PT90589B

PT90589B - Processo de fabrico de um projectil estabilizado de pequeno calibre para diversos fins

Info

Publication number: PT90589B
Application number: PT90589A
Authority: PT
Inventors: Cornelis Taal; Bernhard Bisping; Ulrich Theis; Siegfried Kessler; Michael Vagedes
Original assignee: Rm Euro B V
Priority date: 1988-06-25
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 2000-08-31
Also published as: NL194515C; NO308560B1; FR2765677A1; US5872327A; GB2323149B; PT90589A; FR2765677B1; NO892628L; GB8914067D0; TR23848A; DE3821474C1; NL8901615A; IT8948109A0; GB2323149A; GB8905547D0; NL194515B

Description

invento refere-se a um processo de fabrico de um projéctil (FAPDS) es_ tabilizado de pequeno calibre para diversos fins.

Tais projécteis FAPDS (Projectil estilhacável com enchimento exterior de baixa densidade de perfuração de blindagem^ para diversos fins com um cala, bre de cerca de 20 a 50 mm devem apresentar, para uma energia cinética tão alta quanto possível, um acçãoestilhaçante correspondentemente· alta no alvo, uma alta densidade do material, e estão previstos para serem empregues em tiro individual e preferivelmente em fogo contínuo contra alvos aéreos (por exemplo aviões velozes, helicópteros de combate blindados), assim como contra alvos terrestres velozes (por exemplo carros blindados). A energia do projectil basta, de acordo com a grandeza do calibre, para perfurar mesmo, chapas de blindagem de até cerca de 60 mm de espessura. 0 projéctil é fabricado em metal duro que bradiço sem explosivo e deve apresentar no alvo um efeito de alargamento seme Ihante a um projéctil explosivo, no qual o corpo do projéctil, ao embater, por exemplo, na primeira chapa de um alvo com varias chapas, se desintegre e devido i sua alta energia cinética apresente não só um bom efeito de alargamento mas também um acentuado efeito de penetração.

Um tal projéctil FAPDS para diversos fins é conhecido por exemplo do P£ dido de patente alemã 00 73 385. 0 corpo deste projéctil para diversos fins conhecido têm várias partes e consiste de diversos materiais de volfrâmio.

Uma ponta dianteira cónica pode apresentar a mesma composição do que uma parte média ou consistir, pelo menos, de um outro naterial de menor densidade, tal como por exemplo alumínio ou cerâmica, lha parte traseira deve ser facil. mente trabalhãvel a máquina e consiste portanto de um metal duro de volfrâmio com um peso específico de, pelo menos, 16,7 g/cm . Cada parte do projectil de ve ser eoldada ou chumbada às outras. A produção de cada parte do projéctil feito de diversos materiais de volfrâmio e por conseguinte dispendiosa e requer operações adicionais para a união firme das partes. Este tipo de projéc til com um material de peso específico relativamente, pequeno não têm um comportamento óptimo de estilhaçamento jã não preenche os altos requisitos de hoje em dia. Na.configuração bipartida conhecida a parte traseira não se desin tegra logo na primeira chapa delgada do alvo, por exemplo a parede exterior de um avião. Por isso não se consegue a mais alta massa de estilhaçamento alargante.

objectivo do presente invento é proporcionar um processo de fabrico de.

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-3um projéctil para diversos fins deste género que proporciona estabilidade de alimentação de armas mecânicas de tiro cadenciado e resistência no disparo, e garante um comportamento óptimo do êstilhaçaménto derivado em particular da estrutura do seu material mesmo ao chocar com chapas de alumínio delgadas, e um correspondente rendimento máximo em todos os tipos de alvos referidos no início. 0 processo de fabrico do projéctil é económico no que toca ao tratamento e acabamento do naterial para a obtenção da forma definitiva.

