This is of advantage if a proper filling and compaction on the extremities of the container 1, as here on the cone tip, is required.
  • the container 1 is vibrated, for example by ultrasound, so that the metal powder 13 which has been filled in is highly compressed in the entire container 1.
  • the rotationally symmetrical container 1 is compressed as little as possible during the hot isostatic pressing. This requirement can be achieved with a container closed on one side, such as the above conical shape or a cylinder shape closed on one side.
  • the conical linings produced in this way are positively inserted into an ammunition body and form with it a shaped charge, the shaped charge jet of which is inhomogeneous.
  • Such shaped charges are now particularly suitable for penetrating armor that is made up of layers of different physical properties and behavior.

Abstract

Konventionelle Hohlladungen sind ungeeignet, um eine Panzerung zu durchdringen, welche aus mehreren Schichten unterschiedlicher Dichte aufgebaut sind. Es wird nun eine Hohlladung zur Durchdringung einer solchen Panzerung vorgestellt, deren metallische Auskleidung eine dreidimensionale Isotropie aufweist und deren Dichte wenigstens annähernd der Kristalldichte des Metalles entspricht, und damit bei der Detonation einen inkohärenten pulverförmigen Hohlladungsstrahl bildet. Das zugehörige Herstellungsverfahren der metallischen Auskleidung umfasst die Atomisierung des Metalls, das Mischen des resultierenden Metallpulvers in einer breiten Korngrössenverteilung, das Einfüllen (B) des Metallpulvers in einen doppelwandigen duktilen Behälter (1) mit allseitig wenigstens annähernd gleicher Wandstärke, eine Wasserstoffspülung (C) des eingefüllten Metallpulvers, das Verschliessen (D) und die gasdichte Verkapselung des doppelwandigen Behälters (1), eine heissisostatische Pressung (E) des Behälters (1) und das Entfernen (G) des verkapselten Behälters (1) vom Pressling.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlladung zur Durch­dringung einer aus einen homogenen Hohlladungsstrahl ablen­kenden Schichten aufgebauten Panzerung, bestehend aus einem Munitionskörper mit einer in den Sprengstoff formschlüssig eingelegten, rotationssymmetrischen, duktilen, metallischen Auskleidung, ein Verfahren zur Herstellung dieser Auskleidung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfah­rens.
  • Hohlladungen werden seit langer Zeit gegen Panzer eingesetzt, was zur Entwicklung von verschiedenartigsten Abwehrmassnahmen zur Folge hatte. Insbesondere wurden die Panzerungen schicht­artig aus den verschiedensten Materialien unterschiedlichster Dichte und Härte aufgebaut, so dass der homogene Hohlladungs­strahl abgelenkt wurde.
  • In der Folge sind Hohlladungen mit einer Auskleidung aus ei­ner Pseudo-Legierung von Wolfram und Kupfer entwickelt worden (FR-A-2 530 800). Diese Auskleidung wird pulvermetallurgisch durch Sintern von Wolframpulver mit einer Korngrösse kleiner als 50 µm und Kupferpulver hergestellt, wobei der Anteil an Wolfram 80 Gew.-% beträgt. Derartige Auskleidungen weisen als Folge des Sinterprozesses eine relativ geringe Dichte auf und zeigen insbesondere bei schichtartig aufgebauten Panzerungen ein geringes Eindringvermögen, obwohl ihre Ablenkung geringer ist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Hohlladung zu schaffen, die eine hohe Eindringwirkung in Panzerungen zeigt, welche konventionelle Hohlladungsstrahle ablenken und/oder stören.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die metallische Aus­kleidung der Hohlladung eine dreidimensionale Isotropie auf­ weist und wobei deren Dichte wenigstens annähernd der Kri­stalldichte des Metalls entspricht.
  • Gleichzeitig hat die Erfindung die Aufgabe, ein Herstellungs­verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­rens zu schaffen, die eine wirtschaftliche Herstellung der metallischen Auskleidung der erfindungsgemässen Hohlladung ermöglichen.
