BR102018004502B1

BR102018004502B1 - Método para produzir um bruto de estojo de cartucho longo e kit de punções e matrizes

Info

Publication number: BR102018004502B1
Application number: BR102018004502-4A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey W. Carper; Christopher W. Snavely
Original assignee: National Machinery Llc
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2022-12-06
Also published as: KR20220110154A; US11333473B2; PL3372324T3; CN108568471B; HK1257806A1; CN108568471A; EP3372324B1; KR20180102496A; ES2854973T3; US10495430B2; BR102018004502A2; RU2750069C2; EP3372324A1; RU2018107818A3; CA2992123A1; US20200056870A1; MX2018002850A; US20180259309A1; PH12018000026A1; TW201833507A

Abstract

Método e ferramenta para formar um espaço de estojo de cartucho compreendendo extrudar para trás um tubo de um comprimento de fio sólido em múltiplas etapas de extrusão para trás com ferramenta progressiva para obter um espaço intermediário que possa ser um desenho terminado sem uma etapa de anelamento anterior e que, se de outra maneira não submetido a múltiplas etapas de extrusão para trás, requererá anelamento antes do desenho final para evitar o rompimento

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se à fabricação de estojos de cartucho.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Estojos de latão para cartuchos de arma de fogo são convencionalmente feitos em várias etapas e em máquinas sucessivas. Tradicionalmente, estojos são formados a partir de matéria-prima de tiras de latão que são arqueadas e então trefiladas em múltiplos estágios. Etapas de recozimento entre os estágios de trefilação são geralmente requeridas, especialmente onde estojos relativamente longos, tal como estojos para rifles, estão sendo fabricados. O método de matéria-prima de tiras produz uma alta proporção de sucata, requer energia para recozimento, é lento e propenso a variabilidade dimensional, e ocupa um espaço considerável no chão.

[003] É conhecida a conformação a frio de brutos intermediários de parede fina oca para estojos de cartucho a partir de arame sólido. Este processo reduz sucata e, quando aplicado a estojos de cartucho relativamente curtos, pode potencialmente eliminar uma necessidade de recozer o bruto.

[004] Estojos de cartucho relativamente longos, por exemplo aqueles tendo um comprimento maior que 2-1/2 vezes seu diâmetro, podem requerer na prática do estado da técnica, ao menos uma, se não muitas, etapas de recozimento antes que o estojo possa ser finalmente trefilado. Sem recozimento anterior adequado, a parede de tubo de estojo pode romper durante uma operação de trefilação devido ao encruamento desenvolvido durante uma trefilação ou trefilações anteriores. Procedimentos de recozimento aumentam o custo de fabricação, que inclui aqueles associados a equipamentos, energia, atraso de tempo e trabalho.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] A invenção fornece um método e ferramentas para formar brutos de estojo de cartucho de parede fina relativamente longos a partir de matéria-prima de arames sem uma etapa intermediária de recozimento. A invenção utiliza um conjunto de ferramentas progressivas em uma máquina de conformação a frio para extrudar para trás o tubo bruto em várias etapas. Descobriu-se que o encruamento da parede de tubo bruto pode ser reduzido usando a técnica de múltiplas extrusões para trás. Consequentemente, uma espessura de parede de tubo completamente trefilada pode ser obtida sem requerer uma etapa ou etapas de recozimento anterior do bruto.

