CH628976A5

CH628976A5 - Duennwandige patronenhuelse aus stahl.

Info

Publication number: CH628976A5
Application number: CH141177A
Authority: CH
Inventors: Roy Edgar Rayle; Robert James Brey; Wilbur John Woodruff
Original assignee: Amron Corp
Priority date: 1973-03-16
Filing date: 1977-02-04
Publication date: 1982-03-31
Also published as: NL7701182A; FR2340531B3; US4041868A; NL7403310A; DE2313051A1; FR2221706A1; DE2704723A1; FR2340531A1; FR2221706B3

Description

Die Erfindung betrifft eine dünnwandige Patronenhülse aus Stahl.

Bekannte Ausführungen von Patronenhülsen für hohe

Kohlenstoff Mangan Phosphor 65 Schwefel Silizium Bor Eisen

0,18-0,23 0,80-1,10 höchstens 0,03 höchstens 0,04 höchstens 0,10 0,0005-0,003 Rest

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Der obengenannte Borstahl hat die gewünschten Eigenschaften in bezug auf die Verformbarkeit und die Härtbarkeit, um eine dünnwandige Patronenhülse herstellen zu können. Infolge des niedrigen Kohlenstoffgehaltes kann der Stahl durch Verwendung bekannter Herstellungsverfahren gezogen werden. Durch Hinzufügen von Bor wird eine ausreichende Härtbarkeit erreicht, so dass bei der Patronenhülse die gewünschten, mechanischen Eigenschaften erzielt werden können.

Der Fluss-Stahl zur Herstellung der Patronenhülse kann die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweisen:

Kohlenstoff

Mangan

Phosphor

Schwefel

Silizium

Eisen

0,30-0,50 0,80-1,10 höchstens 0,03 höchstens 0,04 höchstens 0,10 Rest

Die Patronenhülse kann mittels bekannter Verfahren durch Tiefziehen oder Kaltziehen und Glätten eines Rohlings oder Rondelle, oder einer Kombination dieser Verfahren hergestellt werden. Zur Herstellung der dünnen Wand können aufeinandergestapelte Zugringe verwendet werden, welche in Fig. 4 dargestellt sind. Wie Fig. 4 zeigt, trägt ein Zapfen 11 ein becherförmiges Arbeitsstück 12, das vorher aus einem tiefge-zogenen oder stranggepressten Rohling hergestellt wurde. Der Zapfen 11 drückt das Arbeitsstück 12 durch die Zieh Vorrichtung 13, welche eine Reihe von Zugringen 14 und 15 aufweist, die durch Abstandhalter 16 beabstandet sind. Die Anzahl der Zugringe kann von 2 bis 8, je nach der gewünschten Länge der Patronenhülse und der Länge des Zapfens, variieren. Der Abstandhalter 16 ist für ein sehr geringes Spiel ausgebildet, und zwar weniger als 0,001 mm zwischen der Innenfläche des Abstandhalters und des Arbeitsstückes.

Während der Herstellung wird das Arbeitsstück zwischen jeder Kaltbearbeitung durch Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 650 bis 760°C weichgeglüht. Da der Stahl einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist, ist eine ausgedehnte Kaltverformung zwischen dem Weichglühen möglich.

Um eine Wandung mit einer hohen Festigkeit herzustellen, ist eine Wärmebehandlung auf hohe Härtegrade im Bereich von 33 bis 45 Rockwell C nach dem Ziehen erforderlich. Um diese Härte zu erreichen, wird die Patronenhülse auf eine Temperatur im Bereich von etwa 870 bis 930°C erwärmt,

dann in einer Lauge abgekühlt und durch Wiedererwärmung auf eine Temperatur im Bereich von 260 bis 430°C gehärtet. Das Bor verbessert die Härtbarkeit derart, dass die Härte einen Wert erreicht, wie sie normalerweise nur mit bedeutend höheren Boranteilen möglich ist. Die fertig behandelte Patronenhülse hat eine Biegefestigkeit von etwa 10 500 bis 15 200 kg/cm2.

Die fertige Patronenhülse hat eine Wanddicke, die in einer Ebene A benachbart zum Radius 10 im Bereich von 0,0144 mm bis 0,0195 mm pro mm des Kalibers und in einer Ebene B in der Mitte zwischen den Enden der Patronenhülse im Bereich von 0,0123 mm bis 0,0166 mm pro mm des Kalibers liegt. Die Wanddicke in einer Ebene C am Ende der Hülse beträgt 0,102 mm bis 0,135 mm pro mm des Kalibers, und die Wanddicke in einer Ebene D am Mündungsabschnitt 4 beträgt 0,119 mm bis 0,0152 mm pro mm des Kalibers. Die grösste Wanddicke am Mündungsabschnitt ist vorgesehen, um eine ausreichende Projektilzugkraft zu erreichen.

Eine fertiggestellte Patronenhülse von 30 mm hat eine Wanddicke von etwa 0,43 bis 0,58 mm in der Ebene A, eine Wanddicke von 0,37 bis 0,50 mm in der Ebene B, eine Wanddicke von 0,30 bis 0,41 mm in der Ebene C und eine Wanddicke von 0,36 bis 0,46 mm in der Ebene D.

