SE517797C2 - Projektil av sintrat metallpulver - Google Patents

Description

20 25 ucuz» »aßov :annu . . ' 55 .. n n u o nu 517 797 2 förutsätter vidare att plastskiktet blir likformigt och jämnt pà alla projektilerna. Detta är svårt att uppnå vid en ytbe- läggning med plast enligt den kända tekniken. Om vidare plasten har en tendens att belägga vapenloppets väggar, kan problem uppstå med avseende på precisionen.

Det är vidare känt att tillverka projektiler av koppar eller kopparlegering med full densitet, varvid fördelen är att mate- rialet anses miljövänligt, har en förhållandevis hög densitet, och har en hög seghet och relativt låg hårdhet, så att koppar- projektilen exempelvis kan utformas med en hålspets så att den kan användas för jakt och därvid expanderar vid anslag.

Ett problem med användningen av sådana projektiler av koppar eller kopparlegering med full densitet har emellertid visat sig vara att materialet trots allt är relativt hårt, och att tole- ransområdet för ingreppet mellan projektiler av en viss nomi- nell kaliber och toleransområdet för de aktuella vapenloppen kan överlappa varandra i sådan omfattning att gastrycket i vap- net blir oacceptabelt högt, och därigenom framkallar risk för vapensprängning vid användning av sådana kopparprojektiler. Vi- dare blir precisionen lidande om gastrycket varierar.

Vi har nu funnit att det nyssnämnda problemet kan undanröjas utan att man behöver tillgripa minskning av diametern för pro- jektilens metalliska del och överdragning av projektilen med ett plastskikt, genom att projektilen utformas i enlighet med patentkravet 1.

Utföringsformer av den uppfunna projektilen anges i de bilagda osjälvständiga patentkraven.

Uppfinningen innebär att projektilens sintrade metallpulver- kropp har sådan porositet att kroppen med relativt ringa mot- stånd kan komprimeras radiellt vid projektilens passage genom vapenloppet om interferensen/toleranserna kräver detta, så att potentiellt farlig radiell interferens mellan pipan och projek- tilen kan reduceras eller undanröjes genom att porositeten re- lO 15 20 25 uonz» .vn-l . , ... ..35 ... . .. s17 797 'ï duceras eller elimineras. Genom att den radiella kompakteringen av projektilen kan genomföras med lägre kraft då projektilen har sådan porositet, än om projektilen vore av samma material men med full densitet, kan projektilens friktion längs pipan begränsas och kan därmed gastrycket i vapnet begränsas.

Speciellt projektilkroppen består av koppar eller kopparlege- ring kan den sintrade projektilkroppen ha en porositet av i storleksordningen 10%, eller allmänt mellan 5 och 25%. Projek- tilen kan med fördel bestå av 90-95 vikt-% koppar och med 5-10 vikt-% zink och/eller tenn, helst ca 95 vikt-% koppar och 5 vikt-% zink/tenn. Härigenom minimeras beläggningen av vapenlop- pets bommar/väggar.

Porositeten kan enkelt uppnås genom att projektilen framställes med konventionell sintringsteknik,varvid ett pulver kompakteras i en form till en kropp av önskad skepnad och med önskade dimen- sioner, samt med önskad porositet, varefter den kompakterade pulverkroppens sintras till önskad hållfasthet, exempelvis i sådan omfattning att projektilens material har i huvudsak full seghet. Därigenom kan man exempelvis uppnå fördelen att projek- tilen normalt inte kommer att splittras vid anslag. Härigenom kan projektilen utformas för att svampa upp vid anslag, så att den med fullgott resultat kan användas för jakt. Vidare kan projektilerna lättare uppsamlas från exempelvis sanden i en öv- ningsskjutvall, för återanvändning, om de även efter anslag i vallen är i huvudsak i ett stycke. Det bör dock stå klart att uppfinningen även omfattar projektiler som helt eller delvis splittras vid anslag mot en träffyta, vilket kan vara önskvärt exempelvis för övningsammunition så att projektilens penetra- tion kan reduceras. Speciellt då projektilen skall användas för övningsammunition, kan den till en väsentlig volymandel till- verkas av ett metallpulver, exempelvis järn eller stål, som be- tingar en låg kostnad.

Givetvis kan den uppfinningsenliga projektilen vidareutvecklas inom ramen för uppfinningen. Exempelvis kan projektilen förses 10 15 20 25 nnpr, uu-ø» . ' 35 , i | o u | av u 51 7 7 9 7 -_;§=§ï_=. - =.'_'_;' med en kärna av annat material, exempelvis hàrdmetall, eller ett tungt material såsom volfram, för att ge projektilen en re- lativt hög densitet och/eller vissa bestämda flyktegenskaper.

I en utföringsform kan projektilens kärna bildas av ett materi- al med full densitet. I en annan utföringsform kan kärnan bil- das av ett annat pulver än dess perifera delar, varvid kärn- pulvret eventuellt kan kompakteras, exempelvis i en axiellt ex- ponerad kavitet i den del av projektilen som bildar dess yttre delar. Likaledes kan projektilens pulversammansättning varieras utmed projektilens längdriktning.

Det viktiga är att projektilen har ett ytskikt eller ett man- telskikt av poröst material, exempelvis av tenn eller en tenn- legering som kan kompakteras radiellt väsentligen genom elimi- nering eller reducering av porositeten, vid projektilens pas- sage genom loppet, även vid besvärande toleransöverlappning, för att medge användning av ett material för projektilkroppen, vilket i ett massivt utförande skulle kunna förorsaka skador på vapenloppväggen, exempelvis på grund av hårdhet, eller skulle kunna framkalla farliga gastryck i vapnet. Materialet kan där- vid även väljas för att inte eller endast i mycket ringa om- fattning belägga räfflingens bommar.