[006] A técnica inventiva reduz encruamento na parede de tubo bruto em relação ao que ocorre na prática de trefilação múltipla do estado da técnica. A invenção limita a tensão ou deformação plástica apenas para somente a seção de comprimento de parede de tubo formada em uma única etapa de extrusão para trás. Uma seção de comprimento de parede de tubo anteriormente extrudada não é adicionalmente deformada e encruada quando uma seção de comprimento subsequente é extrudada para trás. A técnica inventiva alcança, dessa maneira, um bruto de estojo de cartucho longo que pode ser acabado por trefilação a uma espessura de parede de tubo que até agora requeria recozimento entre processos de trefilação convencionais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] As figuras 1A-1E ilustram de forma esquematizada um processo de conformação de bruto de estojo de cartucho incorporando a invenção;

[008] A figura 2 é uma vista em seção transversal de um bruto de estojo de cartucho completamente trefilado que foi desbastado para um comprimento desejado; e

[009] A figura 3 ilustra ferramental exemplificativo empregado em uma máquina de conformação a frio progressiva para realizar o processo retratado nas figuras 1A-1E.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA

[010] O que se segue é uma descrição, com referência alternativamente entre as figuras 1A-1E e figura 3 de etapas de processo básicas usadas na fabricação de um bruto de estojo de cartucho 10. Um bruto inicial 10 é cortado a partir de matéria-prima de arame 11 por um cisalhamento em uma estação de corte 12 (figura 3) de uma máquina de conformação a frio progressiva 14. A máquina 14 é de uma construção conhecida na indústria, mostrada, por exemplo, na patente U.S. 4,898,017 e discutida em maiores detalhes abaixo. O bruto inicial 10 tem o formato de um cilindro sólido geralmente com pequenas distorções em suas faces de extremidade cisalhadas. Tipicamente, a matéria-prima de arame 11 é latão, embora outras ligas e metais possam ser usados. Um exemplo de latão compatível é o CDA 260. O bruto 10 é transferido para uma estação de trabalho mostrada como uma primeira estação de trabalho 16 onde é extrudado para trás em 1 para produzir uma seção de comprimento de tubo 17 (figura 1A) de cerca de 1/3 de um comprimento de tubo pré-trefilado final. O bruto 10 é então transferido para uma segunda ou subsequente estação de trabalho 18 onde é extrudado para trás em 2 para adicionar outra seção de comprimento 19 de um comprimento de cerca de 1/3 de um comprimento de tubo pré-trefilado final e com um diâmetro interno menor do que o diâmetro interno da primeira seção de comprimento 17. Depois disso, o bruto 10 é transferido para uma terceira ou subsequente estação de trabalho 20 onde é extrudado para trás ou extrudado de forma reversa em 3 uma terceira vez para adicionar uma seção de comprimento 21 de cerca de 1/3 de um comprimento de tubo pré-trefilado final com um diâmetro interno menor do que o da seção de comprimento anterior 19. O bruto 10 pode ser transferido para uma quarta ou subsequente estação de trabalho 22 onde pode ser acabado por trefilação através de duas matrizes de trefilação 23 com um punção ou mandril de trefilação 24 para uma espessura de parede acabada preferencialmente de cerca de 0,2 mm a cerca de 0,5 mm e mais preferencialmente cerca de 0,3 mm medida onde o tubo bruto designado 25 deve ser desbastado para formar uma boca 27 (figura 2).

[011] Preferencialmente, de acordo com a invenção, após múltiplas etapas de extrusão para trás, apenas uma etapa de trefilação precisa ser realizada em um bruto para alcançar uma espessura de parede e comprimento pré-desbastado acabados ou finais na seção de tubo 25 conforme mostrado na figura 1E. O bruto 10, conforme descrita, é trefilado para um comprimento de tubo e dimensão de espessura de parede de tubo não desbastados finais anteriores a qualquer engarrafamento (empescoçamento) e afunilamento sem requerer uma etapa ou etapas de recozimento. Como um exemplo, um único procedimento de recozimento pode requerer que um bruto de latão seja aquecido a 500-700 graus F. por 30-45 minutos ou mais, por exemplo, para aliviar uma condição de encruamento existente e, então, requerer um período de resfriamento compatível.

