DE102005049748A1

DE102005049748A1 - Verfahren zur Herstellung eines Penetrators

Info

Publication number: DE102005049748A1
Application number: DE102005049748A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Taal; Rene Oudelhoven; Michael Vagedes; Uta Lenz
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-04-19
Also published as: WO2007045342A1; US8580188B2; US20090169411A1; PL1940574T3; EP1940574B1; EP1940574A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Penetrators (10) aus Wolfram-Schwermetall mit hohem Wolframanteil und einem äußeren Mantel (7), der aus einem gegenüber dem Penetratorkern (6) duktileren Material besteht. DOLLAR A Zur kostengünstigen Herstellung eines derartigen Penetrators (10) schlägt die Erfindung vor, in eine an die Außenabmessungen des Penetrators (10) angepasste Pressform (1) konzentrisch eine an die Abmessungen des Penetratorkerns (6) angepasste Doppeltrichtereinfüllvorrichtung einzubringen. Während in dem Innenrohr (3) eine erste wolframhaltige Pulvermischung mit hohem Wolframanteil zur Herstellung des Penetratorkerns (6) eingefüllt wird, wird in den zwischen der Außenwand des Innenrohres und der Innenwand der Pressform (1) befindlichen ringförmigen Raum eine zweite wolframhaltige Pulvermischung mit gegenüber der ersten Pulvermischung geringerem Wolframanteil (etwa zwischen 85% und 91%) eingebracht. Nach Entfernen des Innenrohres (3) aus der Pressform (1) erfolgt dann in an sich bekannter Weise das zur Herstellung des Penetrators (10) erforderliche Pressen der Pulvermischung, das Sintern, das Kaltumformen des Presskörpers und schließlich das Endbearbeiten des Penetratorrohlings.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Penetrators mit einem Penetratorkern aus Wolfram-Schwermetall (WSM) mit hohem Wolframanteil und einem äußeren Mantel, der aus einem gegenüber dem Penetratorkern duktileren Material besteht.
Penetratoren aus einer Wolfram-Schwermetall-Legierung besitzen üblicherweise einen hohen Wolframanteil (90 bis ca. 97 Gew.-%), da diese Werkstoffe aufgrund ihrer hohen Massen gute Penetrationsleistungen bei senkrechtem Aufprall auf einfache gepanzerte Ziele besitzen. Allerdings führt der hohe Wolframanteil zu einer Versprödung des Werkstoffes, so dass es bei schräg angeordneten Zielen sowie bei Mehrplattenzielen häufig bereits vor Durchdringen des Zieles zu einem Auseinanderbrechen des Penetrators kommt. Die kinetische Energie der dabei entstehenden relativ kurzen Bruchstücke reicht aufgrund ihrer geringen Masse in der Regel nicht aus, um die verbleibende(n) Zielplatte(n) zu durchdringen.
Die Sprödigkeit bekannter WSM-Penetratoren nimmt häufig noch dadurch zu, dass bei der mechanischen Bearbeitung, beispielsweise durch Drehen oder Schleifen, Anrisse der oberflächennahen Wolframkörner auftreten, die im Belastungsfall dann durch Rißfortpflanzung zu einem frühzeitigen Versagen des jeweiligen Penetrators führen können.

Aus der DE 41 13 177 C2 ist es bekannt, zur Erhöhung der Festigkeit von mechanisch bearbeiteten Penetratoren die äußeren Wolfram-Schichten des jeweiligen in seiner Geometrie endbearbeiteten Penetrators durch Ätzen zu entfernen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch ein derartiges Abätzen der äußeren Wolfram-Schichten die Kerbschlagzähigkeit des entsprechenden Penetrators wesentlich (d.h. bis zu 20 %) erhöht wird.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist allerdings, dass Säuren verwendet werden müssen, die anwendungs- und umweltunfreundlich sind. Außerdem ist die Herstellung derartiger Penetratoren relativ aufwendig, weil durch den Ätzvorgang die vorgegebenen Maße des Penetrators nicht beeinflusst werden dürfen.