Den uppfinningsenliga porositeten hos projektilen, åtminstone i dess radiellt yttre delar möjliggör även användning av ett pul- vermaterial som förutom en relativt stor andel av relativt mjukt grundmaterial (koppar, kopparlegering) även innehåller en minoritetsandel av hårda partiklar, vilka vid temporär kontakt med loppväggen kan tryckas tillbaka in i det porösa relativt mjuka materialskiktet.

Då projektilen bildas av koppar eller legeringar, med hållfast- hetsegenskaper liknande de för koppar och kopparlegeringar, och med densiteter av samma storleksordning som den för koppar, kan projektilens porositet vara i området 5-25% och helst omkring 10%. Porositeten skall à ena sidan vara hög för att med ringa motstånd en radiell kompaktering av projektilen, speciellt dess 10 15 20 25 so... ...». . . ... > .35 . . . . .1 517 797 ;; -fïï radiellt yttre delar, vid interferens mellan projektilen och loppväggen, och skall å andra sidan vara liten så att projekti- lens densitetsminskning på grund av porositeten blir så liten som möjlig.

Som ett exempel kan man anta att projektilen har en massiv helt styv kärna med ett poröst ytskikt som direkt kontaktar vapen- loppets vägg och ingriper med loppets räffling, bör den porösa projektilmantelns tjocklek åtminstone vara sådan att den för undvikande av farliga gastryck erforderliga radiella kompakte- ringen av kulan kan uppnås genom eliminering av porositeten.

Projektilen kan tillverkas av en enhetlig pulverlegering, som kompakteras i en form till bildning av projektilkroppen som se- dan sintras, och företrädesvis slutligen kalibreringspressas.

I vissa fall kan det dock vara önskvärt att bilda projektilen av två eller flera förtillverkade komplementära projektildelar vilka fogas och förbindes företrädesvis genom pressning, lämp- ligen i samband med en kalibreringspressning. Delarna kan där- vid ha olika sammansättning/legering, så att projektilen kan ha ett med vapenloppet samverkande ytskikt som har de ovan berörda fördelaktiga egenskaperna, nämligen relativt hög densitet, en genom porositeten reducerad radiell hoptryckbarhet, ett mate- rialval som ger minimal beläggning av loppytor av stål. De öv- riga projektildelarna, som alltså inte samverkar med vapenlop- pets räffling, kan väljas för att tillföra projektilen andra önskade egenskaper. Såsom ett exempel kan man för de övriga kroppsdelarna använda volfram eller volframlegeringar, om en hög densitet eftersträvas. Om en låg kostnad eftersträvas, kan man använda järnpulver, som även har en relativt hög densitet. Även vismut och tenn är tänkbara material, vilka ger en rela- tivt låg miljöbelastning.

Tillverkningsproceduren är i övrigt den som konventionellt tillämpas vid tillverkning av metallföremål genom sintring av metallpulver, varvid pulvret vanligtvis kompakteras i kallt u» s w.. Éias 10 15 20 25 ...'30 517 797 tillstànd till en formkropp, som i ett efterföljande arbetssteg sintras vid en temperatur som är vald för att frambringa önska- de hàllfastegenskaper. Slutligen kan den sintrade kroppen, om kalibreringspressas, så erfordras, för att ges en exaktare slutlig yttre skepnad.

Den uppfinningsenliga projektilen tillverkas lämpligen av ett pulver som huvudsakligen består av en legering av koppar, exem- pelvis 95 vikt-%, och zink, 5 vikt-%. En sådan legering har vi- sat sig särskilt gynnsam med avseende på att minimalt belägga vapenloppets ytor. Pulvret kan därutöver innehålla minoritet- sandelar av annat pulver, som förlänar projektilen andra egen- skaper, exempelvis högre densitet. Även om sådana hårda partik- lar i sig medför en risk för repning eller förhöjd förslitning av vapenloppet, erbjudes genom uppfinningen fördelen att krop- pens porositet gör det lättare för sådana hårda partiklar att tryckas ned i den sintrade kroppens mer eftergivliga delar.

Projektilen enligt uppfinningen kan som ett exempel tillverkas i storlekar upp till en diameter av 0,5 tum (tung kulspruta) eller 20 mm (automatkanon), varvid materialvalet och porosite- ten även kan utnyttjas till att begränsa skottvidden, vilket kan vara fördelaktigt i samband med övningsskjutning.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig l visar ett axialsnitt genom en projektil enligt upp- finningen.

Projektilen enligt fig 1 innefattar en primär kropp 1 vars mantelskikt är avsett att erbjuda projektilens ingrepp med en skruvräffling i ett vapenlopp.

Den visade projektilen inbegriper en primär kropp 1 som har en central, företrädesvis koaxiell och rotationssymmetrisk urtag- ning 2 i sin ena, exempelvis främre ände. En kärna 3 är stabilt 10 15 20 25 u|»|» :am- 517 797 infäst i urtagningen 2 och har lämpligen en till urtagningen komplementär form. Kroppen 1 består av en legering av Cu (90-95 vikt-%) och Zn (rest) och har en porositet av 10%. Kärnan 3, som inte berör vapenloppets räffling, kan vara bildad av ett material som uppfyller önskade krav, exempelvis på låg kostnad, sprödhet, densitet, tillverkningskostnad, