DE1020662B

DE1020662B - Process for the remuneration of the surface of a steel body

Info

Publication number: DE1020662B
Application number: DEE5331A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Berghaus; Hans Bucek
Original assignee: Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus
Current assignee: Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus
Priority date: 1951-04-11
Filing date: 1952-04-10
Publication date: 1957-12-12

Description

Verfahren zur Vergütung der Oberfläche eines Stahlkörpers DieErfindung betrifft einVerfahren zurBehandlung von Geschützrohren. Infolge der großen Schußfolge und der hohen Schußenergien moderner Geschütze ergibt sich eine immer schnellere Abnutzung derjenigen Teile der Geschützrohre, die vom Geschoß berührt werden. Bei Schnellfeuerwaffen führt dies zur Notwendigkeit, den Geschützlauf schon in kurzen Abständen auszuwechseln, somit zu großen Kosten, großen Belastungen der Bedienung und häufiger Unbrauchbarkeit des Geschützes.Method for tempering the surface of a steel body The invention relates to a method for treating gun barrels. As a result of the large number of shots and the high firing energies of modern guns result in faster and faster ones Wear of those parts of the gun barrel that are touched by the projectile. at Rapid fire arms this leads to the need to have the gun barrel already in short To be changed at intervals, thus at great costs, great burdens on the operator and frequent uselessness of the gun.

Man hat bereits vorgeschlagen, diese Nachteile dadurch zu beseitigen, daß man für die Rohre hochlegierteStähleverwendet. DieKosten solcherGeschützrohre stehen aber häufig nicht mehr im Verhältnis zu den damit erzielten Vorteilen. Man hat für Kleinkaliberrohre von Handfeuerwaffen auch bereits vorgeschlagen, die dem Verschleiß ausgesetzten Oberflächen so zu behandeln, daß sie verschleißfester werden. Beispielsweise hat man vorgeschlagen, diese Flächen in bekannter Weise durch Erhitzen in Ammoniakgas zu nitrieren. Jedoch haben diese Verfahren zu keinem wesentlichen Erfolg geführt. Man hat auch versucht, solche nitrierten Flächen zu verchromen, und dabei gewisse Erfolge erzielen können. Jedoch ist ein solches Verfahren sehr umständlich. Demgegenüber gelingt es gemäß der Erfindung, die Haltbarkeit des Rohres wesentlich zu erhöhen, indem man die vom Geschoß berührten Teile des Rohres in einer Glimmentladung mit Stickstoff anreichert, also das für andere Stahlkörper bereits bekannte Glimmnitrierverfahren auf Geschützrohre anwendet.It has already been proposed to eliminate these disadvantages by that high-alloy steels are used for the pipes. The cost of such gun barrels but are often no longer in proportion to the advantages achieved with them. Man has already proposed that the Treat surfaces exposed to wear in such a way that they become more wear-resistant. For example, it has been proposed to heat these surfaces in a known manner nitriding in ammonia gas. However, these procedures have nothing to do with essential Success led. Attempts have also been made to chrome-plate such nitrided surfaces, and can achieve certain successes in the process. However, such a procedure is very laborious. In contrast, it is possible according to the invention, the durability of the pipe to increase significantly by placing the parts of the tube in contact with the projectile in a Glow discharge enriched with nitrogen, so that for other steel bodies already uses known glow nitriding process on gun barrels.

Das gemäß diesem Verfahren hergestellte Geschützrohr zeichnet sich dadurch aus, daß die im Rohrinnern gebildete Eisennitridschicht nicht nur hart, sondern auch duktil ist, im Gegensatz zu der Schicht, die bei den bisher bekannten Verfahren an der Oberfläche entsteht und die spröde ist. Diese eigenartige Struktur der Nitridschicht ist ein besonderes Kennzeichen des Verfahrens des Nitrierens in der Glimmentladung. Das beruht auf dem elektrischen Bombardement der zu behandelnden Oberfläche des Rohres.The gun barrel made according to this process stands out characterized in that the iron nitride layer formed inside the pipe is not only hard, but is also ductile, in contrast to the layer used in the previously known Process occurs on the surface and which is brittle. This strange structure the nitride layer is a special feature of the nitriding process in the glow discharge. This is due to the electrical bombardment of the treated Surface of the pipe.

Glimmentladungsverfahren normaler Stahlkörper sind Gegenstand der früheren Patentanmeldungen E 3644 VIII b/21 c, E 3646 VIII b21 c, E 4145 VI/48 b, E 4170 VIII c21 g. Die Merkmale diser Anmeldungen können hier benutzt werden.Glow discharge processes for normal steel bodies are the subject of earlier patent applications E 3644 VIII b / 21 c, E 3646 VIII b21 c, E 4145 VI / 48 b, E 4170 VIII c21 g. The features of these registrations can be used here.

