DE1950934A1

DE1950934A1 - Verbundpanzerplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1950934A1
Application number: DE19691950934
Authority: DE
Inventors: Fine Richard Alan
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-09
Publication date: 1972-10-12
Also published as: US3702593A; FR2127031A5; GB1283244A; SE378903B

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, " 3<jUcJ0*t

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem, B. Huber

KPA I9O/772 062. 8 MÜNCHEN 27, DEN

Tgb.Nr. 479^^J^>I*WWWWWP* möhlstrasse 22, rufnummer 483921/22

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NORTOF COMPANY, Worcester, Mass., USA

Verbundpanzerplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

In jüngster Zeit wurden neue Verbundpanzersysterne zum Schutz gegen Geschosse hoher Energie wie bei Handfeuerwaffenbeschuß, z.B. AP-Geschosse im Kaliber 0,30, entwickelt. Ein erfolgreicher Typ eines derartigen Panzers besteht aus einer harten Keramikplatte hoher Dichte, auf deren Rückseite ein gebundener Glas~ fasergewebeschichtstoff befestigt ist. Wenn ein derartiger Panzer auf seiner Keramikoberfläche durch ein Geschoß ausrei-»

chend hoher Energie getroffen wird, so wird die Keramikplatte ebenso wie das Geschoß zertrümmert und die Geschoßenergie wird auf das Glasfasergewebeträgereleraent übertragen und unter Trennung der gebundenen Schichten des Glasfasergewebes verteilt. In diesem Falle werden Personen oder Gegenstände, die hinter dem Panzer geschützt sind-,, durch den Treffer nicht verletzt. Zu den bei der Erfindung brauchbaren Keramik-Stoffen gehören bei hoher Temperatur hergestellte-polykristalline Tonerde, Siliciumcarbid und Borcarbid;. · ' /■ ■

Ein brauchbares Maß für die Schutzfähigkeit einer Panzerplatte

annt. Oieser Wert ist als diesen:

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ist als ihr V_rQ-Wert bekannt. Oieser Wert ist als diejenige Ge-

schwindigkeit definiert, bei d-er 50 ^-der auf die Panzerplatte abgefeuerten Geschosse diese durchschlagen.

Nunmehr wurde gefunden, daß der V_r-Q-Wert'bei keramischen Verbundpanzerplatten erheblich gesteigert .werden kann (mehrere 100 Fuß/ Sekunde), indem- lediglich eine oder beide Oberflächen der Keramikplatten abgeschliffen .werden, wobei Material aus der äußersten oder den äußersten Schichten derselben in einer Dicke von- etwa ψ 0,076 bis etwa 0,50 mm und bis zu etwa. 1,27 .mm entfernt wird, ehe die Platte auf einem Träger oder Unterlageelement befestigt wird.-

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der'Erfindung wird eine normale heiß-gepreßte monolithische polykristalline Borcarbidplatte mit einer Dicke von 7,87 mm (0,310 Zoll) auf einer Seiteabgeschliffen, so daß ungefähr 0,25 mm (0,01 Zoll) von der Oberfläche abgetragen werden, und dann durch Befestigen auf einem, Trägerelement üblicher Bauweise montiert. Der auf diese Weise hergestellte Panzer wies eine Y^-Bewertung auf, die 91 m/Sekunde (300 Fuß/Sekunde) besser war als di'e eines Panzers gleicher Bauweise, der aus einer nicht-geschliffenen Platte gleicher Dicke k hergestellt worden war und damit identische Flächendichte aufwies. -

Das Material der Außenschicht der keramischen Front-platte kann durch Schleifen, wie angegeben,- oder auch chemisch, thermisch oder durch EDM (Bearbeitung durch elektrische Entladung) entfernt werden. ■

Das Schleifen kann beispielsweise mit einera Spindelschleifer unter Verwendung von Diamantschoiben, deren Frontfläche nach unten gerichtet ist, erfolgen. Das Schleifen entfernt das Material der äußeren Oberfläche und geht ziemlich rasch vor sich, bis das .· härtere darunter liegende Material erreicht ist. Erwünschterweise wird durch die Entfernung des Materials der Oberflächenschicht

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-, 3 auch die Flachheit und Oberflächenglätte der Platte verbessert.

Die geschliffene Keramikplatte wird dann auf einem geeigneten Trägerelement befestigt, beispielsweise einem-zwölfschichtigen Glasfasergewebeschichtstoff, welches mit einem handelsüblichen katalysierten Polyesterharzsystem gebunden ist.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung. In dieser stellt Figur 1 eine Schnittansicht einer beispielhaften zusammengesetzten Panzerplatte dar) welche eine keramische Frontplatte 10 aufweist, die an einem G-lasfaserträgerelement 12 befestigt ist. Die keramische Frontplatte is.t, wie oben bereits angegeben, ungefähr 7,6 mm dick und das aus Schichten aufgebaute G-lasfaserträgerelement besitzt eine Dicke von ungefähr 6,35 na.

