NO300294B1 - Fremgangsmåte ved fremstilling av prosjektiler - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av prosjektiler, på hvilke prosjektiler det på den ytre mantelflate blir festet et belte ved hjelp av friksjonssveising.

Oppfinnelsens bakgrunn

Oppfinnelsen vedrører drivbåndsteknologi, nærmere bestemt fremgangsmåter for befestigelse av et såkalt belte, også kalt styrebånd eller drivbånd, til et prosjektil, f.eks. en artillerigranat. Prosjektilets eller granatens oppgave kan gå ut på å frakte en nyttelast, f.eks. sub-ammuni-sjonsenheter, eller å være en ladningsbærer.

Beltet blir festet til prosjektilets bakre del og har som oppgave å tette for drivgassene og omvandle løpsrifling-ens spiralvridning til en roterende og dermed stabiliser-ende bevegelse av prosjektilet.

Det er vanlig at beltet fremstilles av et mykere materiale enn prosjektilet, hovedsakelig på grunn av at slita-sjen i kanonløpet må holdes på et lavest mulig nivå.

Kient teknikk

Det er tidligere kjent å feste slike belter til et prosjektil eller granat ved hjelp av presse- og/eller krym-peforbindelser, påleggssveising samt elektronstrålesveis-ing. F.eks. i NO patentsøknad nr. 94.3097 (Rheinmetall GmbH), er det beskrevet påfesting av bånd i rent jern ved hjelp av elektrisk dekkgass-sveising (MIG-sveising).

Fra NO patentsøknad 80.0640 (Aktiebolaget Bofors) svaren-de til SE 441305, er det kjent å friksjonssveise en gra-nats drivbånd fast til granatlegemet. En slik friksjonssveising kan finne sted ved at en granathylse av stål roteres mens et stillestående bånd av passende materiale presses mot sveisestedet, hvoretter ved passende varmeutvikling og sveisekonsistens, rotasjonen stoppes og båndet presses ytterligere på plass på hylsen.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Utviklingen på artillerisiden med lengre kanonrør og økende utgangshastigheter samt at det stilles krav til at enkelte prosjektiltyper skal være særdeles tynnveggede, har ført til et behov for nye befestigelsesmetoder for beltene.

Det er utført forsøk med friksjonssveising av den ovenfor nevnte art, men disse forsøk har ikke falt heldig ut fordi herding respektive varmebehandling av granathylsen fant sted etter at beltene var festet til prosjektilet respektive granaten ved hjelp av friksjonssveising. Denne etterherding medfører en ugunstig metallurgisk innvirk-ning på sitsen av beltet, som ikke har tålt belastning i kanonrøret under utskytning.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den oppgave å gi anvisning på en fremgangsmåte ved fremstilling av prosjektiler som på den ene side kan benyttes spesielt for tynnveggede prosjektiler, og som på den annen side ikke er beheftet med de ulemper som etterherding innebærer.

Disse hensikter oppnås ved en fremgangsmåte av den inn-ledningsvis angitte art som ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at prosjektilet før påsveising herdes til optimale bruksegenskaper, at prosjektilet etter herding får påsveiset beltet ved friksjonssveising, og da samtidig som temperaturen på granathylsen holdes på et nivå som ikke i vesentlig grad forringer prosjektilets materialegenskaper.

<y>tterligere trekk og fordeler ved den foreliggende fremgangsmåte vil fremgå av den følgende beskrivelse tatt i forbindelse med de vedføyde tegninger, samt av de ved-føyde patentkrav.

Kort omtale av tegningsfigurene

Figur 1A viser øverst på figuren tre forskjellige stadier av en friksjonssveiseprosess, og nederst et tilsvarende kurvediagram over aktuelle parametre. Figur 1B er en perspektivisk avbildning av deler som inn-går i en friksjonssveisemaskin, spesielt i området for de pressbakker som brukes for påpressing av styrebåndet. Figur 2 er et skjematisk riss gjennom en hylsevegg og et påsveiset bånd med varmepåvirket sone derimellom. Figur 3 er et mikrosnitt gjennom bånd, og varmepåvirket sone, 200 ganger forstørret. Figur 4 viser eksempler på en 155 mm hylse med friksjons-sveisepåførte bånd.