[012] Tradicionalmente, um estojo de cartucho tem um diâmetro interno afunilado associado com uma espessura de parede de tubo que se reduz para longe de uma cabeça de cartucho 26 em direção da extremidade aberta. O punção de trefilação 24, como é convencional, pode ter um perfil afunilado que se encaixa no perfil interior acabado do estojo de cartucho. Um aspecto da invenção envolve conformar os estágios das seções extrudadas para trás 17, 19, 21 do tubo de bruto 25 de maneira que as linhas ou degraus de transição de um diâmetro para o próximo preferencialmente repousem em proximidade ao perfil do punção de trefilação 24 (e, em última análise, ao diâmetro interno variante complementar do tubo bruto de estojo trefilado 25). Este arranjo preferido é retratado nas figuras 1D e 1De, a última sendo um alargamento da área de trefilação indicada na figura 1D. Quando a ferramenta ou punção de trefilação 24 é assentado pela primeira vez nas seções extrudadas para trás 17, 19, 21, conforme mostrado na figura 1D, existem duas condições benéficas. Lubrificante 30 é preso nos espaços de folga entre a ferramenta 24 e o bruto 10. Atrito de superfície é reduzido pelas áreas locais menores de contato entre a superfície interna de bruto e a ferramenta 24 precedendo movimento relativo das matrizes de trefilação 23 sobre a parede de tubo e a ferramenta 24. Estas condições são favoráveis à operação de trefilação por reduzir forças entre as matrizes de trefilação 23 e a seção de tubo bruto 25 e por reduzir, assim, a tendência da seção de tubo bruto romper.

[013] A figura 1E ilustra um estojo de cartucho trefilado 10 com uma borda irregular característica 31 em sua extremidade aberta. A figura 2 ilustra o bruto de estojo de cartucho trefilado 10 após a borda irregular 31 ter sido desbastada produzindo uma proporção L/D (diâmetro) tipicamente de ao menos 3. Geralmente, conforme mencionado, a espessura de parede de um bruto medido em uma extremidade desbastada da seção de tubo 25 será de cerca de 0,4 mm ou menos. Preferencialmente, o comprimento da seção de tubo desbastada não é mais do que cerca de 1/8 do comprimento L desbastado remanescente.

[014] A figura 3 é uma representação diagramática da máquina de conformação a frio progressiva 14 em vista plana na qual o ferramental, destacado acima, para praticar a invenção é montado. A máquina 14 inclui um reforço ou região central de corpo de matriz estacionário indicado esquematicamente em 37 e um êmbolo ou corrediça ilustrado esquematicamente em 38. O êmbolo 38 se alterna em direção a e para longe da região central de corpo de matriz 37 e é mostrado no ponto morto frontal, mais próximo à região central de corpo de matriz, na figura 3. Matéria-prima de arame 11 é alimentada para a estação de corte 12 onde um comprimento de matéria-prima é cisalhado para formar o bruto 10. As quatro estações de trabalho 16, 18, 20, 22 são mostradas à esquerda da estação de corte 12. Como é conhecido na indústria, o bruto 10 é transferido sucessivamente de estação para estação por um mecanismo de transferência (não mostrado) durante períodos cíclicos em que o êmbolo 38 está longe da região central de corpo de matriz 37.

[015] Na primeira estação 16, o bruto 10, recebido em uma matriz 43 que é levemente maior (por exemplo, 0,02 - 0,05 mm) em diâmetro do que o bruto, é extrudado para trás por um punção 44 de um primeiro diâmetro para produzir a primeira seção de comprimento de tubo 17 com um diâmetro interno determinado pelo punção. Tipicamente, em cada extrusão para trás, o diâmetro externo de bruto crescerá radialmente para essencialmente o diâmetro interno da matriz associada. O punção e as ferramentas de matriz 44, 43, podem ser dimensionados e de outra maneira configurados para produzir uma espessura de parede de tubo de, por exemplo, entre cerca de 0,5 mm e cerca de 1 mm na primeira seção 17.