Das Trägerelement 12 ist mit der keramischen Frontplatte 10 durch einen geeigneten handelsüblichen Harzklebstoff, beispielsweise einen Epoxyharzkleber verbunden. Das Gewicht der Platte beträgt bei Vervrendung einer geschliffenen Frontplatte ungefähr 32,7 ,kg/m ■ (6,7 Pounds pro Quadratfuß).

Es wurde festgestellt, daß die größte Verbesserung hinsichtlich der ballistischen Eignung erhalten werden kann, indem man das Material der Außenschichten von beiden Oberflächen der Keramikplatte entfernt, ehe der Zusammenbau mit dem Trägerelement erfolgt. Diese Ausführungsweise ergibt alle oben aufgeführten Vorteile und es wird angenommen, daß die behandelten Oberflächen vielleicht einen gewissen synergistischen.Effekt aufeinander ausüben. Zwar ist der genaue Vfirkungsmeehanismus nicht bekannt, es wird jedoch angenommen, daß eine behandelte (und dementsprechend flachere und glattere) Zwischenfläclienoberflache eine höhere Zugfestigkeit aufweist als es sonst der Fall wäre-. Eine hohe Zugfestigkeit auf der rückseitigen "Oberfläche 'der Frontplatte kann die Wirksamkeit der Passerplatte verbessern,

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indem ein Bruch durch die reflektierte Stoßwelle, die dem Aufschlag gegen die Frontoberflache folgt, verzögert wird.

Die" erfindungsgemäße Materialentfernung ist auch dann vorteilhaft, wenn nur eine der Oberflächen geschliffen wird und die nicht behandelte Oberfläche mit dem Trägerelement verbunden wird, so daß die behandelte Oberfläche dem ballistischen Auf-- ^ schlag ausgesetzt ist. Es ist denkbar, daß dies auf der" resultierenden größeren Gleichmäßigkeit der Druckeinwirkung durch ein aufschlagendes G-eschoß beruht. Auch könnte die nicn't-behandelte freiliegende Oberfläche einen gewissen Polstereffekt auf aufschlagende Geschosse ausüben. Es scheint möglich, daß die weichere Oberfläche die auftreffenden Geschosse weniger vollständig zerlegt.

Die Erfindung läßt sich allgemein auf keramische Oxyd- und CarMdpanzerplatten anwenden, die nach üblichen Heißpr-eßmethoden geformt werden. Bei dieser Behandlungsart weist die Oberfläche der Platte in'einer Tiefe bis zu 1₉27 mm (0,05 Zoll), in Abhängigkeit von der Geometrie der Platte und den Parametern ψ des Eormungsvorganges, eine, unterschiedliche Struktur oder chemischen Aufbau gegenüber dem Körper der Platte auf„Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die Entfernung dieser Oberflächenschicht die ballistischen Eigenschaften der Platte verbessert, wenn diese zu einer Verbundpanzerstruktur geformt wird. Die Platten können eine gemischte Zusammensetzung auf- ■ weisen und Al₂O^, B.C_s SiC,. TiB₂ und AlB^_? enthalten. Beispielhafte Zusammensetzungen bestehen aus Borcarbid mit Zusätzen anderer Carbide bis zu 50 Gew.-?». Die Erfindung ist auch auf Materialien anwendbar, die nach anderen Herstellungsmethoden ge-' formt wurden, welche ebenfalls eine Außeiisehicht. unterschiedlicher Struktur., ähnlich dem beim Heißpressen hervorgerufenen Effekt, erzeugen. .

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Claims

" - 5 - ' Patentansprüche

Ii J Verbundpanzerplatte, bestehend aus einer keramischen Frontplatte und einem daran befestigten Trägerelement, dadurch gekennzeichnet, daß von der äußeren Oberfläche der Frontplatte die Außenschicht in einer Dicke von etwa 0,076 bis etwa 1,27 mm (0,003 bis 0,050 Zoll) entfernt wurde.
2. Verbundpanzerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch von der Rückseite der Prontplatte die äußerste Oberflächenschicht in einer Dicke zwischen 0,076 und 1,27 nun entfernt wurde.
3. Panzerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prontplatte eine heißgepreßte monolithische Form aufweist und im wesentlichen aus polykristallinem Borcarbid besteht.
4. Panzerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte mindestens 50 $ Borcarbid enthält*
5. Verfahren zur Herstellung einer Verbundpanzerplatte gemäß Anspruch 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß die äußersten Schichten mindestens einer Oberfläche einer heißgepreßten Keramikplatte in einer Dicke von etwa 0,076 bis etwa 1,27 mm entfernt und dann die Platte an einem Trägerelement befestigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement aus einer Vielzahl von Glasfasergewebschichten hergestellt wird, die miteinander durch ein geeignetes Harz, insbesondere ein handelsübliches katalysiertes Polyesterharzsyst eic verbunden werden.

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7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Keramikplatte aus Borcarbid verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch.gekennzeichnet, daß eine Keramikplatte mit mindestens 50 Gew.-^ Borcarbid verwendet wird.

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