DE1093716B - Verfahren zur Herstellung von lunkerfreien, homogenen, feinkristallinen Gusskoerpernaus organischen Verbindungen, insbesondere aus Sprengstoffen oder Treibmitteln - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von lunkerfreien, homogenen, feinkristallinen Gußkörpern aus organischen Verbindungen, insbesondere aus Sprengstoffen oder Treibmitteln Beim Gießen von organischen Verbindungen in Formen wird häufig die Bedingung gestellt, daß die hergestellten Gußkörper lunkerfrei und feinkristallin sein sollen. Die Einhaltung dieser Bedingungen ist insbesondere beim Füllen von Geschossen, z. B. Granaten oder Sprengkörpern, notwendig, da dadurch die Abschußsicherheit, die Schwerpunktslage des Geschosses und die Wirkung am Ziel beeinflußt werden. Ebenso bedeutsam sind Lunkerfreiheit und feinkristallines Gefüge bei gegossenen Treibladungen, beispielsweise solchen für Raketen, da sich sonst entweder die brennende Oberfläche plötzlich vergrößert oder die Ladungskörper möglicherweise zerbrechen und gefährliche Drucksteigerungen entstehen.
• Lunker sind Hohlräume, die sich beim Erstarren von Schmelzen bilden und ihre Ursache in der Volumenkontraktion beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand haben. Die Lunker ziehen sich von der Oberfläche der Schmelze in der Nähe der Eingußöffnung entweder trichterförmig in das Innere, oder sie stellen auch häufig abgeschlossene Hohlräume dar, wenn die Schmelze an der Oberfläche oder in Barunterliegenden Schichten eine feste Kruste bildet, bevor der Erstarrungsvorgang im Innern abgeschlossen ist.
• Man hat schon verschiedene Maßnahmen angewendet, um Lunkerbildung zu vermeiden. Durch eine geeignete Temperaturführung, z. B. durch Einführung eines Heizstabes, der dann langsam herausgezogen wird, kann man erreichen, daß die Schmelze in den oberen Schichten zunächst flüssig gehalten und die Volumenkontraktion im Innern durch Nachfließen ausgeglichen wird. Häufig bilden sich aber gerade bei einer durch Erwärmung erreichten schichtenweisen Erstarrung grobe Kristalle, die ebenfalls wieder unerwünscht sind. Man hat deshalb auch versucht, durch einfaches Rühren und Stochern von Hand die Bildung von Lunkern und groben Kristallen zu vermeiden, und die dabei entstehenden trichterförmigen Vertiefungen durch Nachgießen von Schmelze ausgefüllt. Ein solches Vorgehen bedingt einen erheblichen manuellen Aufwand, so daß man weiter vorgeschlagen hat, durch geeignete Vorrichtungen, wie z. B. durch Exzenter- oder Magnetrüttler, die Gußformen während des Erstarrungsvorganges in Vibration zu versetzen, um die Bildung von groben Kristallen zu verhindern. Zusätzlich hat man hierbei auch heizbare Gießtrichter verwendet, um die Schmelze im Bedarfsfall an ihrer Oberfläche flüssig zu halten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Rütteln zwar eine Verbesserung des Gefüges der Gußkörper mit sich bringt, aber diese noch nicht in allen Fällen völlig befriedigt.
• Es wurde nun gefunden, daß man die Wirkung des Rüttelns entscheidend verbessern kann, wenn man in die Gußformen einen oder mehrere Vibrationskörper oder -stäbe beweglich einsetzt, z. B. einhängt, die ohne eigenen Antrieb durch die Vibration der Form in Bewegung geraten und durch einen Rühr- und Reibeffekt besonders viele Kristallisationskeime schaffen. Ein solches Verfahren ist dann besonders einfach und wirkungsvoll zu gestalten, wenn man beim Füllen der Formen oder Geschosse Einfülltrichter, die sogenannten Füllschrauben, verwendet, die mittels Gewinde auf z. B. Granaten aufgesetzt werden und eine in deren Inneres reichende zylindrische Verlängerung besitzen. Nach der Erstarrung werden die Füllschrauben wieder abgedreht, wobei dann eine z. B. für die Übertragungsladung vorgesehene zylindrische Aussparung in dem Gußkörper entsteht. Diese Vibrationsstäbe ordnet man zweckmäßig locker mittels einer Brücke oder eines Steges in der Füllschraube an. Da Hohlräume in der Füllschraube ohne Belang sind, beeinträchtigen die ',#'ibrationsstäbe nicht die Homogenität des Gusses, sofern man dafür Sorge trägt, daß sie nicht über den zylindrischen Teil hinausragen. Arbeitet man ohne Füllschrauben, so kann der notwendige Raum für die Übertragungsladung hinterher durch Ausbohren oder Ausdrehen geschaffen werden. In diesem Falle kann man die Vibrationsstäbe direkt in die Formen einhängen, wobei sie sich nur in dem Teil des Gusses bewegen dürfen, der später ausgehöhlt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ohne weiteres eine zusätzliche Heizung zum Zwecke der "Temperaturführung anordnen. -Man kann z. B. die Füllschraube mit Dampf oder elektrisch heizen. Besonders vorteilhaft und technisch einfach ist es, auf die Oberfläche der Schmelze Wärmestrahlung, z. B. Infrarot- oder Lichtstrahlung, einwirken zu lassen. Zweckmäßig stellt man die Stärke und Zeitdauer der Bestrahlung in der Weise ein, daß die Erstarrung von unten und den Seiten nach dem Inneren fortschreitet, die Schmelze in der Nähe der Oberfläche bzw. in der Füllschraube jedoch flüssig bleibt und unter Absinken des Niveaus in das Innere nachfließen kann.
