EP0369543B1 - Hohlladung mit einer metallischen Auskleidung, Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung - Google Patents

Hohlladung mit einer metallischen Auskleidung, Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung Download PDF

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EP0369543B1
EP0369543B1 EP89202878A EP89202878A EP0369543B1 EP 0369543 B1 EP0369543 B1 EP 0369543B1 EP 89202878 A EP89202878 A EP 89202878A EP 89202878 A EP89202878 A EP 89202878A EP 0369543 B1 EP0369543 B1 EP 0369543B1
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double
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walled
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Cu Hai Nguyen
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Schweizerische Eidgenossenschaft
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Schweizerische Eidgenossenschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15—Hot isostatic pressing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
    • F42B1/02—Shaped or hollow charges
    • F42B1/032—Shaped or hollow charges characterised by the material of the liner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the present invention relates to a shaped charge for penetrating armor composed of layers that deflect a homogeneous shaped charge, consisting of an ammunition body with a rotationally symmetrical, ductile, metallic lining that is positively inserted into the explosive, a method for producing this lining and a device for carrying out the Manufacturing process.
  • Hollow charges have been used against tanks for a long time, which has resulted in the development of a wide variety of countermeasures.
  • the armor was built up in layers from a wide variety of materials of different densities and hardness, so that the homogeneous shaped charge jet was deflected.
  • shaped charges with a lining made of a pseudo-alloy of tungsten and copper have been developed (FR-A-2 530 800).
  • This lining is produced by powder metallurgy by sintering tungsten powder with a grain size of less than 50 ⁇ m and copper powder, the proportion of tungsten being 80% by weight.
  • sintering tungsten powder with a grain size of less than 50 ⁇ m and copper powder, the proportion of tungsten being 80% by weight.
  • such linings have a relatively low density and, particularly in the case of armored layers, have a low penetration capacity, although their deflection is less.
  • the invention is based on the object of creating a shaped charge which shows a high penetration effect in armor which deflect and / or disrupt conventional shaped charge jets.
  • the metallic lining is three-dimensional by means of hot isostatic pressing Has isotropy and whose density corresponds to at least 98% of the crystal density of the metal.
  • the object of the invention is to create a production method and a device for carrying out the method which enable the metallic lining of the shaped charge according to the invention to be produced economically.
  • the device for carrying out the manufacturing process is characterized in that the double-walled container consists of a structural steel, a light metal or a quartz glass, and has a wall thickness of 0.8 to 3.0 mm on all sides.
  • the lining of the shaped charge according to the invention has a texture-free, crystalline Structure that reaches more than 98% of the maximum possible density, the crystal density.
  • the shaped charge according to the invention has the enormous advantage that after the detonation the shaped charge beam penetrates the armor in powder form, i.e. that it has no coherence and is therefore not distracted by a layered armor.
  • the density of the beam is high; It is also possible to use materials that cannot be alloyed or are not accessible to a sintering process.
  • the manufacturing method according to the invention for the metallic linings of shaped charges also has the great advantage that shape and dimensionally accurate production is achieved with a significantly lower material expenditure than with the conventional methods.
  • the production according to the invention is also more economical and less labor-intensive. It has proven useful to shake the double-walled container when filling in the metal powder, so that a homogeneous and compact bed is obtained without gas or air pockets in the intermediate space. The encapsulated metal container is then removed by roughly unscrewing it. However, this can also be done with a laser cutter.
  • the removed lining has a very high dimensional and dimensional accuracy (near net shaping) and therefore only requires a small, usually machining rework for its installation in the ammunition body.
  • the method according to claim 3 brings about a particularly homogeneous, isotropic structure of the compact.
  • the choice of material for the double-walled container according to claim 8 is particularly suitable for hot isostatic pressing with high gas pressures and temperatures.
  • the container 1 consists of a metallic inner cone wall 7 ', a metallic outer cone wall 7' and a filler neck 8.
  • the lower edge of the inner cone wall 7 ' is flanged to the outside and welded to the outer cone wall 7' via a lower weld 9.