Beispielsweise wird ein Geschützrohr in einer Gasentladungskammer senkrecht hängend aufgehängt und mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle, z. B. eines Gleichrichters, verbunden, die geeignet ist, bei einer Spannung von einigen hundert Volt einen Strom von einigen Ampere in einer Glimmentladung zu liefern, die in einer Gasatmosphäre bei einem Druck von vorzugsweise einigen Zehntelmillimeter Quecksilbersäule erfolgt. Der positive Pol der Spannungsquelle wird mit der metallischen Wandung der Gasentladungskammer verbunden. Die Gasentladung findet somit statt zwischen dem Geschützrohr als Kathode und dem mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbundenen Teil der Anode. Als Gas wird ein stickstoffhaltiges Gas benutzt, beispielsweise eine Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff oder Ammoniakgas, gegebenenfalls Ammoniakgas, das mit Stickstoff angereichert oder mit Wasserstoff oder einem anderen geeigneten Gas, z. B. einem Edelgas, verdünnt ist.For example, a gun barrel is used in a gas discharge chamber suspended vertically and with the negative pole of a DC voltage source, z. B. a rectifier connected, which is suitable at a voltage of a few hundred volts to deliver a current of a few amperes in a glow discharge, in a gas atmosphere at a pressure of preferably a few tenths of a millimeter Mercury occurs. The positive pole of the voltage source is connected to the metallic Wall of the gas discharge chamber connected. The gas discharge thus takes place between the gun barrel as the cathode and the one connected to the positive pole of the voltage source Part of the anode. A nitrogen-containing gas is used as the gas, for example a mixture of nitrogen and hydrogen or ammonia gas, optionally ammonia gas, that enriched with nitrogen or with hydrogen or another suitable one Gas, e.g. B. a noble gas, is diluted.

Es wird eine solche elektrische Spannung a;igelegt und der Gasdruck so reguliert, daß das Geschützrohr die für das Nitrieren geeignete Temperatur annimmt. Die Behandlungsdauer liegt je nach der gewünschten Nitriertiefe bei etwa 12 bis 30 Stunden, kann aber je nach den Verhältnissen auch höher oder niedriger liegen. Man erreicht im allgemeinen durch dieses Verfahren eine schnellere Tiefenwirkung als bei dem bekannten Nitrierverfahren nach Fry. Beispielsweise wird in einem evakuierbaren Metallgefäß, in dem das Geschützrohr aufgehängt ist, ein Ammoniakgas mit einem Druck von 0,7 mm Quecksilbersäule erzeugt und mit der Gefäßwand der positive Pol, mit dem Geschützrohr der negative Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden, deren Spannung so hoch gewählt wird, daß das Geschützrohr eine Temperatur von etwa 520° C annimmt. Die Spannung liegt dann in der Größenordnung von etwa 1000 Volt. Nach 24 Stunden Behandlung besitzt das Rohr eine Eisennitridschicht hoher Duktilität.Such an electrical voltage is applied and the gas pressure regulated so that the gun barrel assumes the temperature suitable for nitriding. The duration of treatment is about 12 to, depending on the desired nitriding depth 30 hours, but can be higher or lower depending on the circumstances. In general, this method achieves a faster penetration effect than with the well-known nitration process according to Fry. For example, in an evacuable Metal vessel in which the gun barrel is suspended, an ammonia gas with a pressure generated by 0.7 mm of mercury and the positive pole with the vessel wall, with connected to the gun barrel the negative pole of a DC voltage source, its voltage is chosen so high that the gun barrel has a temperature of about 520 ° C assumes. The voltage is then in the order of magnitude of about 1000 volts. To After 24 hours of treatment, the pipe has an iron nitride layer of high ductility.

Es empfiehlt sich aus verschiedenen Gründen für viele Fälle, die Glimmentladungsenergie stoßweise zuzuführen, also eine elektrische Energie zu verwenden, die bei längerer Dauer zu wesentlich höheren Temperaturen des Geschützrohres führen würde, aber diese Energien nur für kurzeZeiten anzulegen und zwischen diesen Zeiten Pausen einzuschalten, die etwa ebenso lang, vorzugsweise aber erheblich länger sind als die Zeiten, in denen die Energie angelegt wird. Beispielsweise legt man als Dauerspannung eine Spannung voll 500 Volt an und legt in Intervallen von 3 bis 5 Sekunden während einiger Zehntelsekunden Spannungen ein, die ein Vielfaches, beispielsweise ein Zehnfaches, der Dauerspannung betragen. Der Gasdruck kann dann auf einige Millimeter Ouecksilbersäule erhöht werden. Ein Vorteil dieser periodischen Behandlung liegt darin, daß man die Temperaturen im größten Teil des Rohres so niedrig halten kann, daß dieser Teil des Rohres dadurch in keiner Weise beeinflußt wird.For many reasons it is recommended to use glow discharge energy to supply in bursts, so to use electrical energy that is longer Duration would lead to significantly higher temperatures of the gun barrel, but this To apply energies only for short times and to take breaks between these times, which are about as long, but preferably considerably longer, than the times in to which the energy is applied. For example, one sets a permanent voltage Voltage full 500 volts and applies at intervals of 3 to 5 seconds during some Tenth of a second voltages that are a multiple, for example ten times, the continuous voltage. The gas pressure can then be a few millimeters of mercury increase. An advantage of this periodic treatment is that you can use the Can keep temperatures in most of the pipe so low that this part of the pipe is not affected in any way.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Wirkung der Glimmentladung mit genügender Intensität auch in den Teilen des Rohres wirkt, die von den Rohrenden am weitesten entfernt sind. Man kann zur Unterstützung einer gleichmäßigen Behandlung durch dieAchse des Rohres einen Draht ziehen, der ebenfalls an die elektrische Spannung gelegt wird. Je nach den Verhältnissen kann man ihn an eine positive oder negative Spannung legen. Schaltet man einen solchen Draht an eine negative Spannung, so erhält man eine Abstäubung des Drahtes durch Kathodenzerstäubung und kann das abgestäubte Material im Innern des Rohres verankern oder gar darin eindiffundieren.Another advantage is that the effect of the glow discharge acts with sufficient intensity also in the parts of the pipe which come from the pipe ends are furthest away. One can support an even treatment Pull a wire through the axis of the pipe, which is also connected to the electrical voltage is placed. Depending on the circumstances, you can think of it as a positive or a negative Put tension. If you connect such a wire to a negative voltage, you get the wire can be sputtered by cathode sputtering and the sputtered Anchor the material inside the pipe or even diffuse into it.