[016] Na segunda estação 18, o bruto 10 é recebido em uma matriz 46 e é extrudado para trás por um punção 47. A matriz 46 tem, preferencialmente, um diâmetro interno levemente maior (por exemplo, 0,02 - 0,05 mm) do que o diâmetro externo do bruto 10 sendo recebido da estação anterior ou primeira estação 16. O diâmetro do punção 47 é ligeiramente menor do que o do primeiro punção 44, preferencialmente, de maneira que siga proximamente a geometria do punção de trefilação. A matriz 46 e o punção 47 são arranjados para que o bruto seja extrudado para trás para formar a seção de parede de tubo 19 tendo um diâmetro interno ligeiramente menor do que o da seção de parede primeiramente formada 17, conforme determinado pelo punção 47, e um comprimento novamente de cerca de 1/3 de um comprimento de tubo pré-trefilado. Na terceira estação 20, o bruto é recebido em uma matriz 48 e é extrudado para trás por um punção 49. Como antes, a matriz 48, preferencialmente, tem um diâmetro interno levemente maior (por exemplo, 0,02 - 0,05 mm) do que o diâmetro externo do bruto recebido da estação anterior 18. O diâmetro do punção 49 é ligeiramente menor do que o do punção anterior 47 conforme descrito anteriormente para preferencialmente seguir proximamente a geometria do punção de trefilação. A matriz 48 e o punção 49 são arranjados para que o bruto seja extrudado para trás para formar a terceira seção de tubo 21 com um diâmetro interno conforme determinado pelo punção 49, ligeiramente menor do que o diâmetro interno da segunda seção de tubo 19. O punção e a ferramenta de matriz nas estações 16, 18 e 20 são preferencialmente de carboneto.

[017] É preferível configurar os conjuntos de punção e matriz de maneira que o diâmetro interno das seções de tubo antes de trefilação do bruto nas etapas entre extrusões para trás sucessivas das seções de tubo seja quase o mesmo ou levemente maior, por exemplo de até cerca de 0,75 mm, do que um diâmetro do punção de trefilação no mesmo local axial da cabeça de bruto quando o punção de trefilação é assentado contra o fundo do bruto pré-trefilado. Em outras circunstâncias, a invenção pode ser praticada com sucesso sem desenvolver uma correspondência próxima entre as etapas de extrusão para trás e o contorno do punção ou ferramenta de trefilação. Geralmente, com um conjunto de punção e matriz de extrusão para trás sucessivos, a matriz terá um diâmetro interno maior do que o da matriz do conjunto de punção e matriz de extrusão para trás anterior e o punção terá um diâmetro externo menor do que o do punção do conjunto de punção e matriz de extrusão para trás anterior.

[018] O bruto 10 com um tubo formado por múltiplas extrusões para trás é transferido para a estação de trefilação 22 onde é trefilado, por exemplo, através das duas matrizes de trefilação 23 pelo punção de trefilação 24 carregado pelo êmbolo 38. O tubo resultante pode ser considerado acabado ou totalmente trefilado nesta estação 22.

[019] O descrito acima descreve etapas e ferramental de conformação capazes de produzir um tubo de estojo de cartucho relativamente longo que pode ser trefilado de forma final ou acabado sem a necessidade de recozer o bruto antes que a etapa de trefilação final seja realizada. É difícil caracterizar de forma precisa um estojo de cartucho longo por uma proporção de comprimento (comprimento desbastado) por diâmetro (diâmetro externo), embora algumas análises de munição comum especificariam uma proporção maior que 2-1/2, preferencialmente de cerca de 3 para 1 ou maior e, mais preferencialmente, uma proporção de cerca de 3,2 para 1 ou maior. Independentemente de proporção de comprimento para diâmetro, a invenção de múltiplas etapas de extrusão reversa é útil na fabricação de estojos de cartucho que poderiam de outra maneira requerer recozimento antes do acabamento por trefilação para prevenir rompimento da seção de tubo.