Nach einer Wärmebehandlung zur Herstellung einer erforderlichen Härte wird eine korrosionswiderstandsfähige Beschichtung, beispielsweise eine durch Elektroablagerung s erzeugte Zinkschicht, auf die Innen- und die Aussenfläche der Patronenhülse aufgebracht. Anschliessend wird eine die Reibung herabsetzende Beschichtung auf die Aussenfläche der Patronenhülse angebracht, um den Reibungskoeffizienten auf einen Wert unterhalb von 0,12 herabzusetzen. Die io Beschichtung kann ein Harz aus Fluorkohlenstoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, sein. Die Beschichtung auf der Aussenfläche der Patronenhülse hat zwei Funktionen.

Erstens reduziert die Beschichtung die lokalen Spannungen und eliminiert mögliche Brüche im Bereich des Radius 10 15 und dient ferner zur Herabsetzung derjenigen Kräfte, welche notwendig sind, um die Patronenhülse aus der Kammer auszuwerten.

Zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten wird eine Vorrichtung verwendet, in der eine ebene Platte unterhalb eines 20 ebenen, feststehenden Teiles hin- und hergleitet. Zum Prüfen der beschichteten Proben werden die Proben auf ebene Normplatten mit Klebstoff «Eastman 910» aufgeklebt. Das Teil mit einer Breite von 6,35 mm und einer Länge von 25,4 mm wird mit 680 kg gegen die beschichtete Probe 25 gedrückt, um dadurch eine Belastung von 431,8 kg/cm2 im Berührungsbereich zu erzielen. Die Reibungskraft wird durch eine Kraftmessdose gemessen und an einem Streifenschreiber aufgezeichnet.

Zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten wird das Teil 30 leicht gegen die beschichtete Probe gedrückt und während des Laufweges von 100 mm der hin- und hergehenden Platte aufrecht erhalten. Der Reibungskoeffizient wird aus der Gleichung

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F=jxN

berechnet, wobei F die Kraft in kg/cm2 (j, der Reibungskoeffizient, und N die Last in kg ist.

Die Kraft F wird vom Streifen abgelesen.

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Die Festigkeit der Patronenhülse ist derart ausgelegt, dass ihre Biegefestigkeit normalerweise 11 600 kg/cm2 übersteigt, so dass sichergestellt wird, dass, nach der Druckabnahme nach dem Abfeuern, ein Restspiel zwischen der Patronen-50 hülse und der Kammer entsteht. Die gebogene Fläche 9 neigt zu leichter Ausrichtung, wenn der Druck nach dem Abfeuern ausgeübt wird. Diese Fläche 9 hat die vorteilhafte Wirkung, dass die Dehnung im kritischen Bereich 10 reduziert wird, der am meisten zu Rissen bei den höchsten Beanspruchungen 55 neigt.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Form der Erfindung dargestellt, in welcher die Patronenhülse 17 einen Kopf 18, eine konische Hülse 19 und einen Mündungsabschnitt 20 mit reduziertem Durchmesser ausfweist. Der Kopf 18 ist mit 60 einer Auswurfrille 21, einer Ausnehmung 22 zur Aufnahme eines Zünders und einer Bohrung 23 ausgestattet, welche mit der Ausdehnung in Verbindung steht.

An der Innenseite ist der Kopf 18 mit einer Rille 24 versehen, die in eine gekrümmte Fläche 25 übergeht, die an einer 65 Übergangsstelle 25 an der Innenseite der Hülse 19 ausläuft. Die Aussenfläche des Kopfes ist mit einer ringförmigen Zündrille 27 versehen, um das Gewicht der Patronenhülse zu reduzieren.

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Infolge der dünnen Wand der Hülse 3, die ungefähr einem Drittel der Dicke einer herkömmlichen Patronenhülse entspricht, sowie der Rille 8, wird das Innenvolumen der Patronenhülse bedeutend erhöht, so dass sie etwa 15 bis 20% mehr Antriebsmittel aufnehmen kann als eine herkömmliche Patronenhülse, und zwar ohne dass eine nennenswerte Änderung in der äusseren Form oder der Länge der Patronenhülse entsteht. Das Innenvolumen der Ausführung nach Fig. 1 ist leicht grösser als dasjenige nach Fig. 2 und zwar infolge der Rille 8.

