SE455924B

SE455924B - Artillery shell casing

Info

Publication number: SE455924B
Application number: SE8604367A
Authority: SE
Inventors: Karl-Erik Moberg; Ola Pettersson
Original assignee: Moberg Karl Erik; Ola Pettersson
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-08-22
Also published as: SE8604367L; SE8604367D0

Abstract

The casing comprises a sintered, porous pressed powder body made by the cold isostatic pressing of a powder eg steel powder. A suitable filler is introduced into the body before entering. After sintering the filler is at least partially collected in the pores and cavities of the body. For example the filling material can be a net of copper or an alloy embedded in the body. This subsequently melts and vapourises at elevated temp. introducing cavities which define weakness zones in the body. There determine splinter size.

Description

15 20 25 30 455 924 Granatkastaregranater tillverkade av sådana hylsor har emellertid olämpliga egenskaper. Sålunda tenderar granat- hylsorna att ge en stor andel splitter av mycket små di- mensioner, mindre än 1 mm, och får därför ett alltför ringa verkansområde mot vissa typer av mål. However, grenade launcher grenades made from such sleeves have unsuitable properties. Thus, the grenade sleeves tend to give a large proportion of splinters of very small dimensions, less than 1 mm, and therefore have too small an area of action against certain types of targets.

Ett ändamål med uppfinningen är att anvisa en med PM-teknik framställd splitterkropp, som har önskade egenskaper med avseende på det splitter som bildas därav vid sprängning.An object of the invention is to provide a splitter body produced by PM technology, which has desired properties with respect to the splitter formed therefrom upon explosion.

Ett ändamål är vidare att anvisa en med PM-teknik framställd splitterkropp som vid sprängning bildar splitter av i för- väg bestämd storlek.It is a further object to provide a splitter body produced by PM technology which, when blasted, forms splits of a predetermined size.

Den uppfinningsenliga splitterkroppen är en sintrad, porös, exempelvis rörformig pulverpresskropp och utmärkes i huvud- sak av att kroppen uppvisar ett nätformigt kavitetsmönster, vars utbredning väsentligen motsvarar kroppens skålform, varvid mönstret definierar brottanvisningar för splitter av valda storlekar. I ett föredraget utförande är kroppens grundmaterial i kavitetsmönstrets omgivning infiltrerat med en metall med lägre smältpunkt än presskroppens sint- ringstemperatur, vilhmxmetall itràdform bildade kavitets- mönstret i den osintrade presskroppen och vilken metall vid sintringen ínfiltrerade pulverpresskroppens grundma- terial under kvarlämnande av det nätformiga kavitetsmönst- ret. Företrädesvis är då den nämnda infiltrationsmetallen vald för att öka hàrdheten i kroppen i kavítetens närmaste omgivning.The splitter body according to the invention is a sintered, porous, for example tubular powder press body and is mainly characterized in that the body has a reticulated cavity pattern, the spread of which substantially corresponds to the body shape of the body, the pattern defining fracture indications for splinters of selected sizes. In a preferred embodiment, the base material of the body in the vicinity of the cavity pattern is infiltrated with a metal with a lower melting point than the sintering temperature of the compact, ret. Preferably, the said infiltration metal is then selected to increase the hardness of the body in the immediate vicinity of the cavity.

Splitterkroppen, exempelvis en granathylsa, kan framstälë las genOm, att man i en formkavitet inför och kompakterar ett pulver, företrädesvis ett metallpulver såsom stàlpulver, till en presskropp med splitterkroppens skepnad, varefter man sintrar presskroppen. Därutöver inför man i.formkavi- teten även fyllkroppar, vilka utgör en del av den resulte- 10 15 20 25 30 455 924 rande porösa presskroppen. Man avlägsnar sedan fyllkroppar- na, innan presskroppen undergàr sintring. Exempelvis kan fyllkropparna avgå genom upphettning exempelvis anslutning till presskroppens sintring, och efterlämnar då kaviteter, som bildar brottanvisningar i den resulterande splitter- kroppen, varvid brottanvisningarna definierar storleken av splitterkroppens splitter.The splinter body, for example a grenade sleeve, can be produced by inserting and compacting a powder, preferably a metal powder such as steel powder, in a mold cavity into a compact with the shape of the splitter, after which the compact is sintered. In addition, filling bodies are also introduced into the mold cavity, which form part of the resulting porous compression body. The filling bodies are then removed before the compact undergoes sintering. For example, the filler bodies can be released by heating, for example connection to the sintering of the compact, and then leaving cavities which form fracture indications in the resulting splinter body, the fracture indications defining the size of the splitter body splitter.