Beskrivelse av utførelseseksempler

På figur 1A er det skjematisk vist hvordan en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan utføres, idet det på den øverste del av figuren er vist tre forskjellige trinn, henholdsvis I, II og III, av sveiseprosessen. Prosessen tar utgangspunkt i at en granathylse 1, fortrinnsvis av stål, fastspennes i et passende sveiseapparat, hvilket apparat er antydet ved henvisningstall 10 på figur 1B, og som omfatter passende dreieorganer 11 for rotasjon av hylsen 1, slik dette er angitt ved pilen 2 på figur 1A.

Etter at hylsen 1 under trinn I har nådd opp i en passende hastighet, f.eks. med en periferihastighet på ca. 2,5 meter per sekund, blir et stillestående bånd 3 ved hjelp av passende klembakker 12, se figurene 1A og 1B, presset med en kraft P mot det partiet av granathylsen 1 som skal påføres båndet 3. Under selve sveiseprosessen, dvs. hovedsakelig ved trinn II på figur 1A, vil det således mellom hylsen 1 og båndet 3 utvikle seg en særdeles tynn varmepåvirket sone 4A, slik dette spesielt fremgår av figurene 2 og 3, og som vil bli nærmere omtalt i det følgende.

Til høyre øverst på figur 1A, ved trinn III, er det vist at etter passende varmeutvikling i sonen 4A, og ved passende sveisekonsistens i hylse og bånd, blir rotasjonen av hylsen 1 stoppet, hvoretter båndet 3 presses ytterligere på plass på hylsen 1.

Det som er spesielt med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er at prosjektilet før påsveising av båndet herdes til optimale bruksegenskaper, og at prosjektilet etter herding får påsveiset beltet ved friksjonssveising. Under selve sveiseprosessen, dvs. under trinn II og III vist på figur 1A, holdes granatbøssingens temperatur på et lavest mulig nivå, f.eks. ved hjelp av vannkjølte verktøydeler, spesielt klembakker 12 og innvendig dor i bøssing, slik at bøssingens materialegenskaper ikke forringes i vesentlig grad.

Fremgangsmåten er spesielt gunstig ved bruk av prosjektiler med veggtykkelse i området ca. 4 millimeter, men det skal forstås at prosessen også kan benyttes ved en rekke veggtykkelser av prosjektilet.

Den forutgående herding kan passende finne sted til en temperatur på ca. 850°C der stålet har en ren austenit-tisk fase, hvoretter materialet nedkjøles forholdsvis raskt til ca. 720°C til den martensittiske fase, hvilket gir noe større volum, hvoretter materialet passende av-kjøles til romtemperatur.

Fordelaktig kan det benyttes prosjektiler av stål, og mer spesielt seigherdingsstål.

Påsveisingen av styrebåndet kan utføres på en sylindrisk ytterflate, hvilket krever mindre forarbeid av denne flate, og hvilket ikke bevirker ytterligere reduksjon i veggtykkelse. Dessuten gir sylindrisk glatt yttermantel større frihet for konstruktøren av prosjektilet. Prosjektilet kan dog alternativt, før herdingen bli utført med en passende omkretsfordypning 4A i det området der båndet skal festes.

På figur 3 er det vist et mikrosnitt gjennom et utsnitt av en bøssing 1 med påsveiset bånd 3, 200 ganger forstør-ret, og det sees her at selve sveisesjiktet 4 er forholdsvis rett, og med hovedsakelig samme struktur som materialet i bøssingen 1 forøvrig, hvilket innebærer at bøssingens materialegenskaper er så å si uforandret.

Et slikt bånd 3 kan hensiktsmessig være tildannet av f.eks. messing, Cu-Ni-legeringer, Cu-Al-legeringer, kob-ber, jern, og lignende.

