EP1003008A1 - Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht versehenen Waffenrohres - Google Patents

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EP1003008A1 EP99116455A EP99116455A EP1003008A1 EP 1003008 A1 EP1003008 A1 EP 1003008A1 EP 99116455 A EP99116455 A EP 99116455A EP 99116455 A EP99116455 A EP 99116455A EP 1003008 A1 EP1003008 A1 EP 1003008A1
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gun
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Gun barrel provided with a hard chrome layer on the inside.
  • the hard chrome layer has the Disadvantage that they are due to their high hardness and thus associated low ductility relatively sensitive to is mechanical damage.
  • the present invention is based on the object Specify a method of manufacturing a gun barrel, the inside chrome layer compared to conventional Hard chrome layers improved thermal shock resistance having.
  • the invention is based on the idea that electroplated hard chrome layer before the intended Post-treat the use of the gun barrel thermally.
  • the temperature is chosen such that the chrome crystals that form during the electrodeposition be recrystallized so that there is a recrystallization structure ferritic type results. This leads to one substantial reduction in hardness and thus an improvement the ductility of the chrome layer.
  • Temperatures are used to recrystallize the hard chrome layer required over 500 ° C, the duration of exposure the heat treatment on the chrome layer chosen in this way must have a negative impact on the base material the gun barrel is avoided.
  • the temperature of the base material should not exceed 300 ° C.
  • Heating the hard chrome layer to a temperature above 500 ° C taking into account the fact that the Base material of the gun barrel must not be above 300 ° C, can be advantageously by short-term radiation the hard chrome layer with light from a power laser or a high-energy lamp with appropriate optics and / or Achieve masking.
  • the heat treatment can the hard chrome layer also by heating the entire Gun barrel done in an oven, if the required Hard chrome recrystallization temperature below Tempering temperature is.
  • the Chrome layer can be heated both once and several times. However, multiple heating offers better conditions that the base material in an autofretted tube is not heated above 300 ° C as the one-time heating.
  • 1 denotes the muzzle-side area of a weapon barrel.
  • a hard chrome layer 2 is applied on the inside by electrodeposition of chrome.
  • laser beams 3 for example a 5 KW CO 2 laser 4 are radiated axially into the weapon barrel 1 on the muzzle side. With the aid of a mirror 5 mounted in the weapon barrel, the laser beams 3 are deflected so that they hit the hard chrome layer 2 perpendicularly and heat it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht (2) versehenen Waffenrohres (1). Um eine verbesserte Thermoschockbeständigkeit der Chromschicht (2) zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, die Hartchromschicht vor der bestimmungsgemäßen Verwendung des Waffenrohres (1) thermisch nachzubehandeln. Hierzu wird die Temperatur derart gewählt, daß die bei der galvanischen Abscheidung sich ausbildenden Chromkristalle rekristallisiert werden, so daß sich ein Rekristallisationsgefüge ferritischer Art ergibt. Dieses führt zu einer wesentlichen Senkung der Härte und damit zu einer Verbesserung der Duktilität der Chromschicht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht versehenen Waffenrohres.
Die beim Abschuß von Munition entstehenden heißen Pulverschwaden führen bei einer ungeschützten Innenwandung des entsprechenden üblicherweise aus Stahl bestehenden Waffenrohres zu abrasiven und erosiven Verschleißerscheinungen. Dieses führt zu Leistungs- und Treffereinbußen der jeweiligen Waffe sowie zu einer vorzeitigen Ermüdungslebensdauer des Waffenrohres.
Aus der DE 41 07 273 A1 ist es bekannt, bei großkalibrigen Waffenrohren zur Verringerung des erosiven Rohrverschleißes auf die Innenwandung des jeweiligen Waffenrohres eine Hartchromschicht durch galvanisches Abscheiden von Chrom aufzubringen. Denn aufgrund des gegenüber dem Rohrwaffenstahl höheren Schmelzpunktes und der besseren chemischen Inertheit werden die Erosionen durch die Hartchromschicht weitgehend unterbunden.
Allerdings hat sich gezeigt, daß die durch den Schuß bedingte hohe Thermoschockbelastung nach und nach ein Abplatzen der Chromschicht bewirken kann, so daß das Waffenrohr an den entstehenden Chromausbrüchen nicht mehr vor den heißen Pulvergasen geschützt ist und es in diesen Bereichen dann wiederum zu Erosionen kommt. Außerdem weist die Hartchromschicht den Nachteil auf, daß sie aufgrund ihrer hohen Härte und der damit verbundenen geringen Duktilität relativ empfindlich gegen mechanische Beschädigungen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Waffenrohres anzugeben, dessen innenseitige Chromschicht eine gegenüber herkömmlichen Hartchromschichten verbesserte Thermoschockbeständigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die galvanisch abgeschiedene Hartchromschicht vor der bestimmungsgemäßen Verwendung des Waffenrohres thermisch nachzubehandeln. Dabei wird die Temperatur derart gewählt, daß die bei der galvanischen Abscheidung sich ausbildenden Chromkristalle rekristallisiert werden, so daß sich ein Rekristallisationsgefüge ferritischer Art ergibt. Dieses führt zu einer wesentlichen Senkung der Härte und damit zu einer Verbesserung der Duktilität der Chromschicht.
