EP3853386A1 - Verfahren zur herstellung eines mit einem drallprofil versehenen, hochwarmfesten waffenrohres - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines mit einem drallprofil versehenen, hochwarmfesten waffenrohres

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EP3853386A1
EP3853386A1 EP19759572.1A EP19759572A EP3853386A1 EP 3853386 A1 EP3853386 A1 EP 3853386A1 EP 19759572 A EP19759572 A EP 19759572A EP 3853386 A1 EP3853386 A1 EP 3853386A1
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Gert Schlenkert
Ulrich Keller
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/04—Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a with a swirl profile NEN, heat-resistant gun barrel, especially for small-caliber machine guns.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a cost-effective method for the manufacture of a weapon barrel in which a significant plasticization of the inner tube wall and thus the swirl profile when firing hard core ammunition is avoided in particular with an intense rhythm of fire.
  • materials with a high plug-in limit do not allow the use of an inexpensive swirling method, such as hammering over a mandrel or extrusion.
  • the invention provides to apply the inexpensive hammering or extrusion. This becomes possible if the production sequence is reversed.
  • the profile is inserted at a low level of strength.
  • the twist profile of the weapon barrel is not introduced into a barrel blank, the material of which has already reached its final strength due to tempering, but which has a lower strength level (approx. 800-1 OOOMPa).
  • the tempering (or final remuneration) of the steel carried out to a predetermined strength value> 1 OOOMPa and the further mechanical processing of the pipe blank provided with the swirl profile.
  • the changes in the pipe blank caused by the remuneration must first be determined and then taken into account when introducing the swirl profile (using a preparatory measure).
  • the material undergoes volume changes in the coating, which leads to smaller caliber diameters after the coating.
  • the field-train diameter must therefore be selected a few 1 / 100mm larger in order to maintain the diameter tolerances. If necessary, the field diameter can also be reworked slightly mechanically.
  • the tempering of the pipe blank subsequent to the introduction of the swirl profile is carried out under vacuum in order to avoid scaling of the inner pipe surface.
  • the tempered weapon barrel can be provided with an erosion protection layer, such as hard chrome plating. Further details and advantages of the invention result from the following exemplary embodiment.
  • a heat-resistant steel for example with 0.25-0.35% C, 3-5% Cr and 1 -3% Mo, was used to produce a weapon barrel for a machine gun MG3. This steel is first pre-machined into a tube blank.
  • the inner pipe surface is extruded with the desired swirl profile (here field / tensile profile) taking into account the previously determined preparatory dimension.
  • the tube blank provided with the swirl profile is vacuum-tempered to the desired yield strength of e.g. > 1300 MPa tempered.
  • the tube blank was first heated to the austenitizing temperature, followed by rapid cooling and subsequent tempering treatment for service strength.
  • an anti-erosion layer e.g. a technical hard chrome plating.
  • the invention is of course not limited to the embodiment described above, for example.
  • another suitable high-alloy steel can also be used.
  • the tube blank can be tempered in several sections, so that the swirl profile is introduced after a first tempering (pre-tempering), at which the yield point is ⁇ 1000MPa and only then is the final remuneration to a value> 1000Mpa.

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Abstract

Um ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Waffenrohres anzugeben, bei dem eine nennenswerte Plastifizierung der Rohrinnenwand und damit des Drallprofiles beim Verschießen von Hartkernmunition insbesondere bei einem intensiven Feuerrhythmus vermieden wird, wird vorgeschlagen, das Drallprofil des Waffenrohres nicht in einen Rohrrohling einzubringen, dessen Werkstoff durch Vergüten bereits seine Endfestigkeit aufweist, sondern ein niedrigeres Festigkeitsniveau (ca. 800-1000MPa) besitzt. Erst nach dem Einbringen des Drallprofiles durch Fließpressen oder Hämmern erfolgt dann die Vergütung des Stahles auf einen vorgegebenen Festigkeitswert >1000MPa und die weitere mechanische Bearbeitung des mit dem Drallprofil versehenen Rohrrohlings.