• Este objectivo é alcançado de acordo com o invento pelas características indicadas nas reivindicações 1 a 6.

rendimento balístico é excelente, quer dizer a transmissão da energia cinética é a nais alta atrvés da imediata desintegração do corpo do projéctil com a produção óptima de estilhaços quando da primeira resistência da respectiva estrutura do alvo a qual é conseguida sobretudo devido ao alto peso especif ico entre 17,5 e 19,2 g/cm do corpo inteiriço do projéctil. 0 comportamento óptimo do estilhaçamento é obtido pela alta fragilidade do material metálico duro sinterizado,e pela relação particular cobalto/níquel na fase de ligação (matriz) entre os grãos de volfrâmio. As propriedades particulares do corpo do projéctil são proporcionadas ainda pelos tratamentos térmicos sincronizados e pelas características estáveis de uma granulometria de 20 a 50 m, preferivelmente de cerca de 40^m, e de uma dureza de 300 a 400 HV (30), preferivelmente entre 340 e 380 HV (30).

No processo de fabrico do corpo de projéctil para diversos fins de acordo com o invento, o pó fino de volfrâmio ê misturado como material de partida com aditivos até 10% em peso, preferivelmente cerca de 1 a 3% em peso, de uma mistura de cobalto e níquel como fase de ligação e sinterizado por exemplo num forno adequado a temperaturas de cerca de 145°C a 1600°C, preferivelmente a cerca de 1580°C, na fase líquida da matriz (fase do aglutinante) feita de cobalto, níquel e volfrâmio dissolvido. Somente a sinterização na fase fluida durante cerca de 15 a 30 minutos permite uma condensação altamente uniforme do pó metálico e a necessária liga de quantidades sufucientes de volfrâmio na matriz de ligação de cobalto/níquel. So depois da percentagem de volfrâmio na matriz de ligação atingir cerca de 40% a 85% é que podem formar-se as fases metálicas descritas nas reivindicações.

Após a sinterização na fase fluida, resulta um projéctil em bruto que é facilmente trabalhavel, eventualmente com mais uma operação de tratamento térmico. SÓ depois do subsequente tratamento por recozimento durante 1 a 20

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-4horas, preferivelmente cerca de 10 horas, a uma temperatura de cerca de 900° a 1200°C, preferivelmente de cerca de 1000°C a 1100°C, para tomar a matriz quebradiça, é que a fase de ligação desejada aparece, a qual consiste em,, pe lo menos, duas, preferivelmente três, fases distintas.

A fragilidade desejada do material sinterizado de volfrâmio na matriz de ligação pode ser estabelecida como pretendido numa relação adequada cobal to/níquel e numa sinterização na fase fenida com fornecimento adequado de calor durante, , um tempo predeterminado (para dissolver a percentagem requerida de volfrâmio):

Exemplo I: Relação Co/Ni = 1:0,5.

A matriz de ligação entre os grãos de volfrâmio consiste aqui numa fase ja (fase Myt) metálica altamente quebradiça, por exemplo (NiCo)_?Wg, com uma estrutura em grelha romboedrica (ver aspecto da lamela BI): A textura deste. má ter ial sinterizado de volfrâmio ê tão quebradiço que um projectil produzido a partir dele não apresenta suficiente estabilidade no disparo.

Exemplo II: Relação Co/Ni = 1:2,3.

A matriz de ligação consiste aqui nuna fase tf (fase gama) por exemplo cristal misto de NiCoW, com finas segregações de volfrâmio (ver aspecto da lamela BII). Este material ê tão tenaz que, no embate em chapas de alumínio delgadas (parede exterior de avião ainda não ocorre qualquer desintegração suficiente com a correspondente maior formação de estilhaços.

Exemplo III: Relaçao Co/Ni = 1:1,2.

A fase de ligação contem três fases metálicas distintas (ver aspecto da lamela BIII), primeiro una fase quebradiça cinzento claro com estrutura em · grelha romboedrica (como a fase de ligação do Exemplo I), segundo agulhas cin zento escuro de uma fase (3 (fase beta) hexagonal, por exemplo (NiCO)₃W, e uma fase 2í (como no Exemplo II) centrada cubicamente na superfície e muito escura. Cada fase consiste de diferentes composições de Co/Ni/W. Esta liga á alta mente quebradiça e requer uma construção sincronizada do projectil (descrita pormenorizadamente mais adiante) para se obter uma desintegração segura no emba te em chapas de alumínio delgadas.

Exemplo IV: Relação Co/Ni 1:1,5 (ver aspecto da lamela BIV).