  • the filler neck 8 stands on an opening 10 at the tip of the outer cone wall 7 ⁇ and is welded to it via an upper weld seam 11.
  • the container 1 is either made of a light metal alloy from Al and Mn, Al and Mg, or Al, Mg and Si for a HIP temperature range up to 600 ° C, or from a commercially available structural steel, ie with less than 2% carbon, for a HIP -Temperature range from 600 ° C to 1500 ° C, or then made from a high-melting quartz glass for a HIP temperature range from 1500 ° C to 3000 ° C.
  • the thickness of the cone walls 7 'and 7 ⁇ and the filler neck 8 is the same in each case and is between 0.8 mm and 3.0 mm.
  • the wall thickness is selected so that it is on the one hand thick enough to withstand the high pressure of the hot isostatic pressure and on the other hand sufficiently thin to be able to withstand the compression of the metal powder without breaks or warping.
  • the space 12 between the cone walls 7 'and 7 ⁇ must be kept as small as possible.
  • the width of the intermediate space 12 also depends on the material of the double-walled container 1, on the filled metal powder 13 to be compressed and on its bulk density; it is, for example, 2.0 mm for structural steel and copper powder, and 3.0 mm for quartz glass and tungsten powder, corresponding to a wall thickness of 1.2 mm of the hot isostatically pressed workpiece.
  • the cone walls 7 'and 7' are deformed the most in the central area, since the end areas are fixed by the weld seams 9 and 11 and thus the width of the intermediate space 12 will hardly be reduced there.
  • a geometry-dependent safety margin is provided, which will compensate for a deformation of the cone walls 7 'and 7' occurring during hot isostatic pressing.
  • the opening angle of the double-walled container 1 will also open slightly, i.e. by about 1 °. This deformation can be taken into account by an additional widening of the intermediate space 12 or - which is preferred - by a reduction in the opening angle.
  • FIG. 3 shows a double-walled container 1 with a filler neck 8 at the lower end. This is of advantage if a proper filling and compaction on the extremities of the container 1, as here on the cone tip, is required.
  • the container 1 is vibrated, for example, by ultrasound, so that the metal powder 13 filled in is highly compressed in the entire container 1.
  • the rotationally symmetrical container 1 is compressed as little as possible during the hot isostatic pressing. This requirement can be achieved with a container closed on one side, such as the above conical shape or a cylinder shape closed on one side.
  • the conical linings produced in this way are positively inserted into an ammunition body and form with it a shaped charge, the shaped charge jet of which is inhomogeneous.
  • Such shaped charges are now particularly suitable for penetrating armor that is made up of layers of different physical properties and behavior.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlladung zur Durchdringung einer, aus einen homogenen Hohlladungsstrahl ablenkenden Schichten aufgebauten Panzerung, bestehend aus einem Munitionskörper mit einer in den Sprengstoff formschlüssig eingelegten, rotationssymmetrischen, duktilen, metallischen Auskleidung, ein Verfahren zur Herstellung dieser Auskleidung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens.
  • Hohlladungen werden seit langer Zeit gegen Panzer eingesetzt, was zur Entwicklung von verschiedenartigsten Abwehrmassnahmen zur Folge hatte. Insbesondere wurden die Panzerungen schichtartig aus den verschiedensten Materialien unterschiedlichster Dichte und Härte aufgebaut, so dass der homogene Hohlladungsstrahl abgelenkt wurde.
  • In der Folge sind Hohlladungen mit einer Auskleidung aus einer Pseudo-Legierung von Wolfram und Kupfer entwickelt worden (FR-A-2 530 800). Diese Auskleidung wird pulvermetallurgisch durch Sintern von Wolframpulver mit einer Korngrösse kleiner als 50 um und Kupferpulver hergestellt, wobei der Anteil an Wolfram 80 Gew.-% beträgt. Derartige Auskleidungen weisen als Folge des Sinterprozesses eine relativ geringe Dichte auf und zeigen insbesondere bei schichtartig aufgebauten Panzerungen ein geringes Eindringvermögen, obwohl ihre Ablenkung geringer ist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Hohlladung zu schaffen, die eine hohe Eindringwirkung in Panzerungen zeigt, welche konventionelle Hohlladungsstrahle ablenken und/oder stören.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die metallische Auskleidung mittels einer heissisostatischen Pressung eine dreidimensionale Isotropie aufweist und wobei deren Dichte wenigstens 98 % der Kristalldichte des Metalls entspricht.