  • Das Herstellungsverfahren der metallischen Auskleidung ist charakterisiert durch die folgenden Merkmale:
    - es wird wenigstens ein Metall in einem Luft- oder Inertgas­strom atomisiert,
    - das resultierende Metallpulver wird in einer breiten Korn­grössenverteilung gemischt,
    - das derart vorbereitete Metallpulver wird in den Zwischen­raum eines rotationssymmetrischen, doppelwandigen, dukti­len, hochtemperaturbeständigen Behälters mit allseitig we­nigstens annähernd gleicher Wandstärke eingefüllt,
    - das eingefüllte Metallpulver und der Zwischenraum des dop­pelwandigen Behälters werden mit Wasserstoff gespült und/oder reduziert,
    - der doppelwandige Behälter wird verschlossen und gasdicht verkapselt,
    - der verkapselte Behälter wird allseitig mit einem erhöhten Gasdruck beaufschlagt und gleichzeitig erhitzt, so dass eine heissisostatische Pressung resultiert, und
    - der verkapselte Behälter wird vom Pressling entfernt.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Behälter aus einem Konstruktionsstahl, aus einem Leichtmetall oder aus einem Quarzglas besteht, und eine allseitige Wandstärke von 0,8 bis 3,0 mm aufweist.
  • Aufgrund der dreidimensionalen Isotropie besitzt die Ausklei­dung der erfindungsgemässen Hohlladung eine texturfreie, kri­ stallinische Struktur, welche mehr als 98 % der maximal mög­lichen Dichte, der Kristalldichte, erreicht.
  • Die erfindungsgemässe Hohlladung hat dadurch den enormen Vor­teil, dass nach der Detonation der Hohlladungsstrahl pulveri­siert in die Panzerung eindringt, d.h. dass er keine Kohärenz aufweist, und dadurch von einer schichtartig aufgebauten Pan­zerung nicht abgelenkt wird. Die Dichte des Strahls ist hoch; es können zudem Materialien verwendet werden, die nicht le­gierbar oder einem Sinterprozess nicht zugänglich sind.
  • Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren für die metalli­schen Auskleidungen von Hohlladungen hat ferner den grossen Vorteil, dass eine form- und massgenaue Fertigung mit einem wesentlich geringeren Materialaufwand als bei den herkömmli­chen Verfahren erreicht wird. Die erfindungsgemässe Herstel­lung ist dadurch auch wirtschaftlicher und weniger arbeitsin­tensiv. Es hat sich dabei bewährt, den doppelwandigen Behäl­ter beim Einfüllen des Metallpulvers zu rütteln, damit eine homogene und kompakte Schüttung ohne Gas- oder Luftein­schlüsse im Zwischenraum erhalten wird. Der verkapselte Me­tallbehälter wird danach durch ein grobes Abdrehen entfernt. Jedoch kann dies auch mit einem Laserschneidgerät vorgenommen werden.
  • Die entnommene Auskleidung weist eine sehr hohe Form- und Massgenauigkeit (engl. near net shaping) auf und bedarf daher nur einer geringen, meist spanabhebenden Nacharbeitung zu de­ren Einbau in den Munitionskörper.
  • Das Verfahren gemäss Anspruch 3 bewirkt eine besonders homo­gene, isotrope Struktur des Presslings.
  • Das Herstellungsverfahren gemäss den Ansprüchen 4 bis 7 hat sich in der Praxis bei metallischen Auskleidungen aus Kupfer, Tantal, Wolfram und Uran bewährt.
  • Es versteht sich jedoch, dass auch Mischungen der obengenann­ten Metallpulver für das erfindungsgemässe Herstellungsver­ fahren verwendet werden können. Die Verfahrensparameter rich­ten sich dann hauptsächlich nach dem Metall mit dem grössten Anteil im Metallpulver.
