PL200635B1

PL200635B1 - Sintered armour-piercing bullets

Info

Publication number: PL200635B1
Application number: PL352785A
Authority: PL
Inventors: Adam Jackowski; Radosław Trębiński; Edward Włodarczyk; Marcin Michałowski; Wojciech Koperski; Jerzy Michałowski; Jan Piętaszewski
Original assignee: Wojskowa Akad Tech
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2009-01-30
Also published as: PL352785A1

Abstract

1. Spiekany przeciwpancerny pocisk amunicji strzeleckiej, znamienny tym, że składa się z płaszcza lub półpłaszcza wytworzonego z materiałów spiekanych otrzymywanych znanymi metodami metalurgii proszków, a także rdzenia wykonanego z materiałów spiekanych lub ze stali litych, konstrukcyjnych stopowych oraz narzędziowych obrobionych cieplnie.1. Sintered armor-piercing projectile, characterized in that it consists of from a jacket or a half-jacket made of sintered materials obtained by known methods powder metallurgy, as well as a core made of sintered materials or of solid structural steel alloy and tool heat treated.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie materiałów spiekanych do wytwarzania spiekanych przeciwpancernych pocisków amunicji strzeleckiej. Spiekanie jest elementem procesu technologicznego przy produkcji spiekanych części maszyn, spiekanych materiałów metalicznych w tym np. spieków ciężkich oraz spiekanych materiałów ceramicznych i cermetali.The subject of the invention is the use of sintered materials for the production of sintered anti-tank bullets for small arms ammunition. Sintering is an element of the technological process in the production of sintered machine parts, sintered metallic materials, including, for example, heavy sintered and sintered ceramics and cermets.

Spiekami ciężkimi nazywamy między innymi materiały z osnową wolframową, które są wytwarzane metodami metalurgii proszków. Materiały te charakteryzują się dużą gęstością, dużą twardością, wysoką odpornością na obciążenia dynamiczne, doskonałą przewodnością cieplną i elektryczną oraz zdolnością do obróbki plastycznej i skrawaniem. Większości tych cech nie posiada czysty wolfram, ani węgliki spiekane. Materiały te zawierają żelazo, kobalt, miedź i inne.Heavy sinters are, among others, materials with a tungsten matrix, which are produced by powder metallurgy methods. These materials are characterized by high density, high hardness, high resistance to dynamic loads, excellent thermal and electrical conductivity as well as the ability to form and cut. Most of these features are not found in pure tungsten or cemented carbides. These materials include iron, cobalt, copper, and more.

W literaturze przedmiotu np. RANDALL, R. M. GERMAN, Liquid phase sintering, Wyd. Plenum Press, NY & London 1985 r., A. BOSE, R.M. GERMAN, Sintering atmosphere effects on tensile properties of heavy alloys, Metallurgical Transaction, 19A October, 1998 r., s. 2467 - 2477; spieki ciężkie z osnową wolframową wytwarzane są poprzez spiekanie wyprasek w atmosferze wodoru o zmiennym stopniu wilgotności, lub w atmosferze wodoru, a następnie w próżni. Wytworzone spieki ciężkie dzięki swym właściwościom posiadają wiele zastosowań, między innymi jako rdzenie przeciwpancernych pocisków artyleryjskichIn the literature on the subject, eg RANDALL, R. M. GERMAN, Liquid phase sintering, Wyd. Plenum Press, NY & London 1985, A. BOSE, R.M. GERMAN, Sintering atmosphere effects on tensile properties of heavy alloys, Metallurgical Transaction, 19A October, 1998, pp. 2467 - 2477; Heavy sinters with a tungsten matrix are produced by sintering the compacts in a hydrogen atmosphere with varying degrees of humidity, or in a hydrogen atmosphere, and then in a vacuum. The produced heavy sinters, thanks to their properties, have many applications, including as cores for anti-tank artillery shells

