DE102017009753A1

DE102017009753A1 - Panzerungsbauteil

Info

Publication number: DE102017009753A1
Application number: DE102017009753.4A
Authority: DE
Inventors: Mike Pawlik
Original assignee: Otto Schnell & Co KG GmbH
Current assignee: Otto Schnell & Co KG GmbH
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-04-25
Also published as: WO2019076809A1; EP3697566A1

Abstract

Es werden Panzerungsbauteile beschrieben, die aus mindestens einer metallischen Grundplatte und einer darauf geweißten Auftragsschicht aus einem legierten Stahl bestehen. Die Auftragsschicht wird durch Schweißen in parallelen Bahnen überlappend pendelnd aufgebracht. Die Bauteile zeichnen sich durch eine hohe Schusssicherheit und einen hohen Splitterschutz schon bei geringen Gesamtdicken von 9 mm und weniger aus. Sie können als Schutzteile oder auch als Konstruktionsteile für Fahrzeuge wie Militärfahrzeuge, PKWs, Schiffe, Boote, Luftfahrzeuge und Drohnen verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Panzerungsbauteil, welches eine hohe ballistische Wirksamkeit aufweist, insbesondere einen Schutz gegen Beschuss bietet.
Panzerungsbauteile, bisweilen auch Panzerplatten, Panzerbleche oder Werkstoffe mit ballistischer Schutzwirkung genannt, sind seit langem bekannt.
So gibt es Bauteile, die nur aus einem Material bestehen, meist aus einem einheitlichen Stahlblech oder einer Stahlplatte. Solche Bauteile weisen aber im Allgemeinen eine ziemlich hohe Dicke, d.h. relativ hohes Gewicht auf, auch verfügen sie oft nicht insgesamt über die Summe von Eigenschaften, die für bestimmte Zwecke gewünscht sind.
Bei den meisten bekannten Panzerungsbauteilen handelt es sich deshalb um Verbundwerkstoffe, die eine Kombination von verschiedenen Eigenschaften aufweisen.
Diese Verbundstoffe bestehen im Prinzip aus einem Verbundmaterial, das aus einer oder mehreren Lagen aus einem Grundwerkstoff und ein oder mehreren Auflagen besteht und oft noch zusätzliche Modifizierungen aufweist.
So wird in der europäischen Patentschrift 0 247 020 B1 ein Panzerblech beschrieben, das zwischen der Grundschicht und der Auflageschicht eine Zwischenschicht besitzt. Das Verbinden der Schichten erfolgt durch Plattieren bzw. Verbundwalzen.
Das Grundmaterial besteht z.B. aus einem Stahl mit folgender Richtanalyse:
0,1 bis 0,35 Gew.-% C, 0,10 bis0,7 Gew.-% Si, 0,4 bis 1,50 Gew.-% Mn und 0,5 bis 2 Gew.-% Cr.
Die Auflage besteht z.B. aus Stahl vom Typ 85 Cr Mo 7 mit 0,60 Gew.-% C, 0,20 bis 1,20 Gew.-% Si, 0,20 bis 2 Gew.-% Mn, 0,80 bis 2 Gew.-% Cr, 0,06 bis 1 Gew.-% Mo 0,05 bis 0,35 Gew.-% V, Rest Eisen und Stahlbegleiter.
In der DE 10 2013 103 944 A1 wird ein Panzerungsbauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben, bei dem als Auflageschicht ein Faserverbundwerkstoff aufgesprüht wird. Der Faserverbundstoff enthält Kurzfasern und ein Granulat. Das Granulat weist eine Korngröße von 100 bis 2 500 µm auf. Die erste Schicht besteht aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Panzerungsstahl.
In der DE OS 27 44 905 wird eine beschussfeste Panzerplatte beschrieben, bei deren Herstellung auf eine dickere zähfeste Grundplatte mindestens eine Auflageschicht größerer Härte aufgebracht ist. Die Auftragsschicht ist dabei durch automatisches Schweißen pendelnd aufgebaut worden. Die Auftragsschicht setzt sich dabei aus parallelen Bahnen zusammen, die neben- einander liegen. Die Fugenbreite zwischen zwei benachbarten Lagen kann zwischen Null, das heißt, wenn sie direkt aneinanderstoßen, und in einem bestimmten Abstand variieren. Es kann vorteilhaft sein, wenn über den Fugen eine überdeckende Bahn angebracht ist, wie der 3 in dieser Patentanmeldung zu entnehmen ist.
Obwohl bereits zahlreiche Panzerungsbauteile und Verfahren zu deren Herstellung bekannt sind, besteht noch ein Bedürfnis nach weiterentwickelten und vorteilhaften Panzerungsbauteilen sowie Verfahren zu deren Herstellung.