  • Gleichzeitig hat die Erfindung die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die eine wirtschaftliche Herstellung der metallischen Auskleidung der erfindungsgemässen Hohlladung ermöglichen.
  • Das Herstellungsverfahren der metallischen Auskleidung ist charakterisiert durch die folgenden Merkmale:
    • es wird wenigstens ein Metall in einem Luft- oder Inertgasstrom atomisiert,
    • das resultierende Metallpulver wird in einer breiten Korngrössenverteilung gemischt,
    • das derart vorbereitete Metallpulver wird in den Zwischenraum eines rotationssymmetrischen, doppelwandigen, duktilen, hochtemperaturbeständigen Behälters mit allseitig wenigstens annähernd gleicher Wandstärke eingefüllt,
    • das eingefüllte Metallpulver und der Zwischenraum des doppelwandigen Behälters werden mit Wasserstoff gespült und/oder reduziert,
    • der doppelwandige Behälter wird verschlossen und gasdicht verkapselt,
    • der verkapselte Behälter wird allseitig mit einem erhöhten Gasdruck beaufschlagt und gleichzeitig erhitzt, so dass die heissisostatische Pressung resultiert, und
    • der verkapselte Behälter wird vom Pressling entfernt.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Behälter aus einem Konstruktionsstahl, aus einem Leichtmetall oder aus einem Quarzglas besteht, und eine allseitige Wandstärke von 0,8 bis 3,0 mm aufweist.
  • Aufgrund der dreidimensionalen Isotropie besitzt die Auskleidung der erfindungsgemässen Hohlladung eine texturfreie, kristallinische Struktur, welche mehr als 98 % der maximal möglichen Dichte, der Kristalldichte, erreicht.
  • Die erfindungsgemässe Hohlladung hat dadurch den enormen Vorteil, dass nach der Detonation der Hohlladungsstrahl pulverisiert in die Panzerung eindringt, d.h. dass er keine Kohärenz aufweist, und dadurch von einer schichtartig aufgebauten Panzerung nicht abgelenkt wird. Die Dichte des Strahls ist hoch; es können zudem Materialien verwendet werden, die nicht legierbar oder einem Sinterprozess nicht zugänglich sind.
  • Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren für die metallischen Auskleidungen von Hohlladungen hat ferner den grossen Vorteil, dass eine form- und massgenaue Fertigung mit einem wesentlich geringeren Materialaufwand als bei den herkömmlichen Verfahren erreicht wird. Die erfindungsgemässe Herstellung ist dadurch auch wirtschaftlicher und weniger arbeitsintensiv. Es hat sich dabei bewährt, den doppelwandigen Behälter beim Einfüllen des Metallpulvers zu rütteln, damit eine homogene und kompakte Schüttung ohne Gas- oder Lufteinschlüsse im Zwischenraum erhalten wird. Der verkapselte Metallbehälter wird danach durch ein grobes Abdrehen entfernt. Jedoch kann dies auch mit einem Laserschneidgerät vorgenommen werden.
  • Die entnommene Auskleidung weist eine sehr hohe Form- und Massgenauigkeit (engl. near net shaping) auf und bedarf daher nur einer geringen, meist spanabhebenden Nacharbeitung zu deren Einbau in den Munitionskörper.
  • Das Verfahren gemäss Anspruch 3 bewirkt eine besonders homogene, isotrope Struktur des Presslings.
  • Das Herstellungsverfahren gemäss den Ansprüchen 4 bis 7 hat sich in der Praxis bei metallischen Auskleidungen aus Kupfer, Tantal, Wolfram und Uran bewährt.
  • Es versteht sich jedoch, dass auch Mischungen der obengenannten Metallpulver für das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren verwendet werden können. Die Verfahrensparameter richten sich dann hauptsächlich nach dem Metall mit dem grössten Anteil im Metallpulver.
