Brevet FR2865536A1 — publié le 20050729

"Projectile" La présente invention concerne un projectile et son procédé de fabrication, projectile du type réalisé en tungstène ou en un matériau contenant du tungstène et qui est compacté pour former une pièce de forme, solide. On connaît déjà un procédé de fabrication de corps de forte densité et de grande résistance à la traction,à base de tungstène (DE 36 01 707 Al) ; selon ce procédé, le corps est formé de fils de tungstène orientés en parallèle et regroupés sous la forme d'un faisceau. Les différents fils sont réalisés en tungstène avec des additifs inhibiteurs ou retardateurs de recristallisation; ces fils présentent un diamètre compris entre 0,1 et 1 mm. Les fils revêtus de métaux de faible densité et regroupés en faisceaux sont alors compactés en des tiges. Toutefois, de telles tiges ne peuvent être compactées que si les fils sont munis d'un revêtement relativement épais pour remplir tous les intervalles entre les différents fils. De plus, la densité et ainsi la masse du projectile sont beaucoup plus faibles, ce qui réduit d'autant la force de pénétration. De plus, on risque que, lorsque le projectile massique rencontre son objectif, les fils s'arrachent des faisceaux et que le projectile ne présente pas la stabilité de forme souhaitée. La présente invention a ainsi pour but de développer ou de réaliser les corps de base de projectiles pour arriver à une densité très élevée, proche de celle du tungstène et d's très grandes résistance et stabilité de forme. Ce problème est résolu, selon l'invention, en ce que le projectile est formé d'un noyau en tungstène ou en un matériau contenant du tungstène sur lequel on enroule une mince tôle de tungstène laminée à froid. On augmente ainsi de manière considérable la densité et la résistance du projectile et ainsi la masse et la stabilité de la forme, ce qui permet d'augmenter la force de pénétration au-delà de la moyenne. De plus, la réalisation du projectile par enroulement d'une tôle de tungstène sur un noyau de tungstène est beaucoup plus facile à manipuler. Le procédé selon l'invention utilise ainsi les valeurs élevées de la résistance de tôlesmincesen tungstène, laminées à froid, et qui, pour une épaisseur d'environ 50pm, atteignent une résistance à la traction comprise entre 2 500 et 3 500 N/mm2 et pour une épaisseur de l'ordre de 10 m, peuvent même dépasser 4 500 N/mm2; on transpose ces valeurs avec seulement de faibles pertes sur des pièces en forme de tiges réalisées à partir de ces produits, pièces qui peuvent alors avoir pratiquement la densité du tungstène. On bobine ou enroule de préférence à des températures comprises entre 500 et 1000 C en particulier dans une atmosphère de gaz protecteurs, comme de l'azote, de l'hydrogène, de l'argon, c'est-à-dire en dessous de la température de recris- tallisation et de récupération de minces tôles de tungstène laminées à froid et contenant notamment des additifs inhibiteurs ou freinant la recristallisation comme, par exemple, du dioxyde de thorium. Ces tôles de tungstène ont, de préférence, une épaisseur comprise entre 0,01 et 0,2 mm. Comme noyau d'enroulement, on utilise du tungstène lourd obtenu par la métallurgie des poudres ou un matériau fabriqué à partir de fils de tungstène avec revêtement, regroupement en faisceaux et compactage. On bobine jusqu'à ce que l'on atteigne l'épaisseur souhaitée de quelques centimètres. Cette pièce bobinée est alors compactée pour donner une pièce en forme de tige par filage à la presse et/ou forgeage et/ou martelage cir- culaire et/ou étirage ou encore par un procédé à l'explosif, pièce qui permet d'atteindre une résistance élevée à la flexion, une résistance à la traction comprise entre 2 000 et 4 000 N/mm2 et une densité allant jusqu'à 18,5 g/cm3. L'opération de bobinage ou d'enroulement est facilitée si la mince tôle de tungstène est revêtue d'une mince couche d'une épaisseur comprise entre 0,5 