Description

B E S C H R E I B U N G
Verfahren zur Herstellung eines mit einem Drallprofil versehenen, hochwarmfesten
Waffenrohres
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Drallprofil versehe nen, hochwarmfesten Waffenrohres, insbesondere für Kleinkalibermaschinenwaffen.
Bekannte Waffenrohre von Kleinkalibermaschinenwaffen weisen bei intensiven Be schusszyklen, die zu hohen Rohraufheizungen führen (bis zu 500°C), in Verbindung mit Hartkernmunition, eine deutlich kürzere Lebensdauer auf. Durch die hohen Presskräfte, die das Hartkerngeschoss auf die jeweilige Rohrinnenwand ausübt, und den Abfall der Warmfestigkeit durch den intensiven Beschussrythmus, wird der Innenbereich des ent sprechenden Rohres plastisch verformt. Dadurch wird bewirkt, dass die Polygongeometrie oder die Feldhöhe des jeweiligen Drallprofils für eine sichere Drallübertragung auf das Geschoss nicht ausreicht und das Geschoss in Folge mangelnder Drehzahl auf der Flug bahn pendelt bzw. sich querstellt und die erforderliche Treffgenauigkeit, Reichweite und Wirkung des Geschosses nicht mehr gegeben ist.
Eine Möglichkeit, diesen Nachteil zu verhindern, zeigt die DE 10 2016 1 1 1 571 A1 auf. Diese schlägt vor, die Höhe der Felder zu den Flanken der Felder um einen Betrag zu vermindern, was dazu führt, dass die Oberfläche der Felder durch zwei Flächen gebildet wird, die einen stumpfen Winkel einschließen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Her stellung eines Waffenrohres anzugeben, bei dem eine nennenswerte Plastifizierung der Rohrinnenwand und damit des Drallprofiles beim Verschießen von Hartkernmunition ins besondere bei einem intensiven Feuerrhythmus vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weite re, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche. Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, durch Verwendung eines warmfesten Vergütungsstahles die Warmstreckgrenze von beispielsweise 640MPa (klas sischer Vergütungsstahl mit der Bezeichnung 32CrMoV 12-10) auf über l OOOMPa bei ei ner Erwärmung des Waffenrohres auf 500°C anzuheben und damit eine ausreichende Festigkeit des Waffenrohres auch bei hohen Temperaturen zu erreichen. Dies hat zur Folge, dass der Werkstoff bei Raumtemperatur eine Streckgrenze eine deutliche höhere Streckgrenze als l OOOMPa aufweist.
Werkstoffe mit einer hohen Steckgrenze (> l OOOMPa) erlauben jedoch nicht die Anwen dung eines kostengünstigen Verfahrens zur Dralleinbringung, wie Hämmern über einen Dorn oder Fließpressen.
Trotzdem sieht die Erfindung vor, das kostengünstige Hämmern oder Fließpressen anzu wenden. Dies wird möglich, wenn die Fertigungsfolge umgekehrt wird. Zuerst erfolgt die Profileinbringung auf niedrigem Festigkeitsniveau. Das Drallprofil des Waffenrohres wird nicht in einen Rohrrohling eingebracht, dessen Werkstoff durch Vergüten bereits seine Endfestigkeit aufweist, sondern der ein niedrigeres Festigkeitsniveau (ca. 800-1 OOOMPa) besitzt. Erst nach dem Einbringen des Drallprofiles durch Fließpressen oder Hämmern erfolgt dann die Vergütung (oder Endvergütung) des Stahles auf einen vorgegebenen Festigkeitswert >1 OOOMPa sowie die weitere mechanische Bearbeitung des mit dem Drallprofil versehenen Rohrrohlings.