  • Die Materialauswahl für den doppelwandigen Behälter gemäss Anspruch 8 ist besonders geeignet für die heissisostatische Pressung mit hohen Gasdrücken und Temperaturen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung einer rotationssymmetrischen, duktilen metallischen Auskleidung,
    • Fig. 2 einen doppelwandigen, kegelförmigen Behälter mit oben angeordnetem Einfüllstutzen, und
    • Fig. 3 einen doppelwandigen, kegelförmigen Behälter mit unten angeordnetem Einfüllstutzen.
  • In Fig. 1 sind die einzelnen Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens für eine rotationssymmetrische, metallische Auskleidung schematisch dargestellt, und mit Grossbuchstaben bezeichnet:
    • A: Ein doppelwandiger Behälter 1 wird durch konventionelle Blechverarbeitung hergestellt, wie durch Biegen und mit einem Schweissgerät 2. Weitere Einzelheiten des doppelwandigen Behälters 1 folgen aus der nachstehenden Beschreibung zu den Figuren 2 und 3.
    • B: Ein Metallpulver, beispielsweise aus Kupfer, mit einer flachen, breiten Verteilung von Korngrössen zwischen 10 µm und 200 µm wird aus einem Füllbehälter 3 in den doppelwandigen Behälter 1 geschüttet, währenddessen der Füllbehälter 3 gerüttelt wird (durch Pfeile angedeutet). Damit wird eine möglichst hohe Fülldichte erreicht. Die üblichen Lieferungen von Metallpulvern weisen normalerweise nicht die gewünschte Korngrössenverteilung auf, so dass eine Mischung von mehreren Pulverlieferungen notwendig ist. Gegebenenfalls sind gewisse Pulverchargen vorher zu sieben, da erfahrungsgemäss eine Korngrösse von 200 µm nicht überschritten werden darf.
      Die verwendeten Metallpulver sind durch an sich bekanntes Atomisieren, in einem Luft- oder Inertgasstrom, erzeugt worden. Dadurch können die Oberflächen der Pulverkörner leicht oxidieren oder es kann Luft oder Inertgas vom Pulver eingeschlossen werden. Oxid- und Gaseinschlüsse sind jedoch für das einwandfreie Funktionieren eines Munitionssprengkörpers mit aus dem Metallpulver hergestellten, duktilen metallischen Auskleidungen unerwünscht. - Eine Reduktion oder Pulverreinigung bei oxidierbaren Metallen ist daher unumgänglich.
    • C: Das oxidierte Metallpulver wird in dem gefüllten doppelwandigen Behälter 1 durch Wasserstoffspülung (angedeutet durch Pfeile) in einem Ofen 4 während einer Stunde bei 400°C gereinigt, d.h. reduziert.
    • D: Der doppelwandige Behälter 1 wird unmittelbar darauf hermetisch verschlossen (Querpfeile), was eine weitere Oxidation oder sonstige Verschmutzung des Metallpulvers verhindert. Dazu wird das Füllrohr des doppelwandigen Behälters verpresst, abgeschnitten und zugeschweisst.
    • E: Der verschlossene doppelwandige Behälter 1 wird in einem Autoklaven 5 nach dem heissisostatischen Pressverfahren (HIP) behandelt (Einzelheiten dazu sind aus dem Artikel von P.E. Price und S.P. Kohler "Hot Isostatic Pressing of Metal Powders", Metals Handbook, Powder Metallurgy, Ed. 9. Vol. 7 (6/1984), S. 419 ff., Metals Park ASM zu entnehmen). Der Autoklav 5 ist vom Typ Graphitofen der Fa. J. Dieffenbacher GmbH & Co. mit einer Druckbeständigkeit von 350 MPa und einer Temperaturbeständigkeit von 3000°C.
