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Rüstung aus Aluminium

Die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl von Aluminiumlegierungen als Panzeraluminium sind deren ballistischer Schutz, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

1 Metallische Rüstungsmaterialien

Gepanzerte Fahrzeuge, ob auf Rädern oder auf Raupen, erfüllen auf dem Schlachtfeld vielfältige Funktionen: als Aufklärung, Krankenwagen, Infanterie-Lieferfahrzeuge. Die Gestaltung des Panzerungssystems der Fahrzeuge hängt von der Größe des Fahrzeugs ab, die Bedrohung(en), denen das Fahrzeug voraussichtlich ausgesetzt sein wird, und das Gewicht der Panzerung, die das Fahrzeug bewältigen kann. Metall ist das primäre Panzerungsmaterial für große Kampffahrzeuge. Die Tabelle der Abbildung 1 gibt ausgewählte Beispiele für solche Materialien und ihre Anwendungen.

Metallische RüstungsmaterialienAbbildung 1 – Die Beispiele metallischer Panzerungsmaterialien [1]

2 Rüstung aus Aluminium

Vor sechzig Jahren, die USA. Das Militär begann, gepanzerte Personentransporter mit Aluminiumplatten einzusetzen. Einer der ersten davon war der M113, ein wahres Arbeitstier, das für Geschwindigkeit sorgte, Beweglichkeit, und Sicherheit während des Vietnamkrieges. Aluminium machte den M113 leichter als frühere Militärfahrzeuge und dennoch stark genug, um seine Besatzung und Passagiere zu schützen [2].

Es gibt mehrere Vorteile, die Aluminium zu einem Material für viele Arten von Panzerungen machen [2, 3]:

  • Aluminium hat Licht (etwa ein Drittel so viel wie Stahl).
  • Aluminium bietet ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht.
  • Bei Fahrzeugen, die auf dem Luftweg transportiert werden müssen, muss die ballistische Leistung mit einem geringen Gewicht in Einklang gebracht werden, wie zum Beispiel Truppentransporter.
  • Hohe Korrosionsbeständigkeit.

3 Anforderungen an den ballistischen Schutz

Die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl von Legierungen für Aluminiumpanzerplatten sind:

  • ballistischer Schutz,
  • Schweißbarkeit und
  • Korrosionsbeständigkeit.

Der ballistische Schutz wird anhand verschiedener Kennzahlen gemessen:

  • die Fähigkeit, dem Eindringen eines panzerbrechenden Projektils (AP-Projektil) mit einem spitzen vorderen Ende, wie z. B. einem, zu widerstehen .30 Kaliber; Und
  • die Fähigkeit, der Abplatzung durch ein fragmentstimulierendes (FS) Projektil mit einem stumpfen Vorderende, wie z. B. einem, zu widerstehen 20 mm. Spallation ist die durch eine Druckwelle verursachte Fragmentierung der Rückseite einer Panzerplatte gegenüber dem Einschlagpunkt des Projektils.

Panzerbrechende Projektile
Abbildung 2 – Panzerbrechende (AP) Projektile [4]

Fragmentsimulierende ProjektileAbbildung 3 – Fragmentsimulierende (FSP) Projektile [4]

Beispiele für Panzertestgeschosse
Abbildung 4 – Beispiele für Panzertestgeschosse:
20 mm-Fragment-Simulator (a), .50 Kaliber AP-Patrone (b), und .30 Kaliber M2AP (c) [5]

4 Rüstungsaluminiumlegierungen

Gängige Al-PanzerungslegierungenAbbildung 5 – Gängige Al-Panzerlegierungen nach [4]

Herkömmliche Panzeraluminiumlegierungen und -härtenAbbildung 6 – Konventionelle Panzeraluminiumlegierungen und Härtegrade nach [5]

Militärische Spezifikationen für PanzeraluminiumlegierungenAbbildung 7 – Militärische Spezifikationen für Panzeraluminiumlegierungen [11]

5xxx Aluminiumpanzerung

Viele der am häufigsten verwendeten Legierungen für Panzerungen stammen aus der 5xxx-Serie. Diese nicht wärmebehandelbaren Legierungen verwenden Magnesium als primäres Legierungsmittel und gelten als die Legierungen, die nicht wärmebehandelt werden können, da sie die höchste Festigkeit aufweisen. Diese Legierungen eignen sich auch gut zum Schweißen.

Eine erhebliche Erhöhung des Magnesiumgehalts bietet den Vorteil einer erheblich verbesserten Festigkeit und ballistischen Leistung. Jedoch, Eine Erhöhung des Magnesiumgehalts führt zu Problemen bei der Spannungsrisskorrosion, bei der erhebliche Mengen an Kaltverformung auf das Blech- oder Plattenprodukt ausgeübt werden. Ein bevorzugtes Minimum für Magnesium liegt bei ca 6.6%. Ein bevorzugtes Maximum für Magnesium liegt bei ca 7.4% [5].

  • 5456
  • 5083
  • 5059

6xxx Aluminiumpanzerung

Die Legierungen der 6xxx-Serie werden häufig direkt als Platte in Applikationspanzersystemen verwendet, wie zum Beispiel die „Up-Armouring“-Programme, die eingesetzt wurden, um den Schutz des High-Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle (HMMWV oder Humvee) des Militärs vor improvisierten Sprengkörpern zu verbessern.

  • 6061 und 6082 sind die am häufigsten verwendeten Panzerlegierungen aus dieser Familie [7].

7xxx Aluminium Rüstung

Die Legierungen der 7xxx-Familie zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Haltbarkeit aus. Diese wärmebehandelbaren Legierungen verwenden Zink als primäres Legierungselement. Nicht alle Legierungen dieser Kategorie sind leicht schweißbar.