Według informacji literaturowych RANDALL, R.M. GERMAN, Powder Metallurgy Science, Wyd. Met. Paw. Ind. Fed. Princeton, New Jersey 1994 r., s. 419 - 422; Ryszard KOSTRZEWA, Marek MAKUSZEWSKI, M. Studnicki, Rakiety i Artyleria Wojsk Lądowych, Wyd. Dom Wydawniczy Bellona, Warszawa 2001 r., s. 284 - 314, w znanych i stosowanych pociskach przeciwpancernych amunicji strzeleckiej nie występuje płaszcz lub półpłaszcz z materiałów spiekanych. Nie znane są również konstrukcje takich pocisków, w których występuje połączenie spiekanych rdzeni np. z węglika wolframu lub z wolframu z płaszczami wykonanymi ze spieków. Brak jest również jakichkolwiek wiadomości o połączeniu litych rdzeni np. ze stali narzędziowych z płaszczami wytworzonymi ze spiekanych materiałów.According to RANDALL literature, R.M. GERMAN, Powder Metallurgy Science, Ed. Underworld. Peacock. Indium. Fed. Princeton, NJ 1994, pp. 419-422; Ryszard KOSTRZEWA, Marek MAKUSZEWSKI, M. Studnicki, Rockets and Artillery of the Land Forces, Wyd. Dom Wydawniczy Bellona, Warsaw 2001, pp. 284 - 314, there is no sintered coat or half-coat in the known and used armor-piercing shells of small arms. There are also no known designs of such projectiles in which there is a combination of sintered cores, e.g. of tungsten carbide or tungsten, with sintered shells. There is also no information about the combination of solid cores, e.g. made of tool steels, with jackets made of sintered materials.

W związku z tym, istotą wynalazku jest zastosowanie materiałów spiekanych do wytwarzania pocisków amunicji strzeleckiej, tzn. zarówno płaszcza jak i półpłaszcza, a także rdzenia oraz połączenia tych elementów w kompletne pociski, charakteryzujące się specyficznymi cechami.Therefore, the essence of the invention is the use of sintered materials for the production of bullets for small arms, i.e. both the coat and the half-coat, as well as the core, and to combine these elements into complete projectiles, characterized by specific features.

Materiały według wynalazku zastosowane na płaszcz lub półpłaszcz pocisku są spiekami takimi jak: spieki miedzi; spieki żelaza; spieki na osnowie miedzianej zawierające nikiel, cynę, ołów, grafit, azotek boru; spieki na osnowie żelaznej zawierające miedź, nikiel, molibden, fosfor, grafit, azotek boru i wytwarzane są znanymi metodami metalurgii proszków. Mogą zatem charakteryzować się porowatością otwartą. W takim przypadku w miarę potrzeb można je nasycać smarami lub zawiesinami smarów stałych w smarach płynnych np. dwusiarczku molibdenu, azotku boru (BN)_a, grafitu w oleju. Jako medium do nasycania w podwyższonej temperaturze stosuje się także parafinę.The materials according to the invention used for the shell or half-shell of the projectile are sinters such as: copper sinters; iron sinters; copper matrix sinters containing nickel, tin, lead, graphite, boron nitride; The iron matrix sinters containing copper, nickel, molybdenum, phosphorus, graphite, boron nitride are produced by the known methods of powder metallurgy. Therefore, they can be characterized by open porosity. In this case, if necessary, they can be saturated with greases or suspensions of solid lubricants in liquid lubricants, e.g. molybdenum disulfide, boron nitride (BN) _a , graphite in oil. Paraffin is also used as the impregnation medium at elevated temperature.

Natomiast materiałami spiekanymi na rdzenie pocisków są: węgliki wolframu, wolfram oraz spiekane stale narzędziowe, a także spieki ciężkie z osnową wolframową.On the other hand, the materials sintered for projectile cores are: tungsten carbides, tungsten and sintered tool steels, as well as heavy sinters with a tungsten matrix.

