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DE10111111A1 - Method of making a plate armored against shelling and splinters - Google Patents

Method of making a plate armored against shelling and splinters

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Abstract

The invention relates to a method for producing an armoured plate against bombardment and splinters, from a metal support plate, in particular consisting of titanium or a titanium alloy, to which a protective layer consisting of a hard material, in particular Al2O3, TiO2, TIN or TIC or mixtures thereof adheres. The hard material is applied as heated particles, using a high-speed coating process, to the support plate, which has preferably been pre-formed into a shaped component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer gegen Beschuß und Splitter gepanzerten Platte aus einer metallenen Trägerplatte, auf der eine Schutzschicht aus einem Haftstoff unter Anwendung von Wärme festhaftend aufgebracht wird.The invention relates to a method for producing a armored plate against shelling and splinters from a metal carrier plate, on which a protective layer is made an adhesive using heat is applied.

Verfahren zum Herstellen von gepanzerten Platten dieser und auch ähnlicher Art sind bekannt. Solche Platten dienen zur Verkleidung von Fahrzeugen oder als tragbare Schutzschilde oder dergleichen für Personen. Die metallene Trägerplatte kann aus Stahl oder einem Leichtmetall, insbesondere Titan, bestehen. Titan als leichtgewichtiger Werkstoff wird als Trägerplatte bevorzugt, weil es bei den vorgenannten Anwendungsgebieten auf ein geringes Gewicht ankommt. Hinzu kommt, daß ein Blech aus Titan eine hohe Duktilität hat, was sich vorteilhaft hinsichtlich des Aufprallschutzes insofern auswirkt, als es die hohe kinetische Energie von Geschossen oder Splittern zumindest teilweise durch entsprechende Verformung der Platte absorbiert. Process for making armored plates of them and also of a similar kind are known. Such records serve to cover vehicles or as portable Protective shields or the like for people. The metal carrier plate can be made of steel or a Light metal, especially titanium, exist. Titan as lightweight material is used as the carrier plate preferred because it is in the aforementioned Areas of application where light weight matters. In addition, a sheet made of titanium has a high ductility has what is advantageous in terms of Impact protection insofar as it affects the high kinetic energy from projectiles or fragments at least partially by corresponding deformation of the Plate absorbed.  