Risse am Umfang des Übergangs- oder Radiusbereiches 10, die bei Patronenhülsen mit dünneren Wandungen bisher s üblich waren, werden durch die Anwendung von Stahl mit hoher Festigkeit, die Ausbildung der Wand in der Nähe des Kopfes und durch die Verwendung von einer Beschichtung mit niedriger Reibung vermieden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Dünnwandige Patronenhülse aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Kopf (2,18) mit einer Ausnehmung (6,22) zur Aufnahme eines Zünders und einer dünnwandigen, konischen Hülse (1,19) besteht, die in einem offenen Mündungsabschnitt (4,20) endet, dass der Kopf (2,

18) an der Innenseite mit einer ringförmigen Rille (8,24) versehen ist, die konzentrisch zur Ausnehmung (6,22) ausgebildet ist und eine gekrümmte, divergierende, an der Hülseninnenfläche auslaufende Fläche (9,25) aufweist, und dass die Aussenfläche der Hülse (1,19) einen Reibungskoeffizienten von weniger als 0,12 aufweist.
2. Patronenhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl eine Legierung ist, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:

Kohlenstoff

Mangan

Phosphor

Schwefel

Silizium

Bor

Eisen

0,18-0,23 0,80-1,10 höchstens 0,03 höchstens 0,04 höchstens 0,10 0,0005-0,003 Rest
3. Patronenhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl eine Legierung ist, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:

Kohlenstoff

Mangan

Phosphor

Schwefel

Silizium

Eisen

0,30-0,50 0,80-1,10 höchstens 0,03 höchstens 0,04 höchstens 0,10 Rest
4. Patronenhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Kopfes einen axialen Vorsprung aufweist, und dass die ringförmige Rille (24) diesen Vorsprung umgibt.
5. Patronenhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse ( 1,19) in einer mittleren Querebene zwischen den Enden der Patronenhülse eine Dicke im Bereich von 0,0123 bis 0,0166 mm pro mm des Kalibers aufweist.
6. Patronenhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche der Hülse (1,19) eine Beschichtung zum Herabsetzen der Reibung aufweist.
7. Patronenhülse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Polytetrafluoräthylen ist.
8. Patronenhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Härte im Bereich von 33 bis 45 Rockwell C und eine Biegefestigkeit im Bereich von 10 500 bis

15 200 kg/cm2 aufweist.
9. Patronenhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1,19) in einer Querebene neben der auslaufenden Fläche (9,25) eine Dicke im Bereich von 0,0144 bis 0,0195 mm pro mm des Kalibers, in einer Querebene in der Mitte der Hülse (1,19) eine Dicke im Bereich von 0,0123 bis 0,0166 mm pro mm des Kalibers und in einer Querebene neben dem Mündungsabschnitt (4,20) eine Dicke im Bereich von 0,0102 bis 0,0135 mm pro mm des Kalibers aufweist.

Drücke aus Messing, Stahl oder Aluminium weisen am Kopf dicke Metallsektionen auf und haben Hülsen mit relativ dicken Wänden, um dem hohen Druck, normalerweise von 3500 bis 5000 kp/cm2, zu widerstehen, der beim Feuern auf-s tritt.

Infolge dieser dicken Sektionen sind diese Patronenhülsen aus Messing und Stahl relativ schwer. Patronenhülsen für Hochleistungsgewehre bestehen aus speziellen Aluminiumlegierungen, um eine ausreichende Festigkeit zu erzielen, und io sind deshalb teuer. Ausserdem treten aus Umfang im Bereich der Übergangsstelle zwischen Kopf und Hülse Brüche auf.

Zweck der Erfindung ist es, die angegebenen Nachteile zu beheben.

Es stellt sich somit die Aufgabe, eine dünnwandige Patro-is nenhülse aus Stahl zu schaffen, die für einen hohen Druck ausgelegt ist und ein Gewicht aufweist, das demjenigen einer Patronenhülse aus Aluminium ähnelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

20 Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, dass durch die Ausbildung der Rille lokale, hohe Spannungen vermieden werden und dass durch den geringen Reibungskoeffizienten die Spannungsanhäufung im Bereich des Kopfes herabgesetzt wird.

25 Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Hülse in einer mittleren Querebene zwischen den Enden der Patronenhülse eine Dicke im Bereich von 0,0123 bis 0,0166 mm pro mm des Kalibers. Daraus ergeben sich die Vorteile, dass die Wanddicke etwa V3 der Wanddicke bekannter Patronenhülsen aus Stahl 30 beträgt und dass das Innenvolumen etwa 15 bis 20% grösser ist, ohne dass die äussere Form oder Länge der Patronenhülse nennenswert geändert wird.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfin-dungsgemässen Patronenhülse anhand der Zeichnung näher 35 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Patronenhülse gemäss der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

40 Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Patronenhülse gemäss der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Werkzeuges zum Ziehen der Patronenhülse.

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In den Fig. 1 und 2 ist eine Patronenhülse 1 einer Grösse von 12 bis 40 mm mit einem Kopf 2, einem Hülsenabschnitt 3, einem Mündungsabschnitt 4 mit kleinerem Durchmesser dargestellt. Aus Fig. 1 geht hervor, dass der Kopf 2 am 50 Umfang eine Auswerferrrille 5 und eine Ausnehmung 6 zur Aufnahme eines Zünders aufweist, die mit einer axialen Bohrung 7 verbunden ist.

An der Innenseite ist der Kopf 2 mit einer relativ tiefen, ringförmigen Rille 8 versehen.

55 Der Abschnitt zwischen der Rille 8 und der Hülse 3 weist eine gekrümmte Fläche 9 mit einem Radius 10 auf.

Die Patronenhülse ist aus einem wärmebehandelten Boroder Fluss-Stahl hergestellt.

Der Borstahl hat die folgende Zusammensetzung in 60 Gew.-%: