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(11) | EP 1 099 925 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres |
| (57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres (1),
auf dessen innere Oberfläche (2) zur Vermeidung von Erosionen mindestens in einem
Teilbereich (4) mindestens eine aus einem Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt bestehende
Deckschicht (3) durch Elektroplattieren aufgebracht wird. Um das Waffenrohr (1) mit einer Innenbeschichtung zu versehen, mit der erreicht wird, daß die Rohrerosionen geringer sind als bei vergleichbaren Waffenrohren, schlägt die Erfindung vor, daß vor dem Aufbringen der Deckschicht (3) mindestens eine Zwischenschicht (5) durch Sprengplattieren auf die innere Oberfläche (2) des Waffenrohres (1) aufgebracht wird, die aus einem Werkstoff besteht, der eine Wärmeleitung besitzt, welche größer ist als die Wärmeleitung des Waffenrohres (1), und der eine Duktilität aufweist, die größer ist als die Duktilität der Deckschicht (3). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres, auf dessen innere Oberfläche zur Vermeidung von Erosionen mindestens in einem Teilbereich mindestens eine aus einem Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt bestehende Deckschicht durch Elektroplattieren aufgebracht wird.
[0002] Das Verschießen leistungsgesteigerten Munitionsarten aus großkalibrigen Glattrohrwaffen führt aufgrund der beim Abschuß entstehenden hohen Gastemperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten zu frühzeitig starken Verschleißerscheinungen an der inneren Oberfläche der entsprechenden Waffenrohre.
[0003] Es ist bereits bekannt, zwecks Vermeidung derartiger Verschleißerscheinungen die Waffenrohre jeweils mit einer Hartchromschicht zu beschichten, die elektrolytisch an der inneren Oberfläche des Waffenrohres abgeschieden wird. Allerdings halten die nach den bekannten Verfahren auf die Oberfläche des Waffenrohres aufgebrachten relativ spröden Hartchromschichten der leistungsgesteigerten Munition häufig nicht stand, so daß es partiell zur Ablösung von Chromschichtbereichen kommt. Dadurch ist der Rohrwerkstoff in diesen Bereichen den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt und es tritt dort wiederum ein starker Erosionsverschleiß des Rohrwerkstoffes auf. Außerdem kann durch die beim Abschuß der Munition bewirkte hohe Erhitzung der Chromschicht ein ungewolltes lokales Anschmelzen des Chroms an dem Waffenrohr auftreten.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Innenbeschichtung von Waffenrohren mit einer galvanisch aufbringbaren Deckschicht anzugeben, bei dessen Anwendung auch beim Verschießen leistungsgesteigerter Munition kein Erosionsverschleiß des Waffenrohres zu befürchten ist.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
[0006] Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, vor dem Aufbringen der Deckschicht durch Elektroplattieren eine Zwischenschicht durch Sprengplattieren auf die innere Oberfläche des Waffenrohres aufzubringen. Während die Deckschicht den Zweck hat, den Rohrwerkstoff (und damit auch die Zwischenschicht) vor den beim Abschuß auftretenden hohen Gastemperaturen zu schützen sowie eine thermochemische Reaktion zwischen dem Schichtsystem und den Verbrennungsgasen zu verhindern, soll die Zwischenschicht aufgrund ihrer hohen Wärmeleitung die Spitzentemperatur in der Deckschicht und im Oberflächenbereich des Waffenrohres schnell senken. Dazu muß die Wärmeleitfähigkeit der Zwischenschicht größer als die des Rohrwerkstoffes sein. Außerdem soll die Zwischenschicht eine gegenüber der Deckschicht höhere Duktilität aufweisen und eine Ausbreitung von Rissen, die in der Deckschicht entstehen, verhindern, so daß die maximale Dehnungsaufnahme des Schichtsystems erhöht wird.
[0007] Als Schichtwerkstoffe für die Deckschicht können reine Metalle, Metall-Legierungen oder dispersionsverstärkte Metalle und/oder Metall-Legierungen verwendet werden, sofern sie einen hohen Schmelzpunkt (vorzugsweise ≥ 1600 °C) aufweisen und gegenüber den Verbrennungsgasen ausreichend inert sind. Als besonders vorteilhaft hat sich als Schichtwerkstoff Chrom erwiesen.
[0008] Die Zwischenschicht soll aus einem metallischen Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit (vorzugsweise ≥ 90 W/mK), hoher Duktilität und ausreichender Festigkeit bestehen. Dabei kommen sowohl reine Metalle, Metall-Legierungen oder dispersionsverstärkte Metalle und/oder Metall-Legierungen zur Anwendung. Als besonders vorteilhaft haben sich als Schichtwerkstoffe Kupfer, Nickel und Cobalt sowie Legierungen aus diesen Metallen erwiesen.
[0009] Gegenüber der herkömmlichen galvanischen Hartverchromung zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren also vor allem dadurch aus, daß aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit der sprengplattierten Zwischenschicht die Spitzentemperatur in der galvanisch abgeschiedenen Deckschicht schnell gesenkt werden kann. Hierdurch wird die thermische, thermomechanische und thermochemische Beanspruchung der Deckschicht deutlich reduziert. Außerdem sinkt aufgrund der im Vergleich zur jetzigen galvanischen Hartverchromung größeren Gesamtschichtdicke auch die Spitzentemperatur in der Grenzschicht zum Rohrwerkstoff ab.
