SE435965B - Forfarande for att genom vakuumgjutning framstella rotationssymmetriska sprengemneskroppar for anvendning i laddningar med riktad sprengverkan - Google Patents

Description

'I80674h-4 10 15 20 25 30 35 senaste åren har man kommit till insikt om att uppträdande variation även kan förorsakas av bristande homogenitet inom sprängämneskroppen.

För att förstärka laddningarnas riktningsverkan räcker det således inte med noggrann mekanisk bearbetning av ingående detaljer utan den material- massa som bildar sprängämneskroppen måste dessutom vara ytterst homogen eller åtminstone rotationssymmetriskt uppbyggd. Avvikelser från spräng- ämneskroppens nominella detonationsegenskaper till följd av dess interna uppbyggnad måste således åsättas toleranskrav likaväl som de geometriska måtten.

En god föreställning om sprängämneskroppens kvalitet i detta avseende får man genom att med en lämplig mätmetod bestämma avvikelsen från nomi- nell form hos detonationsfronten i sprängämnet då denna når konen. Kvan- titativt ger sådana experiment vid handen, att om man önskar erhålla en RSV-laddning, vars penetrationsförmåga närmar sig den största som är teoretiskt möjlig, måste bearbetning av de vitala detaljerna ske med innehållande av Liknande mått-toleranser som tillämpas vid tillverkning av t ex en bilmotors vitala detaljer, och avvikelsen från nominell form hos detonationsfronten får inte överstiga 0,5 promille av laddningens kaliber.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för precisionsframställning av rotationssymmetriska sprängämneskroppar för RSV-laddningar genom gjut- ning av en sprängämnesblandning, sammansatt av en flytande smält fas av ett eller flera smältbara sprängämnen (t ex trotyl), vari dispergerats ett eller flera sprängämnen i fast tillstånd med högre densitet än den flytande fasen (t ex hexogen och/eller oktogen i form av större och/eller mindre korn).

Det är ett gjuttekniskt problem att bringa sagda blandning att stelna till en fast kropp som är fri från sprickor och porer, eller i vilken even- tuella porer är rotationssymmetriskt fördelade, samt att åstadkomma en likformig fördelning av den eller de ursprungligen fasta faserna, allt i syfte att erhålla tillräckligt god symmetri hos sprängämneskroppen för att detonationsfrontens form, under förutsättning av rotationssymmetrisk initiering, icke skall avvika från nominell form mer än 0,5 promille av kroppens diameter. 10 15 20 25 30 35 7806? 44 - 4 Detta problem kan emellertid lösas om gjutningen genomföres enligt för- farandet i föreliggande uppfinning. Det utmärkande för uppfinningen framgår av patentkravens kännetecknande del.

Lämpligenunderkastas sprängämnesblandningen följande steg: a) b) c) d) e) homogenisering av dispersionen av fasta faser i den flytande fasen genom tillräckligt kraftig och långvarig omröring med lämpligt ut- formade omrörare och omrörarkärl och under sådant vakuum att fuk- tighet och adsorberade gaser bortgår i tillräcklig utsträckning, överförande av den homogeniserade bladningen till en gjutform så snabbt att nämnvärd sedimentering av fast fas ej hinner ske innan blandningen kommit i vila i gjutformen, alternativt så snabbt av- lägsnande av omröraren ur det som gjutform fungerande omrörarkärlet att nämnvärd sedimentering ej hinner ske innan smältan kommit i vila, ostörd sedimentering av de fasta faserna till fortvarighetstillstând, vid vilket kornen Lagt sig till vila från gjutformens botten och till en höjd som minst motsvarar den slutligen önskade språngämnes- kroppen; med ostörd sedimentering menas att de specifikt tyngre kornen får fritt sjunka i den specifikt lättare flytande fasen utan påverkan av andra krafter än tyngdkraften, vilket innebär frånvaro av exempelvis krafter genom vibrationer och skakningar, krafter för- anledda av kollision med väggar i gflmfonmm eller krafter orsakade av konvektionsströmmar, i sin tur föranledda av temperaturdifferenser mellan olika delar av blandningen och/eller gjutformen, styrd stelning av blandningen, så att stelningsfronten blir rotations- symmetrisk och bringas att röra sig kontinuerligt frân bottnen/väggar- na i gjutformen och uppåt/inåt, på sådant sätt och så långsamt att den smälta fasen trots stelningskrympning hinner utfylla kaviteterna mel- lan kornen utan att dessa rubbas ur sina tidigare intagna lägen, så att en porfri kropp'erhålls eller så att eventuella porer fördelas rotationssymmetriskt i kroppen, styrd svalning av den stelnade kroppen till rumstemperatur, på sådant 1D 15 20 25 30 35 780674114! sätt och så långsamt att termiska spänningar ges tillfälle att succes- sivt utlösas genom plastisk flytning, så att en sprickfri kropp er- hålls. f) mekanisk bearbetning av den svalnade kroppen till önskade dimensioner, ' inbegripet avlägsnande av den övre delen (sjunkhuvudet) och bearbet- ning av Läget för genomslagskroppen (kopparkonen) Det är tidigare känt att framställa sprängämneskroppar för riktad spräng- verkan medelst gjutning. Efter smältning i vattenmantlad, omrörarförsedd gryta och överföring till gjutform har sedimentationsprocessen i allmän- het fått ske okontrollerat, vilket medfört ett oregelbundet resultat, delvis beroende på att viss sedimentering inträffat redan innan smältan kommit i vila i gjutformen, delvis beroende på oregelbunden värmeavgiv- ning. Resultatet beror även pâ hur itappningen i gjutformen skett. Med föreliggande uppfinning har man erhållit ett förfarande för gjutning, som är oberoende av själva ihällningen av smältan i gjutformen.