et 5 r m d'un métal noble favorisant l'accrochage comme, par exemple, du palladium. On peut, en outre, prévoir d'autres couches présentant une épaisseur allant jusqu'à 50 y m de métaux tels que du cuivre, du nickel ou du cobalt, notamment en combinaison avec des métaux à faible température de fusion comme du zinc ou de l'étain et qui forme avec les autres métaux, des alliages ductiles et solides présentant une faible température de fusion. Dans la zone des températures de bobinage ou d'enroulement, ces zones se ramollissent ou fondent et servent à relier entre elles les minces tôles bobinées ainsi qu'à les accrocher sur le noyau en tungstène. Les minces couches des métaux ci-dessus arrêtent en outre le développement des fissures dans les minces tôles de tungstène et aboutissent à une plus grande résistance à la flexion et au pliage du matériau composé. Comme, de plus, les minces tôles de tungstène tendent, dans leur combinaison, à peine à se délaminer, cela se traduit globalement par une plus grande stabilité de la forme du projectile massique, qui, lors de son impact par exemple sur une plaque de blindage, peut tre pleinement efficace. L'extrémité avant de la bande de tungstène bobinée peut être introduite et bloquée dans une ouverture en forme de fente, par exemple par brasage ou par une soudure par pointsou un cordon de soudure. La formation des couches de tôle sur le corps bobiné se fait par chauffage, notamment du point de contact entre la bande et le corps bobiné de façon que la couche favorisant l'accrochage soit reliée solidement aux couches métalliques qui forment alors avec l'étain ou le zinc, des alliages solides et ductiles, à faible point de fusion. A la fin de l'opération de bobinage et en particulier avant le compactage par forgeage, filage à la presse, martelage circulaire ou étirage et encore traitement par un procédé à l'explosif, on gaine le projectile dans un matériau à résistance et dureté élevées comme par exemple de l'acier. Cela entraîne un compactage en douceur du corps bobiné et facilite la réalisation de rainures périphériques ou de pas de vis qui sont nécessaires pour la fabrication du projectile. Le gainage évite en outre que l'ensemble composé ne se délamine au moment de l'impact. L'invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 représente un procédé de fabrication d'un projectile massique et l'installation correspondante pour le traitement thermique du corps de projectile bobiné, - La figure 2 montre le revêtement de la bande de tôle de tungstène pour fabriquer le corps de projectile, selon la figure 1, La figure 3 montre le noyau du corps du projectile servant à recevoir la bande de tungstène avec l'encoche correspondante dans laquelle est pincée l'extrémité initiale de la bande de tôle. - La figure 4 montre le noyau du corps de projectile réalisé à partir de nombreux fils. - La figure 5 montre une variante du noyau de la figure 4 réalisée selon la métallurgie des poudres avec de la poudre de tungstène et du nickel. - La figure 6 montre le noyau terminé muni de la tôle bobinée. - La figure 7 montre la structure de la tôle en vue en coupe ainsi que les revêtements correspondants. Selon le dessin, à la figure 1, la référence 10 désigne un rouleau sur lequel est enroulée une tôle 12 d'une épaisseur comprise entre 0,01 et 0, 2 mm. De manière avantageuse, la tôle est du tungstène. Selon la figure 1, on dé-vide cette tôle du rouleau 10 en la faisant passer sur un cylindre de guidage 13, pour l'enrouler sur un noyau 14 en tungstène. L'utilisation du cylindre de guidage 13 permet, de façon avantageuse, d'avoir une tension suffisante pour enrouler le corps de bobine 40 sur un noyau 14 en tungstène. Pour arriver à un bon blocage de l'extrémité initiale de la tôle 12, le noyau 14 présente une encoche 20 en forme de fente dans laquelle on introduit l'extrémité avant de la bande de tungstène 12 et on la fixe par brasage ou soudage par points. Pour