    • F: Es sind der Druck und die Temperatur in ihrer zeitlichen Abhängigkeit, während der einzelnen Verfahrensschritte der heissisostatischen Pressung dargestellt, wobei die Druckkurve (p,t) ausgezogen und die Temperaturkurve (T,t) gestrichelt gezeichnet ist. Von Punkt α bei normalem Druck (po) und normaler Temperatur (To) wird mit einer Evakuierung des Autoklavs 5 angefangen (Zeitpunkt to), bis Punkt ß, (Zeitpunkt t₁), wo ein Unterdruck p₁ von 10 Pa erreicht ist. Dann wird der Autoklav 5 mit Argon gefüllt bis zum Druck p₂ von 30 MPa (Punkt γ;Zeitpunkt t₂). Von diesem Punkt an wird die Temperatur von To (Umgebungstemperatur ≈ 20°C) erhöht auf eine Temperatur T₁, die je nach Wahl des Metalles einzustellen ist (Punkt δ; Zeitpunkt t₃). Die HIP-Temperatur T₁ liegt meistens zwischen der Rekristallisationstemperatur, die angenähert die Hälfte der Schmelztemperatur beträgt, und der Schmelztemperatur des Metalles. Für Kupfer liegt T₁ zwischen 650°C und 1050°C, bevorzugt bei 800°C. Für Tantal liegt T₁ zwischen 1700°C und 2980°C, bevorzugt bei 2200°C, für Wolfram zwischen 1000°C und 1800°C, bevorzugt bei 1430°C, und für Uran zwischen 600°C und 1120°C, bevorzugt bei 850°C. Eine zu niedrige HIP-Temperatur führt zu einer unerwünschten Porosität des Werkstückes; eine zu hohe HIP-Temperatur verursacht ein unerwünschtes Wachstum von Kristalliten.
      Bei diesem Temperaturanstieg erhöht sich der Druck im Autoklav 5 durch die Ausdehnung des Gases (Gesetz von Boyle-Gay-Lussac) auf einen Druck p₃, der mindestens 100 MPa und höchstens 320 MPa betragen soll. Bevorzugt wird ein Druck p₃ von 130 MPa eingestellt. Um die Fertigungskosten gering zu halten, werden möglichst viele Werkstücke (gefüllte doppelwandige Behälter 1) gleichzeitig in dem Autoklav 5 heissisostatisch gepresst.
      Während einer gewissen Zeit (t₄ - t₃), die zwischen 1 und 6 Stunden beträgt, bevorzugt etwa 3 Std., wird die Temperatur T₁ und der Druck P₃ konstant gehalten (Punkt ε) und nachher wird wieder auf Umgebungstemperatur To abgekühlt und auf den normalen Druck po reduziert (Punkt ϑ). Die Abkühlung der in den Behältern 1 befindlichen Werkstücke soll langsam erfolgen, um allotropische Umwandlungen, insbesondere martensitische in den Schweissnähten, zu vermeiden. Diese führen sonst zu Verhärtungen und Versprödungen, was die nachfolgenden Drehoperationen erschweren und die Isotropie der hergestellten Auskleidung beeinträchtigen würde.
    • G: Nach dem heissisostatischen Pressen wird der doppelwandige Behälter 1 sowie das Übermass des Werkstückes in zwei Drehoperationen entfernt. Die erste ist ein grobes Abschruppen, wozu der Behälter 1 mit seiner Innenwand pneumatisch auf einer Drehbank eingespannt wird. Die Aussenfläche wird dann mit einem Drehstahl 6 grob abgedreht, bis die äussere Behälterwand vollständig entfernt ist. Die äussere, abgeschruppte Oberfläche des Werkstückes wird sodann eingespannt und die innere Behälterwand grob abgedreht, bis sie ebenfalls entfernt ist. Die zweite Drehoperation ist ein feines Schlichten der Oberflächen des Werkstückes. Dies ist sehr sorgfältig durchzuführen, um keine Strukturveränderungen des heissisostatisch gepressten Metalles zu bewirken. Das Entfernen des Behälters kann jedoch auch mit einem Laserschneidgerät durchgeführt werden.
      Die derart hergestellte Auskleidung für eine Hohlladung besitzt eine texturfreie, kristallinische Struktur und ist praktisch isotrop, d.h. sie besitzt in jeder beliebigen Richtung dieselben physikalischen Eigenschaften.