För att erhålla bättre, mer regelbundet resultat av gjutningen, dvs för att undvika inhomogeniteter, porer och sprickor i framställda gjutkroppar, har man tidigare bl a tillämpat vibreringochcentrifugalgjutning utan att uppnå tillfredsställande toleranser vad gäller variationen i RSV-strälens genomträngningsförmäga; Enligt föreliggande uppfinning kan man framställa sprickfria gjutkroppar för RSV-laddningar, med likformig fördelning av ursprungligen fasta faser och rotationssymmetrisk fördelning av eventuella porer, vilket icke blott förbättrar RSV-strälens genomträngningsförmäga utan även minskar varia- tionen i egenskaper mellan laddningsindivider.

Enligt uppfinningen gjuts sprängämnesblandningen i en utvändigt isolerad gjutform, som har vertikala väggar tillverkade av material med god värme- ledningsförmåga, varvid godset i väggarna begränsas ut- och invändigt av ytor som är koncentriska. Gjutformen utgöres företrädesvis av en rät cirkulär cylinder med vertikal axel. Gjutformen är försedd med lock och botten som vardera är förbundna med var för sig reglerbara värmekällor, ---..-___.... . _ - _ l "we v _ . _ »s 10 15 20 25 30 35 7806741144 och så anordnade att lock och botten i varje ögonblick har likformig temperatur över sin mot gjutformens inre vända yta. Genom den beskrivna anordningen erhåller man ett temperaturfält i gjutformsväggen, vars tem- peraturgradient i axiell Led är konstant och som ständigt är rotations- symmetriskt och koncentriskt med denna. Om man speciellt låter Lock och botten antaga samma temperatur, fâr man en likformig temperaturfördelning i gjutformens samtliga invändiga begränsningsytor, dvs väggar, botten och Lock.

Dâ spràngämnesblandningengjutsi en på beskrivet sätt anordnad gjutform, uppfylls de villkor för erhållande av en rotationssymmetrisk sprängämnes- kropp som tidigare uppräknats, enligt följande: Genom att gjutformsväggarna är vertikala kommer sedimenteringen, dvs de fasta fasernas vertikala nedsjunkande, att ske utan att störas av kolli- sion med väggarna, och genom att man under sedimenteringsförloppet upp- rätthâller en likformig temperaturfördelning i gjutformens väggar, botten och Lock erhåller man termisk jämvikt mellan sprängåmnesblandningens olika delar, så att de fasta fasernas vertikala nedsjunkande kommer att fortgå utan att störas av konvektionsströmmar inom blandningen.

Det sagda medför att sedimenteringen resulterar i en likformig fördelning av de ursprungligen fasta faserna i den undre delen av gjutkroppen (den övre delen avskiljes och kasseras). Genom att man under stelningförloppet upprätthåller ett rotationssymmetriskt temperaturfålt i gjutformen åstad- kommer man att stelningsfronten blir rotationssymmetrisk, varigenom even- tuella porer blir rotationssymmetriskt fördelade i gjutkroppen.