Technika metalurgii proszków, wykorzystywana w konstrukcji i wytwarzaniu pocisków według wynalazku, stwarza następujące korzyści: umożliwia zastosowanie szerokiej gamy materiałów konstrukcyjnych dotychczas nie stosowanych w tego rodzaju pociskach; umożliwia skojarzenie materiałów dotychczas stosowanych zarówno litych jak i spiekanych z proponowanymi spiekami na płaszcz lub półpłaszcz. Ponadto metody wytwarzania materiałów spiekanych na płaszcz lub półpłaszcz pocisku oraz sposoby scalania tak wytworzonych elementów w kompletne pociski są materiało i energo oszczędne, zatem nadają się do produkcji wielkoseryjnej lub masowej.The powder metallurgy technique used in the construction and production of the projectiles according to the invention has the following advantages: it allows the use of a wide variety of construction materials not hitherto used in such projectiles; enables the association of hitherto used materials, both solid and sintered, with the proposed sintered mantle or semi-coat. In addition, the methods of producing sintered materials for the shell or shell of the projectile and the methods of integrating the elements so produced into complete projectiles are material and energy-saving, therefore they are suitable for large-scale or mass production.

Zastosowanie materiałów spiekanych na płaszcz lub półpłaszcz pocisku zmniejsza zużycie przewodu lufy wskutek zmniejszenia sił tarcia pomiędzy płaszczem (półpłaszczem) i przewodem lufy oraz rozrzut pocisków. Uzyskuje się także zwiększenie prędkości początkowej pocisku co wpływa korzystnie na zdolność rażenia celu - podwyższa jego przebijalność. Nie obserwuje się zjawiska zamiedzenia przewodu lufy, dlatego nie istnieje potrzeba stosowania odmiedzaczy. Ponadto nie występują na płaszczu wypływki podczas wcinania się pocisku w gwint lufy, co polepsza balistykę zewnętrzną pocisku.The use of sintered materials for the shell or half-shell of the projectile reduces the wear of the barrel cable as a result of the reduction of the friction forces between the shell (half-shell) and the barrel, and the spread of the projectiles. The initial velocity of the projectile is also increased, which has a positive effect on the target's ability to hit the target - it increases its penetration rate. The barrel tube swirling phenomenon is not observed, therefore there is no need to use sweepers. Moreover, there are no flashes on the mantle when the projectile cuts into the barrel thread, which improves the external ballistics of the projectile.

Istotę wynalazku przedstawiono w przykładach.The essence of the invention is illustrated in the examples.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Rdzeń pocisku wytworzono z mieszanki proszkowej o składzie 90W-7Ni-3Fe poprzez prasowanie izostatyczne przy ciśnieniu 300 MPa i spiekanie z fazą ciekłą w próżni w temperaturze 1480°CThe projectile core was made of the 90W-7Ni-3Fe powder mixture by isostatic pressing at a pressure of 300 MPa and sintering with the liquid phase under vacuum at a temperature of 1480 ° C

PL 200 635 B1 w czasie 30 minut. Spiekany półfabrykat o porowatości 0,08% poddano obróbce skrawaniem przez toczenie i szlifowanie na końcowe wymiary średnicy φ4 +0039 mm i długości 25+0, . Półfabrykat płaszcza pocisku wykonano z mieszanki proszku miedzi z dodatkiem 5% proszku niklu, metodą prasowania matrycowego w formie metalowej na specjalistycznej prasie do metalurgii proszków PHCM-63A. Wypraskę spieczono w atmosferze zdysocjowanego NH3, w temperaturze 950°C i w czasie 2 godzin. W spieku o porowatości całkowitej 10,1% wykonano otwór o średnicy φ4+^0,018 mm i długości 25+00 mm.PL 200 635 B1 for 30 minutes. The sintered blank with a porosity of 0.08% was machined by turning and grinding to the final dimensions of the diameter φ4 +0039 mm and the length of 25 + 0. The blank of the shell is made of a mixture of copper powder with the addition of 5% nickel powder, by the method of matrix pressing in a metal form on a specialized powder metallurgy press PHCM-63A. The compact was sintered in an atmosphere of dissociated NH3 at a temperature of 950 ° C and for 2 hours. In the sinter with a total porosity of 10.1%, a hole was made with a diameter of φ4 + ^0.018 mm and a length of 25 + 00 mm.