Om man inte inför fyllkroppar kan resultatet bli granathyl- sor, vilka till stor del sönderdelas i splitter vars di- mensioner är mindre än 1 mm. Därför är sådana genom PM-tek- nik framställda granathylsor oanvändbara för de vanligaste typerna av mål. Genom de uppfinningsenliga särdragen kan splittrets storlek definieras och väljas för optimering av såväl dess effekt som dess storleksspridning så att splitt- ret får optimal verkan mot avsedda måltyper. Sålunda kan man tillse att splittret får exempelvis relativt stora di- mensioner om det avsedda målet utgörs av exempelvis lätt bepansrade militärfordon. För bekämpning av trupp kan man välja splitterstorlekar som ger avsedd verkansarea för gra- naten.If you do not insert filler bodies, the result can be grenade sleeves, which are largely broken up into splinters whose dimensions are less than 1 mm. Therefore, such grenade sleeves produced by PM technology are unusable for the most common types of targets. Due to the features according to the invention, the size of the splitter can be defined and selected for optimizing both its effect and its size spread so that the splitter has an optimal effect against the intended target types. Thus, it can be ensured that the split has, for example, relatively large dimensions if the intended target consists of, for example, lightly armored military vehicles. For combat troops, you can choose splitter sizes that provide the intended area of action for the grenade.

Man kan såsom fyllkroppar använda ett nät av trådar. Tråd- nätets maskstorlek kan väljas för att definiera splitter- storleken. Nätet ges lämpligen en form motsvarande press- kroppens skepnad. Nätet kan bäddas i presskroppens arahu- vudyta så att nätet efterlämnar ett synligt mönster i split- terkroppens ena huvudyta. Alternativt kan nätet inbäddas i presskroppen. De nämnda nättrádarna kan med fördel ha kantig tvärsektion för att bilda effektiva brottanvisningar i granathylsan. För fyllkropparna eller nättrådarna kan man välja ettnaterial som vid sintringsoperationen föränd- rar materialegenskaperna i fyllkropparnas närmaste omgiv- ning. Exempelvis kan man för fyllkropparna välja ett mate- rial som smälter vid en termperatur under pulvrets sint- 10 15 20 25 30 455 924 ringstemperatur och infiltrerar pulvret i fyllkropparnas närmaste omgivning. Detta fyllkroppsmaterial är då vidare med fördel valt för att förändra grundmaterialets egenska- per. Om man såsom fyllkroppar eller nättrådar väljer koppar, blir grundmaterialet sprödare och mer benäget att spricka i det område där fyllkropparna funnits. De uppfinningsen- liga granathylsorna framställes lämpligen av ett stålpul- ver eller järnpulver, och fyllkropparnas eller trådarnas material väljes för att göra stålpulvret sprödare eller hårdare i närmaste omgivningen till de kaviteter som fram- bringats av fyllkropparna eller nättrådarna. Såsom nämnts kan man vid granathylsor framställda av järn- eller stål- pulver utnyttja fyllkroppsmaterial bestående av koppar, bly eller tenn.A net of threads can be used as filler bodies. The mesh size of the wire mesh can be selected to define the splitter size. The net is suitably given a shape corresponding to the shape of the press body. The net can be embedded in the ara head surface of the compact so that the net leaves a visible pattern in one of the main surfaces of the splitter body. Alternatively, the net can be embedded in the compact. The mentioned net wires can advantageously have an angular cross-section to form effective breaking indications in the grenade sleeve. For the filler bodies or mesh threads, one can choose a material which, during the sintering operation, changes the material properties in the immediate vicinity of the filler bodies. For example, for the filler bodies, a material can be selected which melts at a temperature below the sintering temperature of the powder and infiltrates the powder into the immediate vicinity of the filler bodies. This filler body material is then further advantageously chosen to change the properties of the base material. If you choose copper as filler bodies or mesh threads, the base material becomes more brittle and more prone to cracking in the area where the filler bodies have been. The garnet sleeves according to the invention are suitably made of a steel powder or iron powder, and the material of the filler bodies or wires is chosen to make the steel powder more brittle or harder in the immediate vicinity of the cavities produced by the filler bodies or mesh wires. As mentioned, in the case of garnet sleeves made of iron or steel powder, filler material consisting of copper, lead or tin can be used.