Samma temperatur, nämligen någon eller nâgra grader över det smältbara ämnets smälttemperatur, kan upprätthâllasunderomröring, överföring till gjutform och sedimentering genom god isolering och vattenmantling med hög vattenhastighet, varvid temperaturen övervakas med exempelvis termo- element inkopplade pâ olika ställen i formväggen.

Föreliggandeuppfinningskall nu närmare beskrivas i âskâdliggörande men ej begränsande syfte under hänvisning till bifogade ritning, som utgör en 7806744-4 10 15 20 25 30 35 principskiss av en gjutapparat lämplig för förfarandet enligt uppfin- ningen.

I ett med varmvattenmantel 1 och omrörare 2 försett kärl 3 smältes en blandningäav smältbar trotyl och fast, kornformig hexogen med en korn- storlek av 10-500 um, t ex 35-40 viktprocent trotyl och 60-65 viktpro- cent hexogen. Blandningen av fasta hexogenpartiklar i smält trotyl om- röres effektivt, varvid omrörarens form är avpassad till kärlets. ligtvakuum i kärlet 3 inställes så att fuktighet och adsorberade gaser Lämp- går bort i tillräcklig utsträckning.

Omrörarkärlet 3 står i direkt förbindelse med en evakuerad gjutform 4 via ett med sprängmembran 5 och varmvattenmantel 6 försett överförings- Vattensystemen 1 och 6 kan vara serie- eller parallellkopplade Ett lätt övertryck i kär- organ 7. eller utgöra två från varandra skilda system. let 3 genombryter membranet 5, varigenom den homogeniserade blandningen 8 överföres till gjutformen 4 så snabbt att sedimentering av fast fas inte hinner ske innan blandningen kommit i vila i gjutformen 4.

Alternativt kan kärlet 3 även utgöra gjutform, varvid efter homogenise- ring av blandningen 8 omröraren 2 avlägsnas ur kärlet 3 så snabbt att nämnvärd sedimentering inte hinner ske innan smältan kommit i vila.

Gjutformen 4 är omgiven av en isolering 10 av t ex skumplast, vilken för- svårar värmeutbytet med omgivningen. Den är tillverkad av väl värmeledan- de metall, t ex koppar, med stor godstjocklek, och dess väggar 9 begränsas ut- och invändigt av ytor som bildar koncentriska, räta cirkulära cylind- rar med vertikal axel. Gjutformen är försedd med ett topplock 13 och ett bottenlock 12 av tjocka plattor av väl värmeledande metall, vilka innehåller koncentriskt anordnade vattenmantlar, anslutna till värmare och pumpar, som ger snabbt genomlopp av varmvatten, vars temperatur kan noga regleras. Temperaturen hos topplock 13 och bottenlock 12 kan reg- leras var för sig, och den beskrivna anordningen är sådan, att respek- tive lock i varje ögonblick har likformig temperatur över sin mot gjut- formens inre vända yta.

I isolerskiktet 10 är inlagd en särskild värmeslinga 11, vars värmeavgiv- 1D 15 20 25 30 35 78067411-4 ning är så avpassad, att den just kompenserar den värmeförlust från gjutformen 4 mot omgivningen som är en följd av isolerskiktets ofull- ständiga isolationsförmâga.

Man upprätthåller samma temperatur i hela systemet under såväl omröring av blandningen och överföring till gjutform som under hela sedimenterings- förloppet, nämligen en temperatur som Ligger något över trotyls smält- temperatur, omkring 82°C.

Temperaturdifferensen mellan olika delar av blandningen kontrolleras medelst t ex termoelement inkopplade på olika ställen i formväggen. Tem- peraturdifferensen skall hållas inom mycket snäva gränser, lämpligen mindre än 1 0,106.

Sedimenteringen av fast fas sker således ostört såväl av kollision med väggarna som av konvektionsströmmar föranledde av temperaturdifferenser, och fördelningen av fast fas blir likformig inom den undre, utnyttjade delen av sprängämneskroppen.