  • Die Materialauswahl für den doppelwandigen Behälter gemäss Anspruch 8 ist besonders geeignet für die heissisostatische Pressung mit hohen Gasdrücken und Temperaturen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­bung. Dort wird die Erfindung anhand in den Zeichnungen dar­gestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung einer rotationssymmetrischen, dukti­len metallischen Auskleidung,
    • Fig. 2 einen doppelwandigen, kegelförmigen Behälter mit oben angeordnetem Einfüllstutzen, und
    • Fig. 3 einen doppelwandigen, kegelförmigen Behälter mit un­ten angeordnetem Einfüllstutzen.
  • In Fig. 1 sind die einzelnen Verfahrensschritte des Herstel­lungsverfahrens für eine rotationssymmetrische, metallische Auskleidung schematisch dargestellt, und mit Grossbuchstaben bezeichnet:
    • A: Ein doppelwandiger Behälter 1 wird durch konventionelle Blechverarbeitung hergestellt, wie durch Biegen und mit einem Schweissgerät 2. Weitere Einzelheiten des doppel­wandigen Behälters 1 folgen aus der nachstehenden Be­schreibung zu den Figuren 2 und 3.
    • B: Ein Metallpulver, beispielsweise aus Kupfer, mit einer flachen, breiten Verteilung von Korngrössen zwischen 10 µm und 200 µm wird aus einem Füllbehälter 3 in den dop­pelwandigen Behälter 1 geschüttet, währenddessen der Füllbehälter 3 gerüttelt wird (durch Pfeile angedeutet). Damit wird eine möglichst hohe Fülldichte erreicht. Die üblichen Lieferungen von Metallpulvern weisen normaler­weise nicht die gewünschte Korngrössenverteilung auf, so dass eine Mischung von mehreren Pulverlieferungen notwen­dig ist. Gegebenenfalls sind gewisse Pulverchargen vorher zu sieben, da erfahrungsgemäss eine Korngrösse von 200 µm nicht überschritten werden darf.
      Die verwendeten Metallpulver sind durch an sich bekanntes Atomisieren, in einem Luft- oder Inertgasstrom, erzeugt worden. Dadurch können die Oberflächen der Pulverkörner leicht oxidieren oder es kann Luft oder Inertgas vom Pul­ver eingeschlossen werden. Oxid- und Gaseinschlüsse sind jedoch für das einwandfreie Funktionieren eines Muniti­onssprengkörpers mit aus dem Metallpulver hergestellten, duktilen metallischen Auskleidungen unerwünscht. - Eine Reduktion oder Pulverreinigung bei oxidierbaren Metallen ist daher unumgänglich.
    • C: Das oxidierte Metallpulver wird in dem gefüllten doppel­wandigen Behälter 1 durch Wasserstoffspülung (angedeutet durch Pfeile) in einem Ofen 4 während einer Stunde bei 400°C gereinigt, d.h. reduziert.
    • D: Der doppelwandige Behälter 1 wird unmittelbar darauf her­metisch verschlossen (Querpfeile), was eine weitere Oxi­dation oder sonstige Verschmutzung des Metallpulvers ver­hindert. Dazu wird das Füllrohr des doppelwandigen Behäl­ters verpresst, abgeschnitten und zugeschweisst.
    • E: Der verschlossene doppelwandige Behälter 1 wird in einem Autoklaven 5 nach dem heissisostatischen Pressverfahren (HIP) behandelt (Einzelheiten dazu sind aus dem Artikel von P.E. Price und S.P. Kohler "Hot Isostatic Pressing of Metal Powders", Metals Handbook, Powder Metallurgy, Ed. 9. Vol. 7 (6/1984), S. 419 ff., Metals Park ASM zu ent­nehmen). Der Autoklav 5 ist vom Typ Graphitofen der Fa. J. Dieffenbacher GmbH & Co. mit einer Druckbeständigkeit von 350 MPa und einer Temperaturbeständigkeit von 3000°C.