Für die Rekristallisation der Hartchromschicht werden Temperaturen über 500°C benötigt, wobei die Zeitdauer der Einwirkung der Wärmebehandlung auf die Chromschicht derart gewählt werden muß, daß ein negativer Einfluß auf den Grundwerkstoff des Waffenrohres vermieden wird. So darf beispielsweise bei aus Stahl bestehenden autofrettierten Waffenrohren die Temperatur des Grundwerkstoffes nicht über 300°C liegen.
Eine Erwärmung der Hartchromschicht auf eine Temperatur oberhalb 500°C unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Grundwerkstoff des Waffenrohres nicht über 300°C liegen darf, läßt sich vorteilhafterweise durch kurzzeitige Bestrahlung der Hartchromschicht mit Licht eines Leistungslasers oder einer Hochenergielampe mit entsprechenden Optiken und/oder Maskierungen erreichen.
Bei nicht autofrettierten Waffenrohren kann die Wärmebehandlung der Hartchromschicht auch durch Erwärmung des gesamten Waffenrohres in einem Ofen erfolgen, sofern die benötigte Rekristallisationstemperatur des Hartchromes unterhalb der Anlaßtemperatur liegt.
Um eine vollständige Rekristallisation zu erreichen, kann die Chromschicht sowohl einmal, wie auch mehrfach erwärmt werden. Die mehrfache Erwärmung bietet allerdings bessere Voraussetzungen, daß der Grundwerkstoff bei einem autofrettierten Rohr nicht über 300°C erwärmt wird, als die einmalige Erwärmung.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß auch bei bekannten hartverchromten Waffenrohren eine Rekristallisation der Chromschicht durch die bei Abgabe eines Schusses auftretende hohe Wärmebelastung eintritt. Allerdings werden dabei jeweils nur Teilbereiche der Chromschicht in undefinierter Weise rekristallisiert, so daß die Chromschicht Bereiche unterschiedlicher Materialeigenschaften aufweist. Im Gegensatz zu der vorgeschlagenen kontrollierten Rekristallisation der gesamten Hartchromschicht vor der bestimmungsgemäßen Verwendung des Waffenrohres tragen diese spontanen Rekristallisationsbereiche zu einer weiteren Schädigung der Hartchromschicht bei.
Zusätzlich zu der Verbesserung der Thermoschockbeständigkeit der Hartchromschicht weist das erfindungsgemäße Verfahren unter anderem folgende Vorteile auf:
  • es treten keine Gefügegradienten während der Nutzung des Waffenrohres auf;
  • die Dehnung der Chromschicht wird aufgrund des Rekristallisationsgefüges gegenüber herkömmlichen Waffenrohren verbessert;
  • es sind dickere haltbare Chromschichten auf der inneren Oberfläche des Waffenrohres aufbringbar, die einen gegenüber bekannten vergleichbaren Waffenrohren besseren thermischen Schutz des Grundwerkstoffes ermöglichen;
  • im Hinblick auf mechanische Belastungen durch das Geschoß ist die Chromschicht gegenüber bekannten Waffenrohren unempfindlicher und daher besonders vorteilhaft auch in Maschinenwaffen einsetzbar;
  • die Standzeit des Waffenrohres erhöht sich gegenüber entsprechenden Waffenrohren mit bekannter Standardverchromung.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand einer Figur erläuterten Ausführungsbeispiel.
In der Fig. ist mit 1 der mündungsseitige Bereich eines Waffenrohres bezeichnet. In dem Waffenrohr 1 ist innenseitig eine Hartchromschicht 2 durch galvanisches Abscheiden von Chrom aufgebracht. Um anschließend eine gleichmäßige Rekristallisation der Hartchromschicht 2 zu erreichen, werden Laserstrahlen 3, z.B. eines 5 KW C02-Lasers 4, mündungsseitig axial in das Waffenrohr 1 eingestrahlt. Mit Hilfe eines in dem Waffenrohr gelagerten Spiegels 5 werden die Laserstrahlen 3 umgelenkt, so daß sie senkrecht auf die Hartchromschicht 2 treffen und diese erwärmen.
Zwischen dem Waffenrohr 1 und dem Spiegel 5 wird eine axiale und eine radiale Relativbewegung (in der Fig. durch die Pfeile 6 und 7 angedeutet) derart erzeugt, daß der Brennfleck des Laserlichtes 3 dem Zug-Feld-Verlauf des entsprechenden Waffenrohres 1 folgt. Durch die Parameter Laserleistung, Brennfleckgröße und Verfahrensgeschwindigkeit werden die Leistungsdichte und die Einwirkungsdauer und somit die Erwärmung der Hartchromschicht 2 gesteuert.
Bezugszeichenliste
1
Waffenrohr
2
Hartchromschicht, Chromschicht
3
Laserstrahl
4
Laser
5
Spiegel
6,7
Richtungspfeile

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht (2) versehenen Waffenrohres (1), dadurch gekennzeichnet, daß nach dem galvanischen Abscheiden der Hartchromschicht (2) auf der inneren Oberfläche des Waffenrohres (1) die Hartchromschicht (2) mindestens einmal über ihre Rekristallisationstemperatur erwärmt wird, derart, daß sich nach der Wärmebehandlung eine gleichmäßige Rekristallisation der gesamten Hartchromschicht (2) ergibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Erwärmung der Hartchromschicht (2) bei einem autofrettierten Waffenrohr derart gewählt wird, daß der Grundwerkstoff des Waffenrohres nicht über 300 °C erwärmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Hartchromschicht (2) mit Hilfe eines Lasers (4) oder einer Hochenergielampe vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Hartchromschicht (2) bei einem nicht autofrettierten Waffenrohr in einem Ofen erfolgt, wobei die Anlaßtemperatur oberhalb der benötigten Rekristallisationstemperatur gewählt wird.
EP99116455A 1998-11-19 1999-08-21 Verfahren zur Herstellung eines innenseitig mit einer Hartchromschicht versehenen Waffenrohres Expired - Lifetime EP1003008B1 (de)

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