Da das Drallprofil durch den sich anschließenden Vergütungsprozess beeinflusst werden kann, müssen zunächst die durch die Vergütung bedingten Veränderungen des Rohrroh lings ermittelt und dann beim Einbringen des Drallprofiles (mittels eines Vorarbeitsmaßes) berücksichtigt werden. Der Werkstoff macht bekanntlich bei der Vergütung Volumenände rungen durch, was zu kleineren Kaliberdurchmessern nach der Vergütung führt. Beim Fleißpressen oder Hämmern muss daher der Feld-Zug-Durchmesser wenige 1/100mm größer gewählt werden, um die Durchmessertoleranzen einzuhalten. Gegebenenfalls kann der Feld-Durchmesser auch noch geringfügig mechanisch nachgearbeitet werden.
Vorzugsweise erfolgt die sich an das Einbringen des Drallprofiles anschließende Vergü tung des Rohrrohlings unter Vakuum, um Verzunderungen der Rohrinnenoberfläche zu vermeiden. Sofern gewünscht, kann das vergütete Waffenrohr mit einer Erosionsschutz schicht, etwa durch Hartverchromung, versehen werden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Ausfüh- rungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde zur Herstellung eines Waffenrohres für ein Ma schinengewehr MG3 ein warmfester Stahl, beispielsweise mit 0,25-0,35% C, 3-5% Cr und 1 -3% Mo verwendet. Dieser Stahl wird zunächst zu einem Rohrrohling vorbearbeitet.
Danach wird die innere Rohroberfläche durch Fließpressen mit dem gewünschten Drall profil (hier Feld/Zugprofil) unter Berücksichtigung des vorher ermittelten Vorarbeitsmaßes versehen.
Anschließend wird der mit dem Drallprofil versehene Rohrrohling mittels Vakuumvergü tung auf die gewünschte Streckgrenze von z.B. > 1300 MPa vergütet. Hierzu erfolgte zu nächst eine Erwärmung des Rohrrohlings auf Austenitisierungstemperatur mit anschlie ßender rascher Abkühlung und daran anschließender Anlaßbehandlung auf Gebrauchs festigkeit.
Nach der Vergütung des Rohrrohlings erfolgt schließlich die mechanische Endbearbei tung. Ggf. kann eine Erosionsschutzschicht, z.B. eine technische Hartverchromung, auf gebracht werden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungs beispiel beschränkt. So kann beispielsweise auch ein anderer geeigneter hochlegierter Stahl verwendet werden. Außerdem kann die Vergütung des Rohrrohlings in mehreren Abschnitten erfolgen, sodass das Drallprofil nach einer ersten Vergütung (Vorvergütung) eingebracht wird, bei der die Streckgrenze <1000MPa beträgt und erst anschließend die Endvergütung auf einen Wert >1000Mpa erfolgt.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Drallprofil versehenen, hochwarmfesten Waffen roh res, insbesondere für Kleinkalibermaschinenwaffen, mit den Merkmalen: a) in einen Rohrrohling aus einem warmfesten Stahl, dessen Werkstoff bei Raumtemperatur eine Streckgrenze < 1000 MPa besitzt, wird das ge wünschte Drallprofil eingebracht;
b) anschließend wird der mit dem Drallprofil versehene Rohrrohling mittels Vakuumvergütung auf einen vorgegebenen Festigkeitswert mit einer Streckgrenze > 1000 Mpa vergütet, und
c) der vergütete Rohrrohling wird dann weiter mechanisch endbearbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Waffen roh res eine Stahlsorte verwendet wird, deren Streckgrenze im vorvergüteten Zustand > 800 MPa beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für den Rohrrohling eine Stahlsorte aus der CrMoV-Gruppe verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für den Rohrrohling eine Legierung mit den Hauptlegierungselementen von 0,25-0,35% C, 3-5% Cr , 1 -3% Mo und geringe Anteile V verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drallprofil mittels Fließpressen oder Hämmern in den Rohrrohling eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch endbearbeitete Waffen rohr mit einem Erosionsschutz, insbesondere einer Hartverchromung, versehen wird.
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