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Ha apenas quantidades diminutas de fasequebradiça, na textura, e a fase (5 (agulhas .cinzento escuro) e a fase K escura estão formadas com aproxi madamente a mesma concentração. Esta liga metãlica dura de volfrâmio tem um excelente comportamento de desintegração no alvo e apresenta a melhor resistência na alimentação quando empregue em armas mecânicas automaticas e a melhor resistência no disparo. Esta composição .de material e a solução óptima de acordo com o invento.

No processo de fabrico do corpo de projêctil FAPDS de acordo com o inven to, parte-se duma composição da mistura bruta de por exemplo 98% em peso de po de volfrâmio e 2% em peso de fase de ligação de cobalto/níquel. Deste mate rial molda-se e sinteriza-se na fase fluida um projêctil em bruto. A sinteri zação na fase fluida ê feita, de preferência, em atmosfera gasosa protectora de hidrogénio a uma temperatura entre 1450° e 1600°C, preferivelmente â cerca de 158O°C, durante 5 a 90 minutos, preferivelmente entre 15 e 30 minutos. Seguidamente, a fase de ligação metálica (matriz) entre os grãos de volfrâmio puro consiste numa composição de 40% a 45% de volfrâmio dissolvido, 20% a 25% de cobalto e 30% a 40% de níquel. 0 projêctil em bruto sinterizado é depois disto facilmente trabalhãvel, sem mais tratamentos térmicos e/ou mecânicos até às dimensões definitivas. Eventualmente, também se pode fazer um recozimento dissolvente para melhorar as características de trabalho. Neste caso, o corpo de projêctil jã sintèrizado é submetido a recozimento a uma temperatura entre 1200°C e 1400°C, preferivelmente entre 1300°C e 137O°C, durante entre meia hora e 6 horas, preferivelmente entre 2 e 4 horas, mantido â temperatura de recozimento correspondente e depois arrefecido rapidamente.

Depois de se acabar ò corpo de projêctil, faz-se o subsequente recozi_Λ --5 mento para o tomar quebradiço, de preferencia num vacuo de 10 Torr, surgindo na fase de ligação três fases metálicas homogéneas separadas (comparar os aspectos das lamelas BIII e BIV). Os grãos de volfrâmio com uma dimensão de cerca de 20 a 50 yU-m ficam quase completamente ligados por uma fase de alto teor em volfrâmio, apresentando esta fase de alto teor em volfrâmio en tre os grãos de volfrâmio pelo menos duas fases homogéneas distintas cujos teores em volfrâmio, em níquel e em cobalto diferem. As ligas de metal duro de volfrâmio de acordo com o invento descritas são apropriadas para quaisquer formatos ou construções de projécteis que sejam destinados a um comportamento óptimo da desintegração do alvo, quer dizer, o material não estã associado a qualquer formato especial de projêctil, mas consegue-se os melhores resulta

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-6dos com o formato de projêctil seguidamente descrito.

Nos desenhos, Figura 1 e Figura 2 esta representado um corpo de projêctil fabricado de acordo com o invento com uma parte média' cilíndrica' 12, uma zona traseira ligeiramente cónica para trás 14 e uma zona dianteira, cónica pa ra diante 16, que ê inteiriço e pode eventualmente apresentar atrás um furo para receber um traçador. Uma ponta dianteira 24 do corpo de projêctil 10 ê de aço temperado maciço (Figura 1). Para se fixar a ponta dianteira 24 está previsto uma cavilha saliente cilíndrica 22 que parte de una superfície de base circular 20 disposta aproximadamente na metade da ponta cónica 16 do pro jêctil, que apresenta na proximidade da superfície de base 20 um sulco anelar contínuo 26 como ponto teórico de ruptura. 0 corpo de projêctil inteiriço 10 ê fabricado a partir de pó de volfrâmio metálico sinterizado na fase fluida de acordo com o invento com a matriz ligante de Co/Ni/W. 0 corpo projêctil 10 apresenta na traseira ligeiramente cónica para trás 14, uma superfície de apoio plana 32, na qual podem ser previstos para melhor transmissão da do fun do da armação impulsora ao corpo do projêctil dois ou mais acrescentos ou saliências 34.

Num segundo exemplo de execução de acordo com a Figura 2, a ponta diantei^ ra 24-1 ê oca e feita de aço temperado e apresenta dentro do sèu espaço oco uma massa incendiaria 25, que está prevista para melhorar o efeito incendiário pirofõrico no alvo.