[020] O processo descrito em referência às figuras 1A-1E e figura 3, está menos abrangido com o propósito de clareza do que o que pode ser realizado em uma máquina de conformação a frio ou em máquinas de conformação a frio em tandem. A máquina de conformação 14 pode ter estações de trabalho adicionais com ferramental relacionado antes, além, ou intervindo com aquele descrito e/ou pode incluir características de conformação adicionais nas estações ilustradas 16, 18, 20 e 22 e ferramental usado nestas estações. A cabeça 26 do bruto 10 é mostrada fechada e se perfurada para um evento pode ser considerada efetivamente fechada. Em alguns casos, múltiplas extrusões para trás para evitar falhar por rompimento em um acabamento por trefilação sem um processo de recozimento anterior podem ser realizadas com duas extrusões para trás ou mais do que três extrusões para trás. Será entendido que o bruto trefilado de forma final pode ser recozido para possibilitar que o tubo de cartucho seja engarrafado (empescoçado) e/ou afunilado.

[021] Deve ser evidente que esta divulgação é feita por meio de exemplo e que várias mudanças podem ser feitas por adição, modificação ou eliminação de detalhes sem se afastar do escopo justo dos ensinamentos contidos nesta divulgação. A invenção não é, portanto, limitada a detalhes particulares desta divulgação, exceto na medida em que as seguintes reivindicações são necessariamente tão limitadas.

Claims

1. Método para produzir um bruto de estojo de cartucho longo compreendendo cortar um comprimento de arame (11) de um fornecimento para formar inicialmente um bruto (10), formar um tubo circular (17, 19, 21) a partir de uma extremidade do bruto por extrusão para trás, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo bruto é formado por ao menos três etapas de extrusão para trás separadas, em que cada etapa de extrusão para trás sucessiva é realizada (47, 49) com um punção que é menor em diâmetro do que um punção (44, 47) usado na etapa de extrusão anterior com o resultado de que o tubo bruto é formado com três seções separadas (17, 19, 21) de diâmetro interno progressivamente menor.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas três etapas de extrusão para trás são realizadas na mesma máquina.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o bruto extrudado para trás é acabado por trefilação na dita mesma máquina.

4. Kit de punções e matrizes para conformar tubos de brutos de estojo de cartucho longo (10) em uma máquina de conformação progressiva, em que o kit compreende conjuntos de punção e matriz circulares (44, 43, 47, 46, 49, 48), cada conjunto sendo configurado para extrudar para trás uma seção de tubo bruto, CARACTERIZADO pelo fato de que o kit compreende pelo menos três conjuntos (44, 43, 47, 46, 49, 48), um segundo dos ditos conjuntos (47, 46) sendo proporcionado para receber e extrudar para trás um bruto formado em um primeiro dos ditos conjuntos (44, 43), e um terceiro dos ditos conjuntos (49, 48) sendo proporcionado para receber e extrudar para trás um bruto formado no dito segundo conjunto (47, 46), e pelo fato de que os conjuntos são configurados e arranjados para produzir coletivamente um bruto intermediário tendo três superfícies cilíndricas internas escalonadas (17, 19, 21) estendendo-se axialmente entre uma extremidade aberta e uma extremidade efetivamente fechada do tubo bruto, uma superfície cilíndrica de diâmetro menor das ditas superfícies cilíndricas (17) sendo adjacente à extremidade efetivamente fechada e uma superfície cilíndrica maior das ditas superfícies cilíndricas (21) sendo adjacente à extremidade aberta.

5. Kit, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui um punção de trefilação (24), os conjuntos de punções e matrizes (44, 43, 47, 46, 48) sendo construídos e arranjados para formar um bruto pré-trefilado com um tubo cilíndrico escalonado interno com degraus (17, 19, 21) entre extrusões para trás sucessivas sendo proximamente adjacentes ou em contato com o exterior do punção de trefilação (24) quando o punção de trefilação é assentado no dito bruto pré- trefilado.