Det bör emellerti stå klart att man kan amﬁmda fyllkroppar, exempelvis nätformiga fyllkroppar, bildade av material som förgasas vid temperaturer understigande den kompakterande pulverpresskroppens sintringstemperatur. Därvid får man visserligen vissa svårigheter med att bortleda de bildade gaserna, och uppnås ingen annan effekt än att kaviteter bildas vilka utgör fysiska försvagningar i granathylsan, men resultatet är ändå i många fall tillfredsställande.In the meantime, it should be clear that both filling bodies, for example reticulated filling bodies, formed from materials which are gasified at temperatures below the sintering temperature of the compacting powder compactor. Admittedly, there are some difficulties in diverting the formed gases, and no other effect is achieved than the formation of cavities which constitute physical weakenings in the shell, but the result is still in many cases satisfactory.

Användningen av fyllkroppar exempelvis i formen av ett trådnät, av exempelvis koppar i en presskropp av "stål- pulver ger visserligen dessutom fördelen av en hårdgöring eller försprödning i den sintrade presskroppen invid de splitterdefinierande kaviteterna i presskroppen, och är därför särskilt gynnsam i många applikationer, speciellt dà_stålpulvret i grunden är relativt segt, och då man öns- kar frambringa särskilt skarpkantat splitter.The use of filler bodies, for example in the form of a wire mesh, of, for example, copper in a steel powder compact, also gives the advantage of a hardening or embrittlement in the sintered compact next to the splitter-defining cavities in the compact, and is therefore particularly favorable in many applications. especially when the steel powder is basically relatively tough, and when it is desired to produce a particularly sharp-edged splitter.

Ovan har antytts att den uppfinníngsenliga tekniken undan- röjer problemet att genom konventionell PM-teknik fram- n' ställda granathylsor bildar splitter av alltför små dimen- 10 15 20 25 30 455 924 sioner för de flesta typerna av mål, som skall bekämpas med granaterna. Det bör emellertid stå klart att den upp- finningenliga tekniken även löser det motsatta problemet.It has been indicated above that the technique according to the invention obviates the problem that grenade sleeves produced by conventional PM technology form splinters of too small dimensions for most types of targets to be fought with the grenades. . However, it should be clear that the inventive technology also solves the opposite problem.

Sålunda kan man medelst kavitetsmönstret säkerställa att med stor sannolikhet allt splitter har en storlek under- stigande en i förväg bestämd dimension. Härigenom kan man begränsa säkerhetsavståndet för splitterkroppen, exempel- vis en övningsgranat. Nätmönstret eller försvagningsmönst- ret som etableras genom fyllkropparna utgör sålunda ett effektivt instrument för att säkerställa att det bildade splittret av granathylsorna har största dimensioner som är i förväg bestämda.Thus, by means of the cavity pattern, it can be ensured that in all probability all splits have a size below a predetermined dimension. This allows you to limit the safety distance for the splinter body, for example an exercise grenade. The mesh pattern or the weakening pattern established through the filler bodies thus constitutes an effective instrument for ensuring that the formed fragment of the grenade sleeves has the largest dimensions that are predetermined.

Uppfinningen som definieras i de bilagda patentkraven, kom- mer i det följande att illustreras med hänvisning till den bilagda ritningen.The invention, which is defined in the appended claims, will be illustrated in the following with reference to the appended drawing.