Com o projêctil FAPDS para diversos fins de acordo com o invento na com posição particular do material atrás descrita e na presente configuração do corpo de projêctil com execução da ponta em aço temperado, os requisitos opos tos de uma resistência absolutamente segura na alimentação cadenciada (carregamento e também descarregamento com os valores mais altos de aceleração e travagem) assim como uma resistência segura no disparo e a alta sensibilidade de comportamento de desintegração do projêctil no impacto â mínima resistência de choque, juntamente com caracteristicas de trabalho baratas e boas.

Apesar do material quebradiço do projêctil utilizado no fabrico do mesmo de acordo com o invento não aparecem as partículas observáveis nos projêcteis conhecidos que são produzidos com o carboneto de volfrâmio habitual.

excelente rendimento do projêctil. de acordo com o invento no alvo dis tingue-se em particular por, juntamente com os grandes rombos nas estruturas dos alvos que são cansados pelos efeitos de estilhaçamento cumulativos, atra vés do material duro de volfrâmio de acordo com o invento, serem causados

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-7mais ou menos perto dos rombos maiores, numerosas perfurações menores com cerca de 1 a 3 mm de diâmetro que produzem também, em maior profundidade no alvo, uma acção destrutiva suficiente (por exemplo, nos aparelhos electronicos do interior de um helicóptero de combate). Devido â alta desintegrabilidade do projéctil, aplicando-se isto, logo â primeira chapa delegada do alvo ccm uma massa estilhaçante 30% a H0% maior, em comparação com o projéctil conhecido, referido no início e com um rendimento, correspondentemente, maior no alvo.

Claims

1 - Projéctil estabilizado em rotação de pequeno calibre para diversos fins, o qual, devido à sua estrutura de material, se desintegra completamente em fragmentos, quando o mesmo colide num alvo e encontra mesmo a mais ligeira resistência no alvo, incluindo o dito projéctil um corpo de projéctil composto por um material sinterizado de metal pesado sinterizado em fase líquida, composto essencialmente de põ de tungsténio metálico com aditivo de níquel e de cobalto, caracterizado por:

(a) a percentagem de tungsténio no material ficar entre 90 e 99,5 por cento em peso;

(b) a relação percentual entre o cobalto e o níquel no material sinterizado da composição bruta ficar entre 1:0,5 e 1:2,3;

(c) a massa volúmica do material sinterizado 17,5 e 19,2 g/cm³;

ficar entre (d) o material sinterizado de metal pesado ter uma dimensão, média de grão entre 2 0 e 50 μπί; e (e) a dureza do.corpo do projéctil produzido a partir de material sinterizado de metal pesado ficar entre 300 e 400 HV(30) .

2 - Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a percentagem de tungsténio no material sinterizado ficar entre 97 e 99 por cento em peso; a relação percentual entre o cobalto e o níquel no material sinterizado da composição bruta ficar entre cerca de 1:1,2 e 1:1,5, e a massa volúmica do material sinterizado ficar entre 18,5 e 19,0 g/cm³.

3 .- Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a relação percentual entre o

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Tgb.-Nr- 9/89 geh. -9cobalto e o níquel no material sinterizado ser cerca de 1:1,5.

4 - Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o material sinterizado de metal pesado ter uma dimensão média de grão de cerca de 40μνη e uma dureza de entre 340 e 380 HV(30).

5 - Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito material sinterizado de metal pesado sinterizado em fase líquida, no estado final do dito corpo de projéctil, ter uma matriz altamente frágil, que inclui, pelo menos, duas fases diferentes enriquecidas com tungsténio.

6 - Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o dito material sinterizado de metal pesado do corpo do projéctil incluir três fases diferentes enriquecidas com tungsténio na dita matriz.

7 - Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o corpo do projéctil composto por material sinterizado dè metal pesado ser formado por uma peça e incluir uma região central cilíndrica, uma região traseira ligeiramente afunilada conicamente e uma região frontal afunilada conicamente e truncada, que termina numa superfície de extremidade frontal circular, a qual se prolonga perpendicular em relação ao eixo longitudinal do projéctil e a partir da qual se prolonga um pino essencialmente cilíndrico, orientado para diante; o.dito pino, muito próximo da dita superfície de extremidade dianteira, está munido de uma ranhura anelar, circunferencial, como um local de ruptura intencional; e o dito projéctil incluir ainda um componente de ponta cónico, que se prolonga através do dito pino e está fixo ao mesmo.