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Panzerungsbauteil zur Verfügung zu stellen, das einfach und wirtschaftlich herzustellen ist, das vorteilhafte Eigenschaften bezüglich ballistischer Einwirkungen aufweist und zwar sowohl hinsichtlich Widerstand gegen das Durchdringen von Geschossen als auch gegen ballistische Einwirkungen mit Splitterwirkungen, das vielseitig einsetzbar ist und das auch gewichtsmäßige Vorteile gegenüber Produkten gemäß dem Stand der Technik aufweist und zwar sowohl als Panzerungsbauteil zum Aufbringen auf Karosserieteile als auch als Karosserieteil als solches verwendbar ist und das sowohl im zivilen als auch im militärischen Bereich einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Panzerungsbauteil, das mindestens eine schweißbare metallische Grundschicht und mindestens eine dort aufgeschweißte Auflageschicht umfasst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auflageschicht in parallelen Lagen pendelnd überlappend aufgeschweißt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das Panzerungsbauteil aus mindestens einer beschweißbaren metallischen Grundschicht und mindestens einer dort aufgeschweißten Auflageschicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auflageschicht aus einem legiertem Stahl besteht, der als Legierungselemente 0,65 bis 1,830 % C; 0,50 bis 1,450 % Si; 0,47 bis 1,250 % Mn, 0,013 bis 0,027 % P, 0,009 bis 0,023 % S, 3,310 bis 8,740 Cr, 0,754 bis 1,990% Mo, 0,010 bis 1,274% Ni, 0,193 bis 0,510 % V, 0,042 bis 0,112 % Cu, 3,248 bis 8,565 % Nb, 0,016 bis 0,075% Al, 0,008 bis 0,061 % Ti, 0,769 bis 2,028 % W. enthält.
Vorzugsweise besteht die Grundschicht aus Stahl und das Material für die Auftragsschicht aus einem legierten Stahl.
Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Panzerungsbauteil bestehend aus einem zweiteiligen Verbundmaterial einer Dicke von 9 mm eine Durchschussfestigkeit von Stanag Level 3 nach VPAM Prüfrichtlinie APR 2006 Prüfstufe 10.
Vorteilhaft ist Gesamtdicke eines Panzerungsbauteils aus einem zweiteiligen Verbundmaterial 4 bis 30 mm, bevorzugt 6 bis 10 mm.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils umfassend mindestens eine Grundplatte und eine aufgeschweißte Auftragsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass man die Auftragsschicht in parallelen Bahnen pendelnd überlappend durch Schweißen, vorzugsweise nach dem Metall-Aktivgas-Schweißverfahren aufbringt.
Als Aktivgas wird vorzugsweise ein Gemisch aus Argon und Kohlenstoffdioxid verwendet.
Als Material für die Auftragsschicht wird beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren vorzugsweise ein legierter Stahl verwendet, der als Legierungsbestandteile 0,65 bis 1,830 % C; 0,50 bis 1,450 % Si; 0,47 bis 1,250 % Mn, 0,013 bis 0,027 % P, 0,009 bis 0,023 % S, 3,310 bis 8,740 Cr, 0,754 bis 1,990% Mo, 0,010 bis 1,274% Ni, 0,193 bis 0,510 % V, 0,042 bis 0,112 % Cu, 3,248 bis 8,565 % Nb, 0,016 bis 0,075% Al, 0,008 bis 0,061 % Ti, 0,769 bis 2,028 % W. enthält.
Das Material wird vorzugsweise in Form eines schweißbaren Drahtes oder Bandes verwendet. Diese können Dicken bis z.B. 5 mm oder weniger aufweisen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Panzerungsbauteilte als Schutz bei Militärfahrzeugen wie Panzer, Panzerspähwagen und dgl. aber auch als Schutzschilde für Kanonen, Maschinengewehre und dgl. auch Gebäude und feststehende Einrichtungen können geschützt werden. Aber auch der Einsatz bei PKWs, Luftfahrzeugen wie Flugzeugen, Zeppelinen, Drohnen sowie Booten, Yachten und Schiffen ist möglich.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der Panzerungsbauteile als selbsttragende Konstruktionsteile zum Bau der vorstehend genannten Gegenstände.
Da die Panzerungsteile gemäß der Erfindung auch in geringen Dicken hergestellt werden können, ist ihre Verwendung auch in Schutzbekleidungen möglich.
Durch die Erfindung wird eine beachtliche Sicherheitslücke geschlossen. So werden vergleichbare Schutzergebnisse bereits mit geringeren Gesamtdicken erreicht als dies mit Bauteilen gemäß dem Stand der Technik möglich ist, was zu erheblichen Gewichtseinsparungen führt.
Die Erfindung eröffnet vielfache Einsatzmöglichkeiten.
Es sind darüber hinaus bessere Ergebnisse erreichbar als bisher bekannt ist. Die Verarbeitung der Bauteile sowohl als Schutzteile als auch als Konstruktionsteile ist einfach und wirtschaftlich.
Die gute Wirksamkeit lässt sich sowohl bei Beschuss unter einem Winkel von 90° als auch bei schrägem Beschuss erreichen.
Es ist ferner möglich zwei oder mehrere Grundplatten übereinander oder im Wechsel mit Auftragsschichten anzuordnen.
Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel näher erläutert.
Auf eine metallische schweißbare Grundplatte einer Dicke von 10 mm wird eine Schicht pendelnd überlappend mit einem Schweißdraht im MAG-Schweißverfahren aufgeschweißt Der Schweißdraht ist ein Fülldraht mit folgenden Legierungsbestandteilen:

C 1,380 %; N 0,084 %, Cr 7,810%; Ni 0,001 %, Mn 0,840 %: Si 1,630 %;
Mo 0,069 %; Ti 0,114 %; Nb 6,770 %; Cu 0,101 %; Al 0,031 %; B=,0010 %;
V 0,1ß0%; W 0,050 %.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0247020 B1 [0006]
DE 102013103944 A1 [0010]
DE 2744905 [0011]

Claims

Panzerungsbauteil, das mindestens eine schweißbare metallische Grundschicht und mindestens eine dort aufgeschweißte Auflageschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsschicht in parallelen Lagen pendelnd überlappend aufgeschweißt ist.
Panzerungsbauteil, das mindestens eine beschweißbare metallische Grundschicht und mindestens eine dort aufgeschweißte Auflageschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet und das Material der Auftragsschicht ein legierter Stahl ist, der als Legierungselemente 0,65 bis 1,830 % C; 0,50 bis 1,450 % Si; 0,47 bis 1,250 % Mn, 0,013 bis 0,027 % P, 0,009 bis 0,023 % S, 3,310 bis 8,740 Cr, 0,754 bis 1,990% Mo, 0,010 bis 1,274% Ni, 0,193 bis 0,510 % V, 0,042 bis 0,112 % Cu, 3,248 bis 8,565 % Nb, 0,016 bis 0,075% Al, 0,008 bis 0,061 % Ti, 0,769 bis 2,028 % W. enthält.
Panzerungsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht aus Stahl und die Auftragsschicht aus einem legierten Stahl besteht.
Panzerungsbauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet; dass zwei oder mehrere Grundschichten mit zwei oder mehreren Auftragsschichten übereinander oder im Wechsel angeordnet sind.
Panzerungsbauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Panzerungsbauteil als zweiteiliger Verbundstoff von einer Dicke von 9 mm eine Durchschussfestigkeit von Stanag Level 3 nach VPMA Prüfrichtlinie APR 2006 aufweist.
Panzerungsbauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, das das Bauteil in Form eines zweiteiligen Verbundmaterials eine Gesamtdicke von 4 bis 30 mm, bevorzugt 6 bis 10 mm aufweist.
Verfahren zum Herstellen von Panzerungsbauteilen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Auftragsschicht in parallelen Bahnen pendelnd überlappend durch Schweißen aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Auftragsschicht nach dem Metall-Aktivgas-Schweißverfahren aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Aktivgas ein Gemisch von Argon und Kohlenstoffdioxid verwendet.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dass man das Auftragsmaterial zum Schweißen in Form eines Drahtes verwendet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass der Draht eine Dicke von 5 mm oder weniger aufweist.
Verwendung der Panzerungsbauteile nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 6 als Schutz bei Militärfahrzeugen wie Panzer, Panzerspähwagen und dgl., als Geschützschutz für Kanonen, Maschinengewehre und dgl., bei PKWs und Lkws, Luftfahrzeugen wie Flugzeugen, Drohnen, Zeppelinen sowie Booten, Yachten und Schiffen.
Verwendung der Panzerungsbauteile nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 als Konstruktionsteile bei der Herstellung von Militärfahrzeugen wie Panzer, Panzerspähwagen, von PKWs, LKWs, Luftfahrzeugen wie Flugzeuge, Zeppeline Drohnen sowie Booten, Yachten und Schiffen.
Verwendung von Panzerungsbausteilen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 zum Schutz von Gebäuden und feststehenden Einrichtungen.
Verwendung von Panzerungsteilen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 zum Einsatz bei Schutzbekleidungen.