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen einer gegen Beschuß und Splitter gepanzerten Platte (EP 0322 719 A1) werden vorgefertigte Hartstoffkacheln verwendet, die der Form der Trägerplatte angepaßt sind. Diese Hartstoffkacheln können auf verschiedene Art und Weise mit der Trägerplatte verbunden werden, z. B. durch Kleben, Löten, Schweißen oder durch mechanische Befestigungsmittel. Es versteht sich, daß die Herstellung einer solchen gepanzerten Trägerplatte wegen der Vielzahl der einzeln zu befestigenden Hartstoffkacheln aufwendig ist.In a known method for producing a counter Shelling and splinter armored plate (EP 0322 719 A1) prefabricated hard material tiles are used, which the Shape of the support plate are adapted. This Hard material tiles can be done in different ways be connected to the support plate, e.g. B. by gluing, Soldering, welding or by mechanical Fasteners. It is understood that the manufacture such an armored support plate because of the variety of the individually fixable hard material tiles is complex is.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (US-PS 3 804 034) sind auf einer Trägerplatte aus Reintitan verschiedene Schichten aufgebracht, von denen die äußere Schicht ausschließlich aus Hartstoff besteht, während die darunter liegenden Schichten aus Hartstoff und einem zunehmenden Anteil aus Titan bestehen. Die Herstellung eines solchen Schichtaufbaus erfolgt in der Weise, daß auf eine in eine Form eingebrachte Trägerplatte die verschiedenen Pulverschichten aufgebracht werden. Anschließend wird dieser in die Form eingebrachte Schichtaufbau unter Anwendung von Wärme mit Temperaturen von über 1000°C druckbeaufschlagt (Heißpressen). Wegen der an der Trägerplatte aus Reintitan angrenzenden, einen hohen Titananteil enthaltenden unteren Pulverschicht entsteht dabei eine fest haftende Verbindung zwischen der Trägerplatte und der Hartstoffbeschichtung. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die aufwendige Herstellung, die gleichzeitig hohe Preßkräfte und hohe Temperaturen verlangt. Hinzu kommt, daß für unterschiedlich geformte Trägerplatten unterschiedliche Formen bereitgestellt sein müssen. Sehr großflächige Formbauteile sind so kaum herstellbar.Another known method (U.S. Patent 3,804,034) are different on a carrier plate made of pure titanium Layers applied, the outer layer of which consists exclusively of hard material, while the underlying layers of hard material and a increasing proportion consist of titanium. The production Such a layer structure takes place in such a way that on a carrier plate placed in a mold different layers of powder can be applied. Then it is placed in the mold Layer structure using heat with temperatures pressurized at over 1000 ° C (hot pressing). Because of of those adjacent to the pure titanium carrier plate, one lower titanium layer containing a high proportion of titanium this creates a firmly adhering connection between the Carrier plate and the hard material coating. adversely in this process, the complex manufacture is the high press forces and high temperatures at the same time required. Add to that for differently shaped Carrier plates can be provided in different shapes  have to. There are hardly any very large molded parts produced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer gepanzerten Platte der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit vergleichsweise geringem verfahrenstechnischem Aufwand das Aufbringen der Schutzschicht aus Hartstoff auf einer Trägerplatte auch bei unterschiedlichen Formen der Trägerplatte ermöglicht. Darüber hinaus soll sich eine sehr gute Verbindung zwischen der Schutzschicht aus Hartstoff und der metallenen Trägerplatte ergeben, die eine geringfügige nachträgliche Umformung der gepanzerten Platte zuläßt, ohne daß dabei die Schutzschicht abplatzt.The invention has for its object a method to make an armored plate of the beginning mentioned type to create that with comparative low procedural effort the application of Protective layer made of hard material on a carrier plate too allows for different shapes of the carrier plate. In addition, there should be a very good connection between the protective layer of hard material and the metal support plate result in a slight permits subsequent reshaping of the armored plate, without the protective layer flaking off.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Hartstoff mittels eines Hochgeschwindigkeitsbeschichtungsverfahrens als erwärmte Partikel aufgebracht wird.This task is initiated in a procedure mentioned type in that the hard material by means of a high speed coating process as heated particles is applied.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß es für eine gute Haftung der Schutzschicht an der Trägerplatte und einen guten inneren Zusammenhalt der Schutzschicht darauf ankommt, daß der Hartstoff in Partikelform - sei es, daß er als Pulver vorliegt, sei es, daß er beim Auftragen in Partikel zerlegt wird - unter gleichzeitiger Anwendung von Wärme und hoher kinetischer Energie aufgebracht wird, ohne daß dafür auch eine hohe Erwärmung der metallenen Trägerplatte nötig ist. Im Ergebnis erhält man dann eine diffusionsfreie, vollflächige formschlüssige Verbindung zwischen der Schutzschicht und der Trägerplatte, da diese an ihrer Oberfläche eine für den Formschluß günstige, natürliche rauhe Mikrostruktur hat. Diese Mikrostruktur reicht für die formschlüssige dauerhafte Verbindung aus, die auch eine geringfügige Verformung der gepanzerten Platte erlaubt, ohne daß Teile der Schutzschicht abplatzen. Diese Eigenschaft wirkt sich auch vorteilhaft bei einem Mehrfachbeschuß ein- und desselben Bereichs der gepanzerten Platte aus.The invention is based on the finding that it is for a good adhesion of the protective layer to the carrier plate and good internal cohesion of the protective layer on it arrives that the hard material in particle form - be it that it is in powder form, be it that when applied in Particle is broken down - with simultaneous use of heat and high kinetic energy, without high heating of the metal Carrier plate is necessary. The result is then one Diffusion-free, full-surface positive connection between the protective layer and the carrier plate, since this on its surface a favorable form fit  has natural rough microstructure. This microstructure is sufficient for the positive permanent connection, which is also a slight deformation of the armored Plate allowed without parts of the protective layer flake off. This property also has an advantageous effect with multiple bombardment of one and the same area of the armored plate.

Da eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte gepanzerte Platte aber nur eine geringfügige nachträgliche Umformung erlaubt, wird in den Fällen, in denen die Platte ein Formbauteil sein soll, die Trägerplatte vor ihrer Beschichtung umgeformt.Since a manufactured according to the inventive method armored plate but only a minor one subsequent forming is permitted, in cases in which the plate should be a molded part, the Formed carrier plate before coating.

Für das Hochgeschwindigkeitsbeschichtungsverfahren eignen sich verschiedene Verfahren, insbesondere das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) oder das Hochgeschwindigkeitsdetonationsverfahren, insbesondere das D-Gun-Verfahren. Beim bekannten HVOP liegt die Partikeltemperatur zwischen ca. 400°C und ca. 3000°C und die Partikelauftreffgeschwindigkeit zwischen ca. 400 m/s und ca. 700 m/s, während sie beim bekannten D-Gun- Verfahren zwischen ca. 500°C und ca. 2500°C und zwischen ca. 625 m/s und ca. 800 m/s liegen. Es versteht sich, auch andere Verfahren mit ähnlichen Partikeltemperaturen und Partikelgeschwindigkeiten geeignet sind.Suitable for the high-speed coating process different procedures, especially that High speed flame spraying (HVOF) or that High speed detonation methods, in particular the D-Gun process. The well-known HVOP is Particle temperature between approx. 400 ° C and approx. 3000 ° C and the particle impact speed between approx. 400 m / s and about 700 m / s, while in the well-known D-Gun Process between approx. 500 ° C and approx. 2500 ° C and between approx. 625 m / s and approx. 800 m / s. It goes without saying other processes with similar particle temperatures and particle speeds are suitable.