Die hierzu erforderlichen hohen Temperaturen an der Oberfläche der Innenwandung des Rohres kann man erreichen, indem man dieEnergie genügend kurzzeitig periodisch zuführt. Dabei kann man durch entsprechende Wahl des Gasdruckes im Verhältnis zum Abstand des zentralen Drahtes zur Innenoberfläche des Rohres eine Hohlkathodenwirkung erreichen, bei der außerordentlich hohe Energien frei werden.The high temperatures required for this on the surface of the The inner wall of the pipe can be reached by applying the energy for a short enough time periodically feeds. You can choose the gas pressure in relation to a hollow cathode effect for the distance between the central wire and the inner surface of the tube reach, in which extraordinarily high energies are released.

Die einzelnen Angaben, die bezüglich des Verfahrens hier gemacht worden sind, dürfen nur als beispielsweise Angaben betrachtet werden. Sie können entsprechend den jeweiligen Verhältnissen abgeändert und ergänzt werden und sind entsprechend dem Umfang der Benutzung, der Größe der Geschützrohre; dein Innendurchmesser der Geschützrohre und den sonstigen Umständen anzupassen. Eine solche Anpassung ist in der Regel schon möglich durch Änderung der angelegten elektrischen Spannung, des Gasdruckes, der Zusammensetzung des Gases und unter Umständen durch Einstellung entsprechend periodischer Energiestöße, durch Benutzung von Elektroden im Innern des Rohres und Anlegung entsprechender Spannung an eine Elektrode. Als Glimmentladungskammer kommen vor allem Metallkammern in Betracht, die genügend lang sind, um ein Rohr aufzunehmen, und einen genügend großen Durchmesser haben, um ein oder auch mehrere Rohre, die parallel zueinander angeordnet sind, darin ohne gegenseitige Störung aufzunehmen. Wenngleich die Aufhängung der Rohre in der Kammer bisher sich als zweckmäßig erwiesen hat, so ist die Erfindung doch nicht auf solche äußere Anordnung beschränkt.The individual details that have been given regarding the procedure here are only to be regarded as examples. You can accordingly The respective circumstances are modified and supplemented and are accordingly the extent of use, the size of the gun barrels; your inner diameter of the To adapt gun barrels and other circumstances. One such adjustment is usually already possible by changing the applied electrical voltage, the gas pressure, the composition of the gas and possibly by setting corresponding to periodic bursts of energy, through the use of electrodes inside of the pipe and applying the appropriate voltage to an electrode. As a glow discharge chamber Metal chambers that are long enough to fit a pipe are particularly suitable and have a large enough diameter to accommodate one or more Pipes arranged parallel to each other therein without interfering with each other to record. Although the suspension of the pipes in the chamber has so far proven to be useful has proven, the invention is not limited to such an external arrangement.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for tempering the surface of a steel body by means of an electric glow discharge in a nitrogen-containing gas atmosphere, characterized in that the method for treating the inner wall of gun barrels applied and at least on the surfaces of the inner tube wall that can be touched by the storey; g an electrical glow charge is generated. and the surfaces involved in the process under strong bomba.rdemen.t enriched with nitrogen by the glow discharge will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrical Glow discharge at short, periodically repeating, electrical intervals Energy is supplied.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that a constant or periodic glow discharge voltage up to 1000 volts and about it is fed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that in the inside of the pipe there is an a.xia, 1 running drab, all-ordered and with an electric Spa, iiri, ungsquelle is connected. Publications considered: Swiss U.S. Patent No. 233,236; German patent specification No. 601 847.