Aus der DE 40 16 051 C2 ist ferner ein Penetrator bekannt, bei dem ein z.B. aus Wolfram-Schwermetall bestehender bruchempfindlicher Penetratorkern mittels einer duktilen Hülle geschützt wird. Hierzu wird die z.B. aus Stahl bestehende duktile Hülle nach Fertigung des Wolframkerns durch Druckwalzen formschlüssig auf den Penetratorkern aufgebracht. Auch dieses bekannte Verfahren ist relativ zeit- und kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber vergleichbaren bekannten Verfahren einfacheres Verfahren zur Herstellung eines Penetrators mit sprödem Penetratorkern und duktilem Mantel anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, in eine an die Außenabmessungen des Penetrators angepasste Pressform konzentrisch eine an die Abmessungen des Penetratorkerns angepasste Doppeltrichtereinfüllvorrichtung einzubringen. Während in dem Innenrohr eine erste wolframhaltige Pulvermischung mit hohem Wolframanteil (90-99 Gew.%) zur Herstellung des Penetratorkerns eingefüllt wird, wird in den zwischen der Außenwand des Innenrohres und der Innenwand der Pressform befindliche ringförmige Raum eine zweite wolframhaltige Pulvermischung mit gegenüber der ersten Pulvermischung geringerem Wolframanteil (etwa zwischen 83 % und 91 %) eingebracht. Nach Entfernen des Innenrohres aus der Pressform erfolgt dann in an sich bekannter Weise das zur Herstellung des Penetrators erforderliche Pressen der Pulvermischung, das Sintern, das Kaltumformen des Presskörpers und schließlich das Endbearbeiten des Penetratorrohlings.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Penetrator mit einem Kern hoher Dichte und zähem kraftschlüssig mit dem Penetratorkern verbundenen äußeren Mantel erzeugt, wobei der äußere Mantel ein Brechen bei schrägem Zielaufprall verhindert. Die Herstellung einer separaten Hülle und ein aufwendiges Befestigen einer derartigen Hülle an dem Penetratorkern, wie im Falle der vorstehend erwähnten DE 40 16 051 C2 , kann entfallen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat sich als erste wolframhaltige Pulvermischung eine Mischung mit 95 Gew.-% Wolfram und einem Rest aus Nickel- und Kobaltpulver im Gewichtsverhältnis 9:1 erwiesen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ergab sich als zweite wolframhaltige Pulvermischung in vorteilhafter Weise eine Mischung von 87 Gew.-% Wolfram und einem Rest aus Nickel- und Kobaltpulver, ebenfalls im Gewichtsverhältnis 9:1.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Form zur Herstellung eines Penetratorrohlings mit darin enthaltenen Pulvermischungen und
2 einen Längsschnitt eines Teiles des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Penetrators.
In 1 ist mit 1 eine an die Außenabmessungen des herzustellenden Presslings angepasste Pressform aus Kunststoff bezeichnet, in der konzentrisch eine Doppeltrichtereinfüllvorrichtung eingebracht ist. Das Innenrohr 3 und die Doppeltrichter 2 sind vorzugsweise aus Edelstahl und weisen eine Wandstärke von ca. 1 mm auf. Der zwischen der Pressform 1 und dem Innenrohr 3 befindliche ringförmige Raum besitzt einen Wandabstand von etwa 1/8 des Innendurchmessers. Beide konzentrischen Trichter sind im konischen Bereich mit Hilfe von Querstreben verbunden.
In das Innenrohr 3 wird eine erste wolframhaltige Pulvermischung 4 mit einem Wolframanteil von 95 Gew.-% und einem Rest aus Nickel- und Cobaltpulver im Gewichtsverhältnis 9:1 eingebracht. Anschließend wird in den ringförmigen Raum eine zweite wolframhaltige Pulvermischung 5 mit einem Wolframanteil von 87 Gew.-% und ebenfalls einem Rest aus Nickel- und Cobaltpulver im Gewichtsverhältnis 9:1 eingebracht.
Nach dem Einbringen der Pulvermischungen 4 und 5 wird die Doppeltrichtereinfüllvorrichtung aus der Pressmatrix 1 entfernt und anschließend die gesamte Pulvermischung nach einer z.B. durch Rütteln bewirkten Vorverdichtung hydrostatisch komprimiert. Anschließend wird dann der Pressling entsprechend den gewünschten Spezifikationen des ferti gen Penetrators in an sich bekannter Weise gesintert, wärmebehandelt, kaltumgeformt, warm ausgelagert und dann durch ein spanendes Verfahren endbearbeitet, wie beispielsweise aus US 3,979,234 bekannt.
2 zeigt den Längsschnitt eines Teiles des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Penetrators 10. Dabei sind mit 6 der aufgrund des hohen Wolframanteiles relativ spröde Penetratorkern und mit 7 der aufgrund des geringeren Wolframanteiles wesentlich duktilere äußere Mantel mit Gewinde bezeichnet.
Zwischen dem Penetratorkern 6 und dem äußeren Mantel 7 ergibt sich ein Übergangsbereich 8 mit einer bevorzugten Dicke zwischen 25µm und 200µm, der eine gute Haftung zwischen dem Kern 6 und dem Mantel 7 gewährleistet. Der zähe Mantel 7 wird bevorzugt im spitzenseitigen Bereich beispielsweise durch spanabhebende Bearbeitung entfernt, so dass sie Spitze aus einem Kernwerkstoff besteht und beim Zielaufprall spröde bricht, wodurch immerscharfe Anbeißkanten entstehen, die ein gutes Anbeißverhalten gewährleisten.