Sofern das Einsatzgebiet der gepanzerten Platte neben einem hohen Schutz gegen Beschuß und Splitter auch ein geringes Gewicht erforderlich macht, kann die Trägerplatte, wie an sich bekannt, aus Reintitan oder einer Titanlegierung bestehen. Der Einsatz einer solchen Trägerplatte bringt dann den weiteren Vorteil mit sich, daß beim Beschuß der gepanzerten Platte diese wegen der Verformbarkeit der Trägerplatte energiedissipierend wirkt. Als Titanlegierung eignet sich insbesondere Ti- 6Al-4V.If the area of application of the armored plate next to a high level of protection against shelling and splinters light weight, the Backing plate, as known per se, from pure titanium or a titanium alloy. The use of such  Carrier plate then has the further advantage that when the armored plate is fired at, because of the Deformability of the carrier plate with energy dissipation acts. As a titanium alloy, Ti 6Al-4V.

Das Dickenverhältnis zwischen der metallenen Trägerplatte insbesondere aus Titan oder einer Titanlegierung und der Schutzschicht aus Hartstoff sollte im Bereich zwischen 2 : 1 bis 5 : 1 liegen.The thickness ratio between the metal carrier plate in particular made of titanium or a titanium alloy and the Protective layer of hard material should be in the area between 2: 1 to 5: 1.

Vorzugsweise wird für die Schutzschicht ein Hartstoff mit über die Dicke unterschiedlicher Härte verwendet, wobei insbesondere die Härte der Schutzschicht an deren Oberfläche am größten ist und in Richtung der Trägerschicht abnimmt. Verfahrenstechnisch am einfachsten läßt sich eine solche Schutzschicht aufbauen, wenn sie aus mehreren Einzelschichten unterschiedlicher Härte besteht. Als Hartstoff werden vorzugsweise Al2O3, TiO2, TIN, TIC oder Mischungen daraus verwendet.A hard material with a hardness that varies over the thickness is preferably used for the protective layer, the hardness of the protective layer in particular being greatest on its surface and decreasing in the direction of the carrier layer. In terms of process engineering, such a protective layer is easiest to build up if it consists of several individual layers of different hardness. Al 2 O 3 , TiO 2 , TIN, TIC or mixtures thereof are preferably used as the hard material.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen einer gegen Beschuß und Splitter gepanzerten Platte aus einer metallenen Trägerplatte, auf der eine Schutzschicht aus einem Hartstoff unter Anwendung von Wärme festhaftend aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartstoff mittels eines Hochgeschwindigkeitsbeschichtungsverfahrens als erwärmte Partikel aufgebracht wird.1. A method for producing a plate armored against shelling and splinters from a metal carrier plate, on which a protective layer of a hard material is applied using heat, characterized in that the hard material is applied as heated particles by means of a high-speed coating process. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte vor ihrer Beschichtung in ein Formbauteil umgeformt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the carrier plate before coating in a Molded part is formed. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochgeschwindigkeitsbeschichtungsverfahren ein Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the high speed coating process is a high speed flame spraying (HVOF). 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochgeschwindigkeitsbeschichtungsverfahren ein Hochgeschwindigkeitsdetonationsverfahren (z. B. das D-Gun-Verfahren) ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the high speed coating process a high-speed detonation process (e.g. the D-Gun process). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte aus Reintitan oder einer Titanlegierung besteht. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized that the carrier plate made of pure titanium or a titanium alloy.   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Titanlegierung Ti-6Al-4V verwendet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that Ti-6Al-4V is used as the titanium alloy. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hartstoff für die Schutzschicht mit über ihre Dicke unterschiedlicher Härte verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized that a hard material for the Protective layer with different over its thickness Hardness is used. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Schutzschicht an deren Oberfläche am größten ist und in Richtung Trägerschicht abnimmt.8. The method according to claim 7, characterized in that that the hardness of the protective layer on its surface is largest and decreases towards the carrier layer. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus mehreren Einzelschichten unterschiedlicher Härte aufgebaute Schutzschicht verwendet wird.9. The method according to claim 8, characterized in that one from several individual layers protective layer of different hardness is used. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Hartstoff Al2O3, TiO2, TiN, TiC oder Mischungen daraus verwendet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that Al 2 O 3 , TiO 2 , TiN, TiC or mixtures thereof is used as the hard material. 11. Verwendung eines gepanzerten Formbauteils, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, als Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug.11. use of an armored molded component, produced by a method according to one of the Claims 1 to 10, as a body component for a Motor vehicle. 12. Verwendung eines gepanzerten Formbauteils, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, als tragbares Personenschutzschild.12. use of an armored molded component, produced by a method according to one of the Claims 1 to 10 as portable Persons shield.
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