arriver à un bon blocage de la bande de tôle de tungstène 12 sur le noyau 14, on applique, selon la figure 7, sur la bande de tungstène 12 relativement mince, une couche d'accrochage 22 en un métal noble, de préférence en Palladium (Pd) sur une épaisseur comprise entre 0,5 m et 5 jim. De plus, une couche 24 est prévue sur cette couche d'accrochage. Cette couche 24 peut être formée d'un ou plusieurs métaux, par exemple en cuivre, cobalt ou nickel. Comme dernière couche 26, on applique une couche en un métal à basse température de fusion comme, par exemple, du zinc ou de l'étain. L'épaisseur totale des couches ainsi rapportées est comprise entre 1 et 100 p m. Pour pouvoir appliquer la couche d'accrochage 22 et les couches 24 et 26 sur la bande en tungstène 12, on fait passer cette bande en continu à travers les bains galvaniques 30 représentés à la figure 2; dans cette installation, on a prévu des cylindres de guidage 32 pour que la bande puisse être conduite sans difficulté à travers les bains galvaniques successifs et recevoir par dépôt les trois couches 22, 24, 26. Puis on enroule la bande sur le cylindre d'alimentation 10 et on transfère l'ensemble sur le dispositif d'enroulement représenté à la figure 1. La tôle 12, dévidée sur le noyau 14, forme alors le corps bobiné 40, tel qu'il apparaît à l'état terminé à la figure 6. Le corps bobiné peut recevoir à son tour une enveloppe 60 en un métal dur, très résistant. Cette combinaison peut alors constituer le projectile massique, terminé. Il est également possible de réaliser le projectile massique sans enveloppe ou gaine 60. Comme cela découle de la figure 1, le corps bobiné ou le corps de projectile 40 à réaliser, selon le procédé de fabrication, est placé dans un four à gaz protecteur 17 dans lequel on effectue le traitement thermique du corps de projectile 40. Le procédé de bobinage peut se faire à des températures comprises entre 500 et 1 000 C, de préférence dans une atmosphère de gaz protecteurs comme de l'azote, de l'hydrogène ou de l'argon. Le gaz protecteur 18 est fourni par une conduite 42 au four 44 équipé d'un moyen de chauffage 16. Le moyen de chauffage sert avant tout à réchauffer le point de contact 4, représenté à la figure 1 à l'endroit où la tôle 12 rencontre la partie de tôle déjà bobinée. Ce moyen de chauffage 16 chauffe le point de contact 4 pour que les couches métalliques 24 et 26 appliquées sur la tôle 12 se ramollissent et finalement s'allient et fondent pour qu'à l'état bobiné, le corps de projectile 40 présente une liaison parfaite des différentes nappes de bande. L'extrémité de la bande de tôle peut, comme le montre la figure 6, être aplatie à l'endroit 48 et être brasée ou soudée par points ou par un cordon de soudure sur le corps bobiné 40. On évite de cette manière qu'après avoir coupé la bande de tôle 12 du corps de bobine 40, celui-ci ne se dévide de nouveau ou ne se soulève de la surface de la tôle bobinée. Le noyau, représenté à la figure 3, peut être formé, selon la figure 4, de nombreux fils de tungstène compactés. De plus, il est également possible de réaliser le noyau 14, selon la technique de la métallurgie des poudres en un métal lourd (W + Co ou Ni), comme cela est indiqué à la figure 5. Le corps bobiné ou le corps de projectile finalement réalisé peut avoir par exemple un diamètre compris entre 10 et 50 mm. Le corps bobiné ou le corps de projectile 40 est, après cette phase de bobinage, mis à la forme souhaitée de tige par filage à la presse et/ou forgeage et/ou martelage circulaire et/ou étirage ou encore par un procédé à explosif pour qu'il présente une résistance à la flexion et une résistance à la traction, élevée comprise entre 2 000 et 4 000 N/mm2. La densité de la tige de pénétration atteint alors des valeurs comprises jusqu'à environ 18,5 g/cm3 et se rapproche ainsi de la densité du tungstène qui est de 19,3 g/cm3. Ces projectiles sont ainsi utilisés de préférence comme tige ou aiguille de pénétration. 