Fig. l visar schematiskt en axialsektion genom ett verk- tyg för kall isostatisk pressning av en granat- hylsa enligt uppfinningen; varvid verktygets vänstra och högra halva illustreras efter res- pektive före en kompakteringsoperation, och fig. 2-4 visar vardera en del av ett axialsnitt genom spränggranathöljen enligt uppfinningen.Fig. 1 schematically shows an axial section through a tool for cold isostatic pressing of a grenade sleeve according to the invention; the left and right halves of the tool being illustrated, respectively, before a compaction operation, and Figs. 2-4 each show a part of an axial section through the detonator shells according to the invention.

Figur 1 visar ett verktyg för kall isostatisk pressning av en järnpulvermassa till formen av ett spränggranathölje för en spränggranat avsedd för en granatkastare.Figure 1 shows a tool for cold isostatic pressing of an iron powder mass into the shape of an explosive shell for an explosive grenade intended for a grenade launcher.

Verktyget innefattar en bottenplatta 1 med en dorn 2.The tool comprises a bottom plate 1 with a mandrel 2.

Plattans 1 omkretsrand är profilerad vid ll för tätt in- grepp med en rotationssymmetrisk elastomermantel 3, vilken tillsammans med den styva plattan 1 och den styva dornen 2 (vilka lämpligen består av stål) bildar ett rotationssym- 10 15 20 25 455 924 metriskt hâlrum. Elastomerhylsans 3 övre ände kan vara tillsluten med en gavelplatta 21.The circumferential edge of the plate 1 is profiled at 11 for tight engagement with a rotationally symmetrical elastomeric shell 3, which together with the rigid plate 1 and the rigid mandrel 2 (which suitably consist of steel) forms a rotationally symmetrical cavity. The upper end of the elastomeric sleeve 3 may be closed with an end plate 21.

På figur 1 visas centralt en streckpunktlinje på vars högra sida verktyget visas i fyllt tillstånd 4 före pressning och på vars vänstra sida verktyget visas efter pressning och in- nehållande en kompakterad presskropp 41.Figure 1 shows centrally a dash line on the right side of which the tool is shown in the filled state 4 before pressing and on the left side of which the tool is shown after pressing and containing a compacted press body 41.

Av figur 1 kan man se att verktygsdornen 2 är klädd med ett trådnät 5. Detta tràdnät 5 täcker väsentligen hela dor- nen 2 och kan anbringas på dornen 2 innan verktyget iord- ningställes genom anbringning av elastomerhylsan 3 på den dornen 2 bärande plattan 1.From Figure 1 it can be seen that the tool mandrel 2 is clad with a wire mesh 5. This wire mesh 5 covers substantially the entire mandrel 2 and can be applied to the mandrel 2 before the tool is prepared by applying the elastomeric sleeve 3 to the mandrel 2 carrying plate 1.

Ett metallpulver av önskad komposition införes i det hàlrum 4 som föreligger i verktyget enligt figur 1, varvid nätets 5 maskstorlek medger fri passage för pulvret genom nätet 5.A metal powder of the desired composition is inserted into the cavity 4 present in the tool according to Figure 1, the mesh size of the net 5 allowing free passage of the powder through the net 5.

Härigenom kommer nätet 5 att bäddas i den införda pulver- IIIâSSaII.As a result, the net 5 will be embedded in the introduced powder IIIâSSaII.

Det sålunda pulverfyllda verktyget placeras sedan i en så kallad isostatisk press, vari verktygets elastomerhölje 3 utvändigt utsättes för ett tryck av storleksordningen 1000 bar, varigenom pulvermassan kompakteras i kallt till- stånd till en presskropp 41 med en porositet i området 10 - 20% och med nämt 5 bäddat däri. På figur 1 visas till vänster exteriörytan 411 av presskroppen efter pressnings- operationen och efter elastomerhylsans 3 relaxering.The thus powder-filled tool is then placed in a so-called isostatic press, in which the elastomeric casing 3 of the tool is externally subjected to a pressure of the order of 1000 bar, whereby the powder mass is compacted in the cold state to a compact 41 with a porosity in the range 10 - 20% and with mentioned 5 bedded in it. Figure 1 shows on the left the exterior surface 411 of the compact after the pressing operation and after the relaxation of the elastomeric sleeve 3.