• Die richtige Temperaturführung beim Erstarren der Schmelze kann durch Kühlung der Gießform unterstützt werden. Man kann je nach den Gegebenheiten dafür z. B. Luft- oder Wasserkühlung verwenden, doch ist bei langgestreckten Formen darauf zu achten, daß nicht durch zu starke Kühlung eine Brückenbildung unter der flüssig gehaltenen Oberfläche eintritt.
• Schließlich können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch noch zusätzliche Maßnahmen, wie Gießen von halberstarrten Schmelzen od. dgl., zur Anwendung kommen.
• Das Verfahren bewährt sich beim Gießen von vielen organischen Verbindungen, z. B. bei Wachsen, Paraffinen, Stearin, Nitroverbindungen u. a. m. Von besonderer Bedeutung ist es bei der Herstellung von Gußfüllungen aus Trinitrotoluol und Gemischen desselben mit anderen Stoffen, wie Trinitrocyclotrimethylentriamin, Ammoniumnitrat, Metallpulvern, z. B. Aluminiumpulver od. dgl.
• Im folgenden wird an Hand der Zeichnung ein Beispiel gegeben: Auf eine Granate vom Kaliber 8,8 cm, die an ihrem oberen, offenen Ende ein Gewinde trägt, wird eine trichterförmige Füllschraube 1 aufgesetzt, wie sie die Abb. 1 und 2 im Schnitt bzw. in der Draufsicht zeigen. Quer über ihre obere Öffnung ist eine Brücke 2 befestigt, in deren Bohrung 3 ein Vibrationsstab 4 leicht beweglich eingesteckt ist. Die Granate wird in einen offenen Wasserkasten eingesetzt, der auf einem federnden, mit einem Fliehkraftrüttler versehenen Vibriergestell befestigt ist. Nun gießt man in die Granate eine Schmelze von Trinitrotoluol, die zweckmäßig schon eine gewisse Menge an erstarrtem Produkt enthält, so hoch ein, daß die Oberfläche des Schmelzgutes im trichterförmigen Teil der Füllschraube steht. Man setzt dann die Vibrationseinrichtung in Gang und bestrahlt gleichzeitig die Füllschraube mit einer entsprechend starken Infrarotlampe. Zur Beschleunigung des Erstarrungsvorganges füllt man in den Kasten so hoch Wasser ein, daß die Granate etwa zur Hälfte eintaucht. Durch die Bestrahlung wird das Trinitrotoluol im Innern der Füllschraube flüssig gehalten, während der \'ibrationsstab 4 von den an der Wandung sich absetzenden Kristallschichten Impfkeime ablöst. Nach einiger Zeit ist das Innere der Granate feinkristallin und lunkerfrei erstarrt, so daß man die Lampe löschen kann. Nach dem völligen Erstarren wird die Füllschraube abgedreht.
• Bei entsprechend dimensionierter Einrichtung können in einem Kasten auch mehrere Granaten gleichzeitig gefüllt werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von lunkerfreien, homogenen, feinkristallinen Gußkörpern aus organischen Verbindungen zum Füllen von Geschossen, Patronen, Sprengkörpern oder Herstellung von geformten Treibsätzen und sonstigen pyrotechnischen Sätzen, bei dem die Schmelzen bzw. die die Schmelzen enthaltenden Formen während des Erstarrungsvorganges gerüttelt oder in Vibration gebracht und in die Schmelze eintauchende Körper in Gestalt von Stäben od. dgl. vorgesehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchkörper frei beweglich angeordnet werden, wobei die oberen Schichten der Schmelze so lange flüssig gehalten werden, bis die Volumenkontraktion im Innern durch Nachfließen der Schmelze ausgeglichen ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vibrationskörper oder -stäbe in die sogenannten Füllschrauben einsetzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gußformen während der Erstarrung kühlt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch zusätzliche Heizung die oberen Schichten der Schmelze so lange flüssig gehalten werden, bis die Volumenkontraktion im Innern durch Nachfließen der Schmelze ausgeglichen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften N r. 286 703, 724 226; französische Patentschriften Nr. 866 968, 808 489.