  • 7017
  • 7029
  • 7039
  • 7056
  • 7075
  • 7085

2xxx Aluminiumpanzerung

  • 2195
  • 2060
  • 2139
  • 2519

5 Spezifikationen für Aluminiumpanzerplatten

Die am weitesten verbreiteten Aluminiumlegierungen für Panzerplattenanwendungen sind 5083 und 7039:

  • 5083 erfüllt die Anforderungen der U.S. Militärspezifikation MIL-A46027F
  • 7039 trifft auf die USA. Militärspezifikation MIL-A46063E.

Während 7039 ist effektiver in der AP-Leistung, 5083 schneidet bei FS-Anwendungen besser ab. Die verbesserten ballistischen Eigenschaften von 7039 werden durch die geringere Korrosionsbeständigkeit und Schwierigkeiten beim Schweißen ausgeglichen.

Einige neue Legierungen verbessern die Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und ballistische Leistung zugelassener Qualitäten, zum Beispiel [5]:

  • 5059 weist einen verbesserten Explosionsschutz auf 5083
  • 7017 hat eine Verringerung der Spallation im Vergleich zu gezeigt 7039 Legierung.

6 Einige gepanzerte Aluminiumfahrzeuge

6.1 Bradley

  • Gehäuseteile bis 44 mm Dicke bestehen aus 5083 und 5086 Legierungen.
  • Die Frontalprojektion ist geschützt 12,7 mm-Geschosse, andere Oberflächen ab Normalkaliber.
  • Der moderne BMP M2 Bradley besteht ebenfalls aus Aluminiumlegierungen 7039 und 5083.
  • Die Stirn und die Seite sind mit Stahlgittern verstärkt (Abbildung 5) [5].

6.2 RG-33

  • Die Aluminiumlegierung 5059 Bietet einen besseren ballistischen und Explosionsschutz für gepanzerte Fahrzeuge.
  • Legierung 5059 lässt sich leicht schweißen und bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.
  • Die US-Armee verwendete AA5059 im MRAP-Fahrzeug (RG-33 Mine Resistance Ambush Protected), das im Irak eingesetzt wurde (Abbildung 6).

6.3 HMMWV

Die Monocoque-Aluminium-Kabinenstruktur für leichte taktische Fahrzeuge besteht aus allen 5083-H131-Panzerplatten aus Aluminiumlegierung mit verschiedenen Stärken [7]:

  • 1/2„Innenboden
  • 1" Dach & B-Säulen-Zwickel
  • 1.5„Tunnelseitenwände
  • 2„Außenstruktur des Unterbodens, Vorderseite, Rück- und Seitenwände, Tunneloberteil „V“

6.4 AMX-10 RC

Aluminiumlegierung 7050 (AMS 4050A):

  • Rumpf (vorne/seitlich/hinten) – 45/20/25 mm
  • Turm (vorne/seitlich/hinten) – 42/420/25 mm

6.5 Leichter Panzer M8 AGS

  • Geschweißte Aluminiumlegierung 5083 [9]

6.6 Skorpion und Krummsäbel

Scorpion und Scimitar sind durch Aluminium-Zink-Magnesium geschützt 7017 Legierungsrüstung, die das Fahrzeuggewicht niedrig halten 7,8 Tonnen. Scorpion ist normalerweise mit einem ausgestattet 76 mm Kanone. Scimitar ist im Grunde das gleiche Fahrzeug wie Scorpion, jedoch mit einem ausgestattet 30 mm-Kanone anstelle der 76 mm Kanone.

Die Rüstung bietet ausreichenden Schutz davor 12,7 mm schwere Maschinengewehrgeschosse im Frontalbogen und dagegen 7,92 mm woanders, sowie gegen hochexplosive Granatensplitter. Die Position des Fahrers wird zusätzlich durch eine zusätzliche Panzerung aus Aluminiumlegierung gegen Minen geschützt [10].

 

BradleyAbbildung 8 – Bradley [5]

Gepanzerter Rumpf vom Typ RG-33Abbildung 9 – Gepanzerter Rumpftyp RG-33 [6]

Vollständig integrierte Kabine aus gestrahltem Aluminium von HMMWVAbbildung 10 – Vollständig integrierte Kabine aus gestrahltem Aluminium des HMMWV [7]

AMX-10 RCAbbildung 11 – AMX-10 RC [8]

M8-PanzerwaffensystemAbbildung 12 – M8-Panzerkanonensystem (leichter Panzer) [9]

Krummsäbel
Abbildung 13 – Krummsäbel [10]

Quellen:

  1. Möglichkeiten in der Wissenschaft und Technologie von Schutzmaterialien für zukünftige Anwendungen in der Armee / Nationale Akademie der Wissenschaften (Washington D.C.) – 2011
  2. https://www.constellium.com/news/aluminium-on-the-front-lines
  3. https://www.clintonaluminum.com/aluminum-applications-for-armor-plating/
  4. Ballistische Bewertung von 2060 Aluminium / Denver B Gallardy – Forschungslabor der US-Armee – 2016
  5. Fortschrittliche Aluminium-Panzerungslegierungen – Leichtmetallzeitalter, Dezember, 2016
  6. https://www.globalsecurity.org/military/intro/armor-al.htm
  7. MONOCOQUE-ALUMINIUMSTRUKTURENTWURF FÜR LEICHTES TAKTISCHES FAHRZEUG – 2014
  8. https://wiki.warthunder.com/AMX-10RC
  9. https://en.wikipedia.org/wiki/M8_Armored_Gun_System
  10. Scorpion und Scimitar: Britische gepanzerte Aufklärungsfahrzeuge, 1970-2022 / David Grummitt – 2022
  11. Die Wissenschaft der Rüstungsmaterialien /Ed. von Jan. G. Hocken – 2017 (sehen Vorschau)

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