    • F: Es sind der Druck und die Temperatur in ihrer zeitlichen Abhängigkeit, während der einzelnen Verfahrensschritte der heissisostatischen Pressung dargestellt, wobei die Druckkurve (p,t) ausgezogen und die Temperaturkurve (T,t) gestrichelt gezeichnet ist. Von Punkt α bei normalem Druck (po) und normaler Temperatur (To) wird mit einer Evakuierung des Autoklavs 5 angefangen (Zeitpunkt to), bis Punkt β, (Zeitpunkt t₁), wo ein Unterdruck p₁ von 10 Pa erreicht ist. Dann wird der Autoklav 5 mit Argon ge­füllt bis zum Druck p₂ von 30 MPa (Punkt γ;Zeitpunkt t₂). Von diesem Punkt an wird die Temperatur von To (Umge­bungstemperatur ≈ 20°C) erhöht auf eine Temperatur T₁, die je nach Wahl des Metalles einzustellen ist (Punkt δ; Zeitpunkt t₃). Die HIP-Temperatur T₁ liegt meistens zwi­schen der Rekristallisationstemperatur, die angenähert die Hälfte der Schmelztemperatur beträgt, und der Schmelztemperatur des Metalles. Für Kupfer liegt T₁ zwi­schen 650°C und 1050°C, bevorzugt bei 800°C. Für Tantal liegt T₁ zwischen 1700°C und 2980°C, bevorzugt bei 2200°C, für Wolfram zwischen 1000°C und 1800°C, bevorzugt bei 1430°C, und für Uran zwischen 600°C und 1120°C, be­vorzugt bei 850°C. Eine zu niedrige HIP-Temperatur führt zu einer unerwünschten Porosität des Werkstückes; eine zu hohe HIP-Temperatur verursacht ein unerwünschtes Wachstum von Kristalliten.
      Bei diesem Temperaturanstieg erhöht sich der Druck im Au­toklav 5 durch die Ausdehnung des Gases (Gesetz von Boyle-Gay-Lussac) auf einen Druck p₃, der mindestens 100 MPa und höchstens 320 MPa betragen soll. Bevorzugt wird ein Druck p₃ von 130 MPa eingestellt. Um die Ferti­gungskosten gering zu halten, werden möglichst viele Werkstücke (gefüllte doppelwandige Behälter 1) gleichzei­tig in dem Autoklav 5 heissisostatisch gepresst.
      Während einer gewissen Zeit (t₄ - t₃), die zwischen 1 und 6 Stunden beträgt, bevorzugt etwa 3 Std., wird die Tempe­ratur T₁ und der Druck P₃ konstant gehalten (Punkt ε) und nachher wird wieder auf Umgebungstemperatur To abgekühlt und auf den normalen Druck po reduziert (Punkt ϑ). Die Abkühlung der in den Behältern 1 befindlichen Werkstücke soll langsam erfolgen, um allotropische Umwandlungen, insbesondere martensitische in den Schweissnähten, zu vermeiden. Diese führen sonst zu Verhärtungen und Versprödungen, was die nachfolgenden Drehoperationen er­schweren und die Isotropie der hergestellten Auskleidung beeinträchtigen würde.
    • G: Nach dem heissisostatischen Pressen wird der doppelwan­dige Behälter 1 sowie das Übermass des Werkstückes in zwei Drehoperationen entfernt. Die erste ist ein grobes Abschruppen, wozu der Behälter 1 mit seiner Innenwand pneumatisch auf einer Drehbank eingespannt wird. Die Aus­senfläche wird dann mit einem Drehstahl 6 grob abgedreht, bis die äussere Behälterwand vollständig entfernt ist. Die äussere, abgeschruppte Oberfläche des Werkstückes wird sodann eingespannt und die innere Behälterwand grob abgedreht, bis sie ebenfalls entfernt ist. Die zweite Drehoperation ist ein feines Schlichten der Oberflächen des Werkstückes. Dies ist sehr sorgfältig durchzuführen, um keine Strukturveränderungen des heissisostatisch ge­pressten Metalles zu bewirken. Das Entfernen des Behäl­ters kann jedoch auch mit einem Laserschneidgerät durch­geführt werden.
      Die derart hergestellte Auskleidung für eine Hohlladung besitzt eine texturfreie, kristallinische Struktur und ist praktisch isotrop, d.h. sie besitzt in jeder beliebi­gen Richtung dieselben physikalischen Eigenschaften.