8 - Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dito componente de ponta ser feito de aço tratável por calor.e ser sólido.

by Ub/

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9/89 geh. -109 - Projéctil para diversos fins de acordo cora a reivindicação 7, caracterizado por o dito componente de ponta ser composto por aço tratãvel por calor com paredes finas e ser oco no seu interior.

10 - Processo de formação de um corpo de projéctil para um projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender os passos de:

proporcionar um mistura de pó de tungsténio com uma dimensão média de grão entre 20 μπι e 50 μπι, e uma mistura de cobalto e níquel, sendo a percentagem de tungsténio no material entre 90 e 99,5 por cento em peso, e sendo a relação percentual entre o cobalto e o níquel entre 1:0,5 e 1:2,3;

conformar a mistura de tungsténio, cobalto e níquel num esboço de projéctil com uma forma desejada;

sinterizar em fase líquida o esboço de projéctil conformado a uma temperatura entre 1450° e 1600°C, durante um período de tempo entre 5 e 90 minutos;

acabar o esboço de projéctil sinterizado, de modo a formar um corpo de projéctil com uma forma desejada; e tratar por calor, em seguida, o corpo de material sinterizado do projéctil acabado a uma temperatura de cerca de 900°C a 1200°C, durante um período de tempo de cerca de 1 a 20 horas.

11 - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a dita relação percentual entre o cobalto e o níquel ficar entre 1:1,2 e 1:1,5.

12 - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o dito passo de sinterização ser executado numa atmosfera gasosa de hidrogénio protectora.

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13 - Processo de acordo com a reivindicação 11., caracterizado por o dito passo de sinterização ser executado a cerca de 1580°C, durante entre 15 e 3Ό minutos.

14 - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o dito passo de tratamento por calor do corpo de projéctil acabado ser executado a uma temperatura entre 1000°C e 1100°C, durante um período de tempo de 10 horas.

15 - Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda o seguinte passo: antes do dito passo de acabamento, sujeitar o corpo de projéctil sinterizado a um tratamento por calor entre 1200°C e 1400°C, durante um período de tempo de 0,5 a 6 horas e depois arrefecer rapidamente o corpo de projéctil sinterizado.

16 - Projéctil para diversos fins, o qual, devido à sua estrutura de material dada, se desintegra em fragmentos, quando o mesmo colide num alvo e encontra mesmo a mais ligeira resistência no alvo, incluindo o dito projéctil uma porção de corpo de projéctil estabilizado em rotação de pequeno calibre, composto por um material sinterizado de metal pesado sinterizado em fase líquida, composto essencialmente de pó de tungsténio metálico com aditivos e uma porção de ponta de nariz cónica, caracterizado por o dito corpo de projéctil de material sinterizado de metal pesado ser fèito de uma peça e incluir uma região central cilíndrica, uma região traseira ligeiramente afunilada conicamente e uma região de nariz afunilada conicamente, a qual termina num ângulo recto em relação ao eixo longitudinal do dito projéctil e tendo um pino orientado para diante essencialmente cilíndrico, disposto no seu centro, estando o dito pino munido de uma ranhura anelar cincunferencial, a qual serve como uma localização de ruptura intencional, muito próxima da dita superfície de extremidade frontal circular; e a dita porção de ponta prolongar-se através do dito pino e estar fixa ao mesmo.

Projéctil para diversos fins de acordo com a

2293 Z-VP R 1223 Hf/Sch

Tgb.-Nr- 9/89 geh.. -12reivindicação 16, caracterizado por o diâmetro do dito pino ser maior do que o raio da dita superfície de extremidade circular e ser cerca de metade do diâmetro da dita porção cilíndrica do dito corpo de projéctil.

18 - Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a dita porção de ponta ser feita de aço tratável por calor e ser sólida.

19 Projéctil para diversos fins de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a dita porção de ponta ser composta por um aço tratável por calor com paredes finas e ser oca no seu interior.

20 - Projéctil para diversos fins dre acordo com a reivindicação 19, caracterizado por ser disposta uma substância pirofórica incendiaria no interior oco da dita porção de ponta com paredes finas.