Oba elementy połączono trwale (nierozłącznie) zgodnie z zasadą połączenia spoczynkowego wtłaczanego, poprzez wciśnięcie wałka w otwór w spieku miedzi 95Cu - 5Ni. Po scaleniu przeprowadzono końcową obróbkę skrawaniem w celu otrzymania pocisku strzeleckiego o kalibrze 7,62 mm. Wytworzony pocisk nasycono parafiną w próżni w temperaturze 90°C.Both elements were permanently connected (inseparably) according to the principle of a resting, pressed-in connection, by pressing the shaft into the hole in the 95Cu - 5Ni sintered copper. After consolidation, a final machining treatment was performed to obtain a 7.62 mm caliber shotgun. The produced bullet was saturated with paraffin in vacuo at 90 ° C.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Rdzeń pocisku wytworzono z litej stali narzędziowej gatunku N11 obróbką skrawaniem poprzez toczenie wałka o średnicy 4,2 mm i długości 25 ± 0,1 mm. Wałek obrobiono cieplnie na twardość 62HRC. Po obróbce cieplnej przeprowadzono szlifowanie w celu uzyskania średnicy równej φ4+0’039 mm, otrzymując gotowy rdzeń pocisku.The projectile core was made of solid tool steel of the N11 grade by machining by turning a roller with a diameter of 4.2 mm and a length of 25 ± 0.1 mm. The roller was heat treated to a hardness of 62HRC. After heat treatment, grinding was carried out in order to obtain a diameter equal to φ4 + 0'039 mm, obtaining a ready bullet core.

Półfabrykat płaszcza pocisku i jego połączenie z rdzeniem wykonano identycznie jak w przykładzie 1. Końcową obróbkę skrawaniem pocisku do kalibru 7,62 mm zrealizowano jak w poprzednim przykładzie.The blank of the shell and its connection to the core were made identically as in Example 1. The final machining of the shell to the 7.62 mm caliber was performed as in the previous example.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Wykonany na gotowo według przykładu 1 rdzeń pocisku ze spieku 90W-7Ni-3Fe umieszczono w gnieździe matrycy do prasowania wypraski płaszcza z mieszaniny proszku miedzi z dodatkiem 5% niklu. Na prasie specjalistycznej PHCM-63A wyprasowano wypraskę z zaprasowanym osiowo rdzeniem stosując ciśnienie prasowania równe 400 MPa. Wypraskę poddano procesowi spiekania w atmosferze zdysocjowanego NH3, w temperaturze 1000°C, w czasie 4 godzin. W ten sposób otrzymano półfabrykat pocisku, w którym wystąpiło dyfuzyjne połączenie płaszcza z rdzeniem.The core of the 90W-7Ni-3Fe sintered bullet, made according to Example 1, was placed in a die cavity for pressing a cladding compact made of a mixture of copper powder with the addition of 5% nickel. On a specialist press PHCM-63A, an compact with an axially pressed core was pressed using a pressing pressure equal to 400 MPa. The compact was subjected to a sintering process in an atmosphere of dissociated NH3 at a temperature of 1000 ° C for 4 hours. In this way, a blank of the projectile was obtained, in which there was a diffusive connection between the shell and the core.