  • In den Figuren 2 und 3 sind für dieselben Teile dieselben Be­zugsziffern verwendet.
  • In Fig. 2 ist nun der doppelwandige Behälter 1 ausführlicher dargestellt. Der Behälter 1 besteht aus einer metallischen Innenkegelwand 7′, einer metallischen Aussenkegelwand 7˝ und einem Einfüllstutzen 8. Der untere Rand der Innenkegelwand 7 ist nach aussen umgebördelt und über einer unteren Schweiss­naht 9 mit der Aussenkegelwand 7˝ verschweisst. Der Einfüll­stutzen 8 steht auf einer Öffnung 10 an der Spitze der Aus­senkegelwand 7˝ und ist über einer oberen Schweissnaht 11 daran angeschweisst.
  • Der Behälter 1 ist entweder aus einer Leichtmetallegierung aus Al und Mn, Al und Mg, oder Al, Mg und Si für einen HIP-­Temperaturbereich bis 600°C, oder aus einem handelsüblichen Konstruktionsstahl, d.h. mit weniger als 2% Kohlenstoff, für einen HIP-Temperaturbereich von 600°C bis 1500°C, oder dann aus einem hochschmelzenden Quarzglas für einen HIP-Tempera­turbereich von 1500°C bis 3000°C hergestellt. Die Dicke der Kegelwände 7′ und 7˝ und des Einfüllstutzens 8 ist jeweils dieselbe und beträgt zwischen 0,8 mm und 3,0 mm. Die Wand­stärke ist so gewählt, dass sie einerseits dick genug ist, um den hohen Druck der heissisostatischen Pressung zu verkraften und andererseits genügend dünn, um ohne Brüche oder Verwer­fungen die Verdichtung des Metallpulvers überstehen zu kön­nen. Um eine möglichst homogene Druckverteilung (Isostatik) zu erreichen, ist der Zwischenraum 12 zwischen den Kegelwän­den 7′ und 7˝ möglichst klein zu halten. Die Breite des Zwi­schenraumes 12 ist zudem abhängig vom Material des doppelwan­digen Behälters 1, vom zu komprimierenden eingefüllten Me­tallpulver 13 und von dessen Schüttdichte; sie beträgt z.B. für Konstruktionsstahl und Kupferpulver 2,0 mm, und für Quarzglas und Wolframpulver 3,0 mm, entsprechend einer Wand­ stärke von 1,2 mm des heissisostatisch gepressten Werk­stückes.
  • Während des heissisostatischen Pressverfahrens werden die Ke­gelwände 7′ und 7˝ im mittleren Bereich am stärksten ver­formt, da die Endbereiche durch die Schweissnähte 9 und 11 fixiert sind und somit die Breite des Zwischenraumes 12 dort kaum verringert werden wird. Zudem ist eine geometrie-abhän­gige Sicherheitsmarge vorgesehen, die eine bei dem heissiso­statischen Pressen auftretende Verformung der Kegelwände 7′ und 7˝ ausgleichen wird. Es wird sich ebenfalls der Öffnungs­winkel des doppelwandigen Behälters 1 leicht öffnen, d.h. um etwa 1°. Diese Verformung kann durch eine zusätzliche Ver­breiterung des Zwischenraumes 12 oder - was zu bevorzugen ist - durch eine Verringerung des Öffnungswinkels berücksichtigt werden.
  • Die Füllhöhe 14 des einzufüllenden Metallpulvers 13 wird em­pirisch bestimmt:
    - das Metallpulver 13 darf bei der Wasserstoffspülung nicht aus dem eigentlichen doppelwandigen Behälter 1 hinausge­blasen werden, und
    - es soll genügend verdichtetes Metallpulver bei den Extre­mitäten (Schweissnähte 9 und 11) vorhanden sein, damit das Werkstück nach dem heissisostatischen Pressen an die­sen Stellen nicht porös wird.