Fortrinnsvis kan båndet utføres med hoveddimensjoner omfattende bredde ca. 37 mm, opptil f.eks. ca. 50 mm, og med tykkelse ca. 3 mm.

Idet det igjen vises til figur 1A som skjematisk viser et kurvediagram over prosessforløpet ved en friksjonssveiseprosess, skal det forstås at en passende friksjonssveise-tid vil være under 20 sekunder, samtidig som påsveisingen av båndet finner sted ved en relativ hastighet mellom hylse og bånd på ca. 4 meter per sekund.

I sveiseintervallet vil friksjonskraften være av en viss størrelse, mens i stoppeintervallet, se trinn III på figur 1A, vil kraften P på båndet øke inn i sluttperioden eller smiperioden.

Under friksjonssveisingen kan temperaturen mellom mantel-flatene av prosjektil og bånd ligge i området ca. 100°C, hvilket er under det valgte styrebåndmaterialets smeltetemperatur, som passende kan variere mellom 800-1200°C.

Ved hjelp av forskjellige midler kan temperaturen på granathylsen under utførelsen av sveiseprosessen reguler-es slik at den blir høy nok i sveiseområdet, men holdes lavest mulig, i hylsen forøvrig. Den intense varmeutvik-lingen begrenses da til det tynne sveiseområdet 4A, nem-lig til det ytterste sjikt av hylsen 1, slik at denne forøvrig beholder sin opprinnelige materialstruktur, se figurene 2 og 3. Som omtalt tidligere i forbindelse med figur 3, vil materialet i selve den varmepåvirkede sone 4A heller ikke bli forringet i vesentlig grad i forhold til det herdede hylsemateriale forøvrig.

Selv på svært tynnveggede granathylser kan derved varme-påvirkningen holdes på et nivå som ikke påvirker granat-hylsens egenskaper utover hva man kan akseptere. Fremgangsmåten kan benyttes for festing av bånd tildannet av alle passende materialer, dvs. med passende duktilitet i forhold til hylsematerialet.

På figur 4 er det vist en 155 millimeter hylse 1 med friksjonssveisepåførte bånd 3, utført i henhold til den foreliggende oppfinnelse som er spesielt gunstig i forbindelse med tynnveggede granatbøssinger.

Tynnveggede herdede bøssinger gir større innvendige rom for småladninger, dvs. jo tynnere materiale jo større bærende volum.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av prosjektiler, på hvilke prosjektiler det på den ytre mantelflate blir festet et belte ved hjelp av friksjonssveising, karakterisert ved at prosjektilet (1 ) før påsveising herdes til optimale bruksegenskaper, og at prosjektilet (1) etter herding får påsveiset beltet (3) ved friksjonssveising, samtidig som temperaturen på prosjektilet eller granathylsen (1) holdes på et nivå som ikke i vesentlig grad forringer prosjektilets materialegenskaper.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det benyttes pro-sjektilhylser som ferdig fremstilt har veggtykkelser i området 2 mm til 7.5 mm.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det benyttes pro-sjektilhylse som på prosesstrinnet der sveising skal utføres, har en tykkelse i området fra 3 mm og oppover.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at det benyttes prosjektiler av stål, spesielt seigherdingsstål.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det benyttes et bånd (3) for påsveising på prosjektilet (1) tildannet av f.eks. messing, Cu-Ni-legeringer, Cu-Al-legeringer, kob-ber, jern, og lignende.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at båndet utføres med hoveddimensjoner bredde ca. 40 mm, tykkelse ca. 3 mm.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at påsveisingen av båndet (3) finner sted ved en relativ hastighet mellom hylse (1 ) og bånd på ca. 4 meter i sekundet.

8. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at friksjonssveisingen finner sted ved en temperatur på ca. 100°C under båndets smeltetemperatur.

9. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at verktøyene (1, 11, 12) underkastes kjøling under sveiseprosessen, slik at temperaturstigningen nødvendig for sveiseprosessen kon-sentreres til tynne sjikt av de mantelflater som skal sveises.