  • In den Figuren 2 und 3 sind für dieselben Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • In Fig. 2 ist nun der doppelwandige Behälter 1 ausführlicher dargestellt. Der Behälter 1 besteht aus einer metallischen Innenkegelwand 7′, einer metallischen Aussenkegelwand 7˝ und einem Einfüllstutzen 8. Der untere Rand der Innenkegelwand 7′ ist nach aussen umgebördelt und über einer unteren Schweissnaht 9 mit der Aussenkegelwand 7˝ verschweisst. Der Einfüllstutzen 8 steht auf einer Öffnung 10 an der Spitze der Aussenkegelwand 7˝ und ist über einer oberen Schweissnaht 11 daran angeschweisst.
  • Der Behälter 1 ist entweder aus einer Leichtmetallegierung aus Al und Mn, Al und Mg, oder Al, Mg und Si für einen HIP-Temperaturbereich bis 600°C, oder aus einem handelsüblichen Konstruktionsstahl, d.h. mit weniger als 2% Kohlenstoff, für einen HIP-Temperaturbereich von 600°C bis 1500°C, oder dann aus einem hochschmelzenden Quarzglas für einen HIP-Temperaturbereich von 1500°C bis 3000°C hergestellt. Die Dicke der Kegelwände 7′ und 7˝ und des Einfüllstutzens 8 ist jeweils dieselbe und beträgt zwischen 0,8 mm und 3,0 mm. Die Wandstärke ist so gewählt, dass sie einerseits dick genug ist, um den hohen Druck der heissisostatischen Pressung zu verkraften und andererseits genügend dünn, um ohne Brüche oder Verwerfungen die Verdichtung des Metallpulvers überstehen zu können. Um eine möglichst homogene Druckverteilung (Isostatik) zu erreichen, ist der Zwischenraum 12 zwischen den Kegelwänden 7′ und 7˝ möglichst klein zu halten. Die Breite des Zwischenraumes 12 ist zudem abhängig vom Material des doppelwandigen Behälters 1, vom zu komprimierenden eingefüllten Metallpulver 13 und von dessen Schüttdichte; sie beträgt z.B. für Konstruktionsstahl und Kupferpulver 2,0 mm, und für Quarzglas und Wolframpulver 3,0 mm, entsprechend einer Wandstärke von 1,2 mm des heissisostatisch gepressten Werkstückes.
  • Während des heissisostatischen Pressverfahrens werden die Kegelwände 7′ und 7˝ im mittleren Bereich am stärksten verformt, da die Endbereiche durch die Schweissnähte 9 und 11 fixiert sind und somit die Breite des Zwischenraumes 12 dort kaum verringert werden wird. Zudem ist eine geometrie-abhängige Sicherheitsmarge vorgesehen, die eine bei dem heissisostatischen Pressen auftretende Verformung der Kegelwände 7′ und 7˝ ausgleichen wird. Es wird sich ebenfalls der Öffnungswinkel des doppelwandigen Behälters 1 leicht öffnen, d.h. um etwa 1°. Diese Verformung kann durch eine zusätzliche Verbreiterung des Zwischenraumes 12 oder - was zu bevorzugen ist - durch eine Verringerung des Öffnungswinkels berücksichtigt werden.
  • Die Füllhöhe 14 des einzufüllenden Metallpulvers 13 wird empirisch bestimmt:
    • das Metallpulver 13 darf bei der Wasserstoffspülung nicht aus dem eigentlichen doppelwandigen Behälter 1 hinausgeblasen werden, und
    • es soll genügend verdichtetes Metallpulver bei den Extremitäten (Schweissnähte 9 und 11) vorhanden sein, damit das Werkstück nach dem heissisostatischen Pressen an diesen Stellen nicht porös wird.
  • In Figur 3 ist ein doppelwandiger Behälter 1 mit einem Einfüllstutzen 8 am unteren Ende dargestellt. Dies ist dann von Vorteil, wenn eine einwandfreie Schüttung und Verdichtung an den Extremitäten des Behälters 1, wie hier an der Kegelspitze, verlangt wird. Während der Schüttung wird der Behälter 1 z.B. durch Ultraschall gerüttelt, so dass eine hohe Verdichtung des eingefüllten Metallpulvers 13 im gesamten Behälter 1 erreicht wird.