Det inses att plattan 1 med dornen 2 och presskroppen 41 nu kan avlägsnas axiellt från höljet 3 och att sedan press- kroppen 41 kan avlägsnas från dornen 2. Presskroppen 41 ut- sättes sedan för en i sig välkänd sintringsoperation. 10 15 20 25 30 f: 455 924 Nätet eller ïgittret 5 kan ha maskor med godtycklig skepnad, varvid maskskepnaden eller maskstorleken är vald så att höl- jet vid granatens sprängning bildar splitter vid en form som allmänt motsvarar nätmaskornas form. Den tråd varav nätet är bildat har i första hand egenskapen att väsentligen bibehål- la sin tvärsnittsform under pulverfyllningsoperationen och pulverkompakteringsoperationen, och att företrädesvis även medge nätet 5 att väsentligen bibehålla sin ursprungliga konfiguration vid pulverfyllningen så att några distansele- ment icke erfordras mellan dornen och nätet. Trådarna skall vara av ett material som kan avlägsnas eller elimineras från pulverpresskroppen före eller under sintringen därav utan att nâgra skador uppträder i presskroppen. Nättrådarna kan exempelvis bestå av ett material som förgasas vid en tempe- ratur under presskroppens sintringstemperatur, varvid nämnda gaser kan avgå från presskroppen, eventuellt genom dess po- rer. Alternativt kan nätmaterialet smälta och absorberas i presskroppens porer. Nätet kan bestå av ett material som smälter eller förgasas vid temperaturer upp till sintrings- temperaturen och därvid påverkar presskroppens sammansätt- ning sà att presskroppen efter sintring får vissa i förväg bestämda egenskaper i.pàerkansområdena. Om metallträdet be- står av koppar, erhålles en viss förhöjning av den sintrade presskroppens sprödhet i områdena angränsande till hàlrum- men efter nätet.It will be appreciated that the plate 1 with the mandrel 2 and the compact 41 can now be removed axially from the housing 3 and that then the compact 41 can be removed from the mandrel 2. The compact 41 is then subjected to a per se well-known sintering operation. 10 15 20 25 30 f: 455 924 The net or grid 5 may have meshes of any shape, the mesh shape or mesh size being chosen so that the casing at the explosion of the grenade forms splinters at a shape which generally corresponds to the shape of the net meshes. The wire from which the net is formed has primarily the property of substantially maintaining its cross-sectional shape during the powder filling operation and the powder compaction operation, and preferably also allowing the net to substantially maintain its original configuration at the powder filling so that no spacer elements are required between the mandrel and the net. . The wires shall be of a material which can be removed or eliminated from the powder compact before or during the sintering thereof without any damage occurring in the compact. The mesh threads may, for example, consist of a material which is gasified at a temperature below the sintering temperature of the compact, whereby said gases can be emitted from the compact, possibly through its pores. Alternatively, the mesh material can be melted and absorbed in the pores of the compact. The net may consist of a material which melts or gasifies at temperatures up to the sintering temperature and thereby affects the composition of the compact so that the compact after sintering has certain predetermined properties in the areas of influence. If the metal tree consists of copper, a certain increase in the brittleness of the sintered compact is obtained in the areas adjacent to the cavities after the net.

I första hand åsyftas att i den sintrade presskroppen fram- bringa ett hålrumsmönster motsvarandet nätet. Detta hålrums- mönster definierar försvagningar i granathöljet, vilka för- svagningar avgränsar splitter av i förväg bestämd storlek.The primary purpose is to produce in the sintered press body a cavity pattern corresponding to the net. This cavity pattern defines weakenings in the grenade casing, which weakenings delimit splits of predetermined size.