  • In Figur 3 ist ein doppelwandiger Behälter 1 mit einem Ein­füllstutzen 8 am unteren Ende dargestellt. Dies ist dann von Vorteil, wenn eine einwandfreie Schüttung und Verdichtung an den Extremitäten des Behälters 1, wie hier an der Kegelspit­ze, verlangt wird. Während der Schüttung wird der Behälter 1 z.B. durch Ultraschall gerüttelt, so dass eine hohe Verdich­tung des eingefüllten Metallpulvers 13 im gesamten Behälter 1 erreicht wird.
  • Bei dem vorbeschriebenen Herstellungsverfahren ist es beson­ders wichtig, dass der rotationssymmetrische Behälter 1 für sich bei der heissisostatischen Pressung so wenig wie nur möglich zusammengedrückt wird. Dieses Erfordernis kann er­reicht werden mit einem einseitig geschlossenen Behälter, wie der obigen Kegelform oder einer einseitig geschlossenen Zy­linderform.
  • Die derart hergestellten kegelförmigen Auskleidungen sind in einen Munitionskörper formschlüssig eingelegt und bilden mit diesem eine Hohlladung, deren Hohlladungsstrahl inhomogen ist. Solche Hohlladungen sind nun besonders geeignet um Pan­zerungen zu durchdringen, die aus Schichten unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften und Verhalten aufgebaut sind.

Claims (8)

1. Hohlladung zur Durchdringung einer aus einen homogenen Hohlladungsstrahl ablenkenden Schichten aufgebauten Pan­zerung, bestehend aus einem Munitionskörper mit einer in den Sprengstoff formschlüssig eingelegten, rotationssym­metrischen, duktilen, metallischen Auskleidung, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Auskleidung eine dreidimensionale Isotropie aufweist und wobei deren Dichte wenigstens annähernd der Kristalldichte des Me­talls entspricht.
2. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung der Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens ein Metall in einem Luft- oder Inertgasstrom atomisiert wird,
- das resultierende Metallpulver (13) in einer breiten Korngrössenverteilung gemischt wird,
- dieses Metallpulver (13) in den Zwischenraum eines ro­tationssymmetrischen, doppelwandigen, duktilen, hoch­temperaturbeständigen Behälters (1) mit allseitig we­nigstens annähernd gleicher Wandstärke eingefüllt wird (B),
- das eingefüllte Metallpulver (13) und der Zwischenraum des doppelwandigen Behälters (1) mit Wasserstoff ge­spült und/oder reduziert werden (C),
- der doppelwandige Behälter (1) verschlossen und gas­dicht verkapselt wird (D),
- der verkapselte Behälter (1) allseitig mit einem erhöh­ten Gasdruck beaufschlagt und gleichzeitig erhitzt wird, so dass eine heissisostatische Pressung resul­tiert (E), und
- der verkapselte Behälter (1) vom Pressling entfernt wird (G).
3. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der doppel­wandige Behälter (1) mit einem Gasdruck von mindestens 100 MPa beaufschlagt und auf eine Temperatur annähernd zwischen der Rekristallisationstemperatur und der Schmelztemperatur des zu verarbeitenden Metalles erhitzt wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kupfer ato­misiert wird, und dass der doppelwandige Behälter (1) mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwi­schen 550°C und 1050°C, vorzugsweise bei 800°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
5. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Tantal ato­misiert wird, und dass der doppelwandige Behälter (1) mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwi­schen 1700°C und 2980°C, vorzugsweise bei 2200°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
6. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Wolfram atomisiert wird, und dass der doppelwandige Behälter mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwi­schen 1000°C und 1800°C, vorzugsweise bei 1430°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
7. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Uran atomi­siert wird, und dass der doppelwandige Behälter (1) mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwi­schen 600°C und 1120°C, vorzugsweise bei 850°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Behälter (1) aus einem Konstruk­tionsstahl, aus einem Leichtmetall oder aus einem Quarz­glas besteht, und eine allseitige Wandstärke von 0,8 bis 3,0 mm aufweist.
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