[0010] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
Fig. 1 einen zu beschichtenden Rohrabschnitt eines Waffenrohres vor dem Aufbringen der entsprechenden Schichtwerkstoffe;
Fig.2 das in Fig. 1 dargestellte Waffenrohr nach dem Sprengplattieren einer Zwischenschicht in einem Teilbereich des Waffenrohres;
Fig.3. das in Fig.2 dargestellte Waffenrohr nach einer mechanischen Nachbearbeitung der Zwischenschicht und
Fig.4 das in den Fig.1-3 dargestellte Waffenrohr nach dem Aufbringen der Deckschicht.
[0011] In den Fig.1-4 ist mit 1 ein Waffenrohr bezeichnet, welches auf seiner inneren Oberfläche 2 mit einer Deckschicht 3, z. B. aus Chrom, (Fig.4) beschichtet werden soll. In einem besonders hohen Temperaturen ausgesetzten Teilbereich 4 (Fig.1) des Waffenrohres 1 soll zwischen der Chromschicht und dem Waffenrohr 1 eine Zwischenschicht 5 angeordnet werden, die durch Sprengplattieren aufgebracht wird. Durch das Sprengplattieren wird eine große Haftfestigkeit der Zwischenschicht 5 an dem Waffenrohr 1 sichergestellt, ohne daß eine ungewollte schmelzmetallurgische Wechselwirkung zwischen den Werkstoffen eintritt.
[0012] Zunächst wird in dem Teilbereich 4 des Waffenrohres 1 eine Ausnehmung 6 eingebracht (Fig.1), in welche die Zwischenschicht 5 hineinplattiert wird (Fig.2). Als Material für die Zwischenschicht 5 kann z.B. ein Kupferblech oder eine Kupferfolie verwendet werden.
[0013] Nach dem Plattieren erfolgt so lange ein elektrisches Polieren und/oder eine mechanische Bearbeitung der Oberfläche 7 der Zwischenschicht 5 (Fig.2), bis die für die galvanische Abscheidung erforderlichen Maßtoleranzen und Oberflächenrauhigkeiten vorliegen (Fig.3).
[0014] Abschließend wird dann eine galvanische Beschichtung der Zwischenschicht 5 und der nicht mit der Zwischenschicht 5 versehenen Oberfläche des Waffenrohres 1. mit der Chromschicht 3 vorgenommen (Fig.4).
[0015] Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann sich sowohl die Plattierung der Zwischenschicht als auch der Deckschicht sowohl auf Teilbereiche als auch über die gesamte Rohrlänge erstrecken.
[0016] Wenn sich die Plattierung und die galvanische Beschichtung über die gesamte Rohrlänge bzw. über einen identischen Teilbereich des Waffenrohres erstrecken, so sind die Elektropolier- und Abscheidebedingungen auf den Plattierwerkstoff abzustimmen. Wird hingegen nur ein Teilbereich des Waffenrohres sprengplattiert und ein über diesen Teilbereich hinausgehender Teilbereich des Waffenrohres galvanisch beschichtet, so ist darauf zu achten, daß die Elektropolier- und Abscheidebedingungen für den Plattier- und Rohrwerkstoff unterschiedlich sein können.
[0017] Sofern erforderlich, können vor der Abscheidung der Deckschicht auf der Zwischenschicht auch eine oder mehrere galvanische Zwischenschichten aufgebracht werden, um die Anhaftung der Deckschicht zu gewährleisten, da sich nicht alle beliebigen Werkstoffkombinationen aufeinander abscheiden lassen.
Bezugszeichenliste
1. Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres (1), auf dessen innere Oberfläche
(2) zur Vermeidung von Erosionen mindestens in einem Teilbereich (4) mindestens eine
aus einem Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt bestehende Deckschicht (3) durch Elektroplattieren
aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Aufbringen der Deckschicht (3) mindestens eine Zwischenschicht (5) durch Sprengplattieren auf die innere Oberfläche (2) des Waffenrohres (1) aufgebracht wird und
daß als Zwischenschicht (5) ein Werkstoff verwendet wird, der eine Wärmeleitung besitzt, die größer ist als die Wärmeleitung des Waffenrohres (1), und der eine Duktilität aufweist, die größer ist als die Duktilität der Deckschicht (3).
daß vor dem Aufbringen der Deckschicht (3) mindestens eine Zwischenschicht (5) durch Sprengplattieren auf die innere Oberfläche (2) des Waffenrohres (1) aufgebracht wird und
daß als Zwischenschicht (5) ein Werkstoff verwendet wird, der eine Wärmeleitung besitzt, die größer ist als die Wärmeleitung des Waffenrohres (1), und der eine Duktilität aufweist, die größer ist als die Duktilität der Deckschicht (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Deckschicht (3) Chrom verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Zwischenschicht (5) ein Werkstoff verwendet wird, der eine
Wärmeleitfähigkeit > 90 W/mK besitzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Zwischenschicht (5) Kupfer, Nickel oder Cobalt oder eine
Legierung aus diesen Metallen verwendet wird.