Hâlrumsmönstrets brottanvisningseffekt kan förstärkas ge- nom lämpligt val av nätets trádtvärsnitt i och orienteringen för tràdarna.Sàlunda kan ett romboidtvärsnitt eller trian- gulärt tvärsnitt vara lämpligt för nättrådarna, varjämte naturligtvis trådarna bör orienteras för att ge otpimal 10 15 20 25 30 455 924 verkan med avseende på frambringningen av splitter av öns- kad storlek. å Vidare bör det stå klart att de hålrum som kvarlämnas efter nätet kan fyllas med något material, exempelvis ett spräng- ämne som spränges vid granatens sprängning för att säkrare definiera den eftersträvade splitterstorleken motsvarande nätmaskornas storlek.The fracture indicating effect of the cavity pattern can be enhanced by appropriate selection of the wire cross-section of the net in and the orientation of the wires. with regard to the production of splits of the desired size. Furthermore, it should be clear that the cavities left behind by the net can be filled with some material, for example an explosive which is blasted during the explosion of the grenade to more accurately define the desired splitter size corresponding to the size of the net meshes.

Figur 2 visar en del av ett axialsnitt genom ett granathöl- je enligt uppfinningen, varvid etthàlrumsmönster etablerats i höljets vägg i motsvarighet till ett ortogonalt nät eller gitter av trådmaterial med runt tvärsnitt, vilket tràdma- terial trängt in i höljets material närmast det mot nätet svarande hàlrumsmönstret och illustreras med skrafferade linjer. Figur 3 visar ett nätbildat av trådar med romboid- format tvärsnitt, varvid nätstrukturen är inbäddad i höljes- väggen. Figur 4 visar nätstrukturen bildad av tràdma- terial med triangulärt tvärsnitt, varvid nätstrukturen har vilat på dornen, och bildat ett på höljets insida 412 syn- ligt öppet kanalmönster, som utgör brottanvisningar för höljet, varvid liksom i figur 3, det material som bildat det nätformiga brottanvisningsmönstret har införlivats i höljets material och indikeras med rutmönster.Figure 2 shows a part of an axial section through a grenade casing according to the invention, wherein a cavity pattern is established in the wall of the casing corresponding to an orthogonal net or grid of wire material with a round cross-section, which wire material penetrates the casing material closest to the net the cavity pattern and is illustrated with hatched lines. Figure 3 shows a net formed of wires with a rhomboid-shaped cross-section, the net structure being embedded in the casing wall. Figure 4 shows the net structure formed of wire material of triangular cross-section, the net structure having rested on the mandrel, and formed an open channel pattern visible on the inside of the housing 412, which constitutes breaking instructions for the housing, wherein as in Figure 3, the material forming the the reticulated fracture pattern has been incorporated into the material of the casing and is indicated by a checkerboard pattern.

Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till granat- hylsor, men det bör stå klart, att uppfinningen allmänt avser splitterkroppar, som är avsedda att vid kraftpàverkan sönderdelas i splitter av definierad storlek, exempelvis splitterplattor av den art som utnyttjas vid minor eller splitterkroppar avsedda att splittras till splitter som har jämn i förväg bestämd största storlek, så att säker- hetsavstàndet välkan fastläggas och exempelvis göras litet när det rör sig om övningsgranater, energiupptagande split- terplattor för raketvapen eller dylikt.The invention has been described above in connection with grenade shells, but it should be clear that the invention generally relates to splinter bodies which are intended to decompose in splits of defined size under the influence of force, for example splitter plates of the kind used in mines or shrapnel bodies intended to be shattered. to splinters that have an even predetermined largest size, so that the safety distance well is determined and, for example, made small when it comes to practice grenades, energy-absorbing splitter plates for rocket weapons or the like.

Claims

10 15 455 924 / P a t e n t k r a v

Powder metallurgically produced splitter body, in particular an explosive shell, characterized in that the splitter body consists of a sintered, porous powder press body (41) formed by cold isostatic pressing with a pattern of weakening zones comprising cavities, which are formed by driving off a the filling body (5) corresponding to the cavities from the compact (41) before sintering thereof, the filling body (5) material being at least partially accumulated in the pores of the compact in the vicinity of the cavities.

Sleeve according to Claim 1, characterized in that the filling body (5) is made of a material which alloys the base powder of the powder coating.

Sleeve according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the filling body (5) is copper or the like, which propagates the casing in the environment to the cavities.