Sedan fortvarighetstillstând inställt sig, vidtages en styrd stelning av bladningen 8 genom att temperaturen i gjutformens botten 12 långsamt sän- kes, exempelvis med 1,506/h. Efter 2-3 h sänkas även temperaturen i topp- locket 13 på motsvarande sätt, dvs långsamt, exempelvis med 1,5°C/h. Vär- me bortförs således via gjutformens topp- och bottenlock, varvid stelnings- fronten blir rotationssymmetrisk och bringas att röra sig kontinuerligt uppåt/inåt frân gjutformens botten/väggar. Dä stelningen går mycket lång- samt, hinner den smälta fasen av trotyl utfylla kaviteterna mellan kornen.

Eventuella porer blir rotationssymmetriskt fördelade i kroppen.

Sedan kroppen stelnat, bringas den till rumstemperatur genom en styrd Lång- sam svalning, t ex 300/h.

Gjutkroppen avformas, den övre delen (sjunkhuvudet) avlägsnas och kroppen underkastas mekanisk bearbetning till önskade dimensioner och bearbetning av läget för genomslagskroppen.

Claims (4)

78067444; 10 15 20 25 30 35 Patentkrav:

1. Förfarande för att genom vakuumgjutning av en sprängämnesblandning (8), som är sammansatt av en flytande smält fas och i denna dispergerade fasta beståndsdelar med högre densitet än den flytande fasen, pâ ett reglerat sätt framställa rotationssymmetriska sprängämneskroppar, som även är sym- metriska kring längdaxeln med avseende på den inre fördelningen av den- sitet, sammansättning och porinnehâll och är avsedda för användning i laddningar med riktad sprängverkan, s k RSV-laddningar, k ä n n e t e c k - n a t därav, att man bringar de fasta beståndsdelarna i sprängämnesbland- ningen (8) att sedimentera fördigt innan kroppen stelnar och utan påverkan av andra krafter än tyngdkraften genom att man omrör sprängämnesblandningen (8) för homogenisering därav; snabbt överför den homogeniserade sprängämnesbladningen till en gjut- form (4) av väl värmeledande material i form av en med topp- och bottenlock (13 resp 12) försedd, rät cirkulär hâlcylinder med verti- kal axel; och upprätthäller en likformig temperaturfördelning i gjutfnrmens samtliga begränsningsytor mot sprängämnesblandningen under sedimenteringsför- loppet, och därmed termisk jämvikt i blandningen, genom att tempera- turen i gjutformens topp- och bottenlock (13 resp 12) regleras till samma temperatur medelst i locken koncentriskt anordnade vattenmantlar anslutna till värmare och pumpar för noggrann reglering av vattnets temperatur och snabb genomströmning av vattnet; samt att man efter avslutad sedimentering bringar kroppen att stelna genom att man långsamt sänker vattentemperaturen i bottenlocket (12), lämpligen efter 2-3 h även temperaturen i topplocket (13), med exempelvis 1,5°C/h så att stelningsfronten bringas att röra sig mycket långsamt från gjutformens botten (12) och vägg (9) i riktning uppåt/inåt, varvid det i hâlcylindern upprätthâlles en temperaturfördelning med konstant temperaturgradient i axiell led; varefter man långsamt avkyler den stelnade kroppen till rumstemperatur.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att spräng- ämnesblandningen (8) efterdenhomogeniserande omröringen bringas att pas- sera genom ett sprängmembran (5) för snabb överföring till gjutformen (4). 78067114 - lo

3. Förfarande enLigt krav 1 eLLer 2, k ä n n e t e c k n a t av att samma temperatur, nämLigen en temperatur något över det smättbara spräng- ämnets smätttemperatur, upprätthâLLes i sprängämnesblandningen under den homogeniserande omröringen, överföringen tiLL gjutformen och sedimente- ringen genom god isotering och vattenmantling med hög vattengenomström- ningshastighet och temperaturövervakning av sâvät omrörarkärl (3) och överföringsorgan (7) som gjutform (4).

4. Förfarande enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att vattengenomströmningen och vattentemperaturen i vattenmanttingen regLeras så att temperaturdifferenserna inom sprängämnesbtandningen hâLLes inom mycket snäva gränser under sedimenteringen, LämpLigen mindre än 1 0,1°C, varvid temperaturen i gjutformväggen (9) övervakas medeLst i gjutiorm- väggen inkopplade temperaturavkänningsorgan och värmeförLuster mot om- givnirgen kompenseras medelst ett gjutformen omgivande isoLeringsskikt (10) och en i isoteringsskiktet koncentriskt anordnad värmestinga (11).