Gotowy pocisk kalibru 7,62 mm uzyskano w wyniku końcowej obróbki skrawaniem spiekanego półfabrykatu. Ostatnią operacją procesu wytwarzania było nasycenie płaszcza parafiną w warunkach identycznych jak w przykładzie 1.The finished 7.62 mm caliber bullet was obtained as a result of the final machining of the sintered blank. The last step in the manufacturing process was to saturate the mantle with paraffin under the same conditions as in Example 1.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Wykonany na gotowo według przykładu 1 rdzeń pocisku ze spieku 90W-7Ni-3Fe umieszczono w gnieździe matrycy do prasowania wypraski płaszcza z elektrolitycznego proszku miedzi. Wypraskę otrzymano poprzez prasowanie proszku na specjalistycznej prasie PHCM-63A z jednoczesnym zaprasowaniem umieszczonego uprzednio osiowo w matrycy rdzenia, stosując ciśnienie 300 MPa. Spiekanie tak wytworzonej wypraski przeprowadzono w piecu z atmosferą zdysocjowanego NH3, w temperaturze 920°C i w czasie 1 godziny.Finished according to Example 1, the core of the 90W-7Ni-3Fe sintered projectile was placed in the die cavity for pressing the molding of the electrolytic copper powder cladding. The compact was obtained by pressing the powder on a specialized PHCM-63A press with simultaneous pressing of the core previously placed axially in the die, using a pressure of 300 MPa. The sintering of the compact thus prepared was carried out in a furnace with a dissociated NH3 atmosphere at a temperature of 920 ° C for 1 hour.

Uzyskano w ten sposób trwałe (nierozłączne) połączenie zaprasowanego rdzenia z płaszczem, wywołane zjawiskiem skurczu, właściwym dla procesu spiekania proszku miedzi. Tak otrzymany półfabrykat obrobiono skrawaniem do końcowych kształtów i wymiarów pocisku o kalibrze 7,62 mm. Ostatnią operacją procesu wytwarzania było nasycenie pocisku parafiną jak w przykładzie 1.In this way, a permanent (inseparable) connection of the pressed core with the jacket was obtained, caused by the phenomenon of shrinkage, specific to the sintering process of copper powder. The thus obtained blank was machined to the final shapes and dimensions of the 7.62 mm caliber bullet. The last operation of the manufacturing process was to saturate the bullet with paraffin as in example 1.

Claims

1. Sintered armor-piercing projectile, characterized by the fact that it consists of a shell or a half-shell made of sintered materials obtained by known methods of powder metallurgy, and a core made of sintered materials or of solid, structural alloy and heat-treated tool steels.

2. The sintered armor-piercing projectile according to claim 1; The method of claim 1, wherein the jacket or half-jacket is made of: sintered copper; from sintered iron; from sintered copper matrix containing nickel, tin, lead, graphite, boron nitride; obtained by known methods of powder metallurgy.

3. The sintered armor-piercing projectile according to claim 1; 2. The method of claim 1, characterized in that the shell or half-shell of the projectile which exhibits open porosity may be saturated with lubricants or suspensions.

The use of solid lubricants in liquid lubricants, e.g. molybdenum disulfide, boron nitride (BN) _a , graphite in oil, and at elevated temperatures also with paraffin.

4. The sintered armor-piercing projectile of claim 1; The process of claim 1, wherein the core is made of: tungsten carbides; from tungsten; from tool steels; from heavy sinters with a tungsten matrix, obtained by known methods of powder metallurgy.

5. The sintered armor-piercing projectile of claim 1; Method according to claim 1, characterized in that the permanent and non-detachable connection of the sheath or half-sheath with the core is achieved by methods known and used in the art, namely: pressing; soldering with soft and hard solders; bonding with epoxy, phenolic, modified thermoplastic, polyurethane, cyanoacrylate, anaerobic and polyester adhesives; joining by means of plastic working methods: pressing, broaching, rolling, forging, rolling; joining by shrinkage caused by temperature changes; joining by applying high isostatic pressure; compression by shock wave energy, or bonding by sintering caused by the flow of electric current.

6. The sintered armor-piercing projectile of claim 1; The method of claim 1, characterized in that it is produced by permanently and permanently joining a previously made sintered core with a jacket or a half-jacket by sintering it, also caused by the flow of electric current.