8 REVENDICATIONS 1 ) Projectile massique (40) en tungstène ou en un composé de tungstène et densifié par compactage pour donner un corps de forme,solide, projectile caractérisé en ce que le corps de projectile (40) est formé d'un noyau (14) en tungstène ou en un matériau composé de tungstène sur lequel on a enroulé une tôle (12) en tungstène ou en un alliage de tungstène. 2 ) Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle (12) a une épaisseur comprise 10 entre 0,01 et 0,2 mm. 3 ) Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle (12) est en biais à son extrémité avant et/ou à son extrémité arrière. 4 ) Projectile selon la revendication 3, carac-15 térisé en ce que l'extrémité avant de la tôle (12) est introduite dans une ouverture en forme de fente ou une entaille (20) réalisée dans le noyau (14). 5 ) Corps de projectile selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tôle (12) ou l'extrémité de la 20 tôle est bloquée en position par une liaison réalisée par la matière. 6 ) Projectile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle est revêtue sur l'une de ses faces ou sur ses deux faces avec des métaux. 7 ) Procédé de fabrication d'un corps d'obus, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle (12) est enroulée sur le noyau (14) et forme un corps bobiné qui est alors densifié par forgeage et/ou martelage circulaire et/ou filage à la presse et/ou étirage ou par une technique 30 à l'explosif, les températures étant situées en dessous de la température de recristallisation qui est d'environ 1200 C de préférence en dessous de la température de récupération qui est d'environ 900 C lors de l'opération de bobinage. 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé 35 en ce que la tôle est réalisée en tungstène avec des additifs inhibiteurs ou retardateurs de recristallisation, représentant entre 0,5 et 5 % en volume. 9 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tôle en tungstène est revêtue avant l'opération de bobinage à l'aide d'une couche favorisant l'accrochage en métal noble, notamment en palladium, représentant une épaisseur comprise entre 0,5 et5 jura. 10 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on applique tout d'abord une couche favorisant l'accrochage 22 puis sur celle-ci une autre couche (24) en cuivre, cobalt ou nickel ayant une épaisseur comprise entre 1 et 100jum, ces couches étant appliquées par un procédé galvanique ou non galvanique sur la tôle (12). 11 ) Procédé selon la revendication 10, carac- térisé en ce qu'on applique une troisième couche (26) en un métal à faible température de fusion comme du zinc ou de l'étain sur la troisième couche (26) en cuivre, cobalt ou nickel. 12 ) Procédé de fabrication d'un projectile 20 selon les revendications 1, 7 et 10, caractérisé par les étapes suivantes. 1. On dévide la tôle (12) d'une bobine (12), 2. On fait passer la tôle (12) dans plusieurs bains galvaniques (30) successifs, 3. On enroule la tôle (12) sur un noyau (14) dans un four dans lequel règne une atmosphère de gaz protecteur (17), 4. Pendant l'opération d'enroulement, on ramollit ou on fait fondre le revêtement, 5. Lorsque le procédé d'enroulement est terminé, on relie l'extrémité en biais de la tôle à la surface de la bande de tôle, solidairement par une liaison par la matière, 6. A la fin de l'opération d'enroulement, et avant ou après l'opération de compactage, on gaine le projectile dans un matériau de densité,de résistance et de dureté élevées. 13 ) Procédé selon les revendications 7 et 12, caractérisé en ce que la bande de tôle (12) est formée de plusieurs bandes de tôle qui sont reliées les unes aux autres par une soudure par pointsou par cordonsde soudure. 14 ) Projectile selon la revendication 7, caractérisé en ce que, pendant le compactage, on réalise des rainures périphériques ou des pas de vis sur toute la longueur du projectile ou une partie de cette longueur.