1: Pressmatrix (kunststoff)
2: Doppeltrichter (Edelstahl)
3: Innenrohr (Edelstahl)
4: Kernpulvermischung
5: Randpulvermischung
6: spröder Penetratorkern
7: duktiler Penetratormantel (mit Gewinde)
8: Übergangsbereich Kern -Mantel
10: Penetrator

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Penetrators (10) aus Wolfram-Schwermetall mit hohem Wolframanteil und einem äußeren Mantel (7), der aus einem gegenüber dem Penetratorkern (6) duktileren Material besteht, wobei das Zwischenprodukt ein Pulvergemisch ist, dass gepresst, gesintert, kaltumgeformt etc. und dann endbearbeitet wird, mit den Merkmalen: a) in eine an die Außenabmessungen des Penetrators (10) angepasste Pressmatrix (1) wird konzentrisch ein an die Abmessungen des Penetratorkerns (6) angepasstes dünnwandiges Innenrohr (3) eingebracht und mit einer ersten wolframhaltigen Pulvermischung (4) mit einem Wolframanteil zwischen 90 Gew.-% und 97 Gew.-% gefüllt; b) der zwischen der Außenwand des Innenrohres (3) und der Innenwand der Pressmatrix (1) befindliche ringförmige Raum wird mit einer zweiten wolframhaltigen Pulvermischung (5) gefüllt, deren Wolframanteil zwischen 85 Gew.-% und 91 Gew.-% liegt; c) anschließend wird die Doppeltrichtereinfülleinrichtung aus der Pressmatrix (1) entfernt und das gesamte Pulvergemisch weiterverarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste wolframhaltige Pulvermischung (4) 95 Gew.-% Wolfram enthält und der Rest der Pulvermischung aus Nickel- und Kobaltpulver besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite wolframhaltige Pulvermischung (5) 87 Gew.-% Wolfram enthält und der Rest der Pulvermischung aus Nickel- und Kobaltpulver besteht.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nickel- und Kobaltpulver in der ersten und/oder zweiten wolframhaltigen Pulvermischung (4, 5) ein Gewichtsverhältnis zwischen 2:1 und 10:1, vorzugsweise 9:1 aufweisen.