  • Bei dem vorbeschriebenen Herstellungsverfahren ist es besonders wichtig, dass der rotationssymmetrische Behälter 1 für sich bei der heissisostatischen Pressung so wenig wie nur möglich zusammengedrückt wird. Dieses Erfordernis kann erreicht werden mit einem einseitig geschlossenen Behälter, wie der obigen Kegelform oder einer einseitig geschlossenen Zylinderform.
  • Die derart hergestellten kegelförmigen Auskleidungen sind in einen Munitionskörper formschlüssig eingelegt und bilden mit diesem eine Hohlladung, deren Hohlladungsstrahl inhomogen ist. Solche Hohlladungen sind nun besonders geeignet um Panzerungen zu durchdringen, die aus Schichten unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften und Verhalten aufgebaut sind.

Claims (8)

  1. Hohlladung zur Durchdringung einer, aus einen homogenen Hohlladungsstrahl ablenkenden Schichten aufgebauten Panzerung, bestehend aus einem Munitionskörper mit einer in den Sprengstoff formschlüssig eingelegten, rotationssymmetrischen, duktilen, metallischen Auskleidung, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Auskleidung mittels einer heissisostatischen Pressung eine dreidimensionale Isotropie aufweist und wobei deren Dichte wenigstens 98 % der Kristalldichte des Metalls entspricht.
  2. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung der Hohlladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - wenigstens ein Metall in einem Luft- oder Inertgasstrom atomisiert wird,
    - das resultierende Metallpulver (13) in einer breiten Korngrössenverteilung gemischt wird,
    - dieses Metallpulver (13) in den Zwischenraum eines rotationssymmetrischen, doppelwandigen, duktilen, hochtemperaturbeständigen Behälters (1) mit allseitig wenigstens annähernd gleicher Wandstärke eingefüllt wird (B),
    - das eingefüllte Metallpulver (13) und der Zwischenraum des doppelwandigen Behälters (1) mit Wasserstoff gespült und/oder reduziert werden (C),
    - der doppelwandige Behälter (1) verschlossen und gasdicht verkapselt wird (D),
    - der verkapselte Behälter (1) allseitig mit einem erhöhten Gasdruck beaufschlagt und gleichzeitig erhitzt wird, so dass die heissisostatische Pressung resultiert (E), und
    - der verkapselte Behälter (1) vom Pressling entfernt wird (G).
  3. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Behälter (1) mit einem Gasdruck von mindestens 100 MPa beaufschlagt und auf eine Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und der Schmelztemperatur des zu verarbeitenden Metalles erhitzt wird.
  4. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Kupfer atomisiert wird, und dass der doppelwandige Behälter (1) mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwischen 550°C und 1050°C, vorzugsweise bei 800°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
  5. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Tantal atomisiert wird, und dass der doppelwandige Behälter (1) mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwischen 1700°C und 2980°C, vorzugsweise bei 2200°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
  6. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Wolfram atomisiert wird, und dass der doppelwandige Behälter mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwischen 1000°C und 1800°C, vorzugsweise bei 1430°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
  7. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Uran atomisiert wird, und dass der doppelwandige Behälter (1) mit einem Gasdruck zwischen 100 MPa und 320 MPa, bevorzugt bei 130 MPa, beaufschlagt und auf eine Temperatur zwischen 600°C und 1120°C, vorzugsweise bei 850°C, erhitzt wird während einer Zeitdauer von 1 h bis 6 h, bevorzugt 3 h.
  8. Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Behälter (1) aus einem Konstruktionsstahl, aus einem Leichtmetall oder aus einem Quarzglas besteht, und eine allseitige Wandstärke von 0,8 bis 3,0 mm aufweist.
EP89202878A 1988-11-17 1989-11-14 Hohlladung mit einer metallischen Auskleidung, Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung Expired - Lifetime EP0369543B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH4264/88 1988-11-17
CH4264/88A CH677530A5 (de) 1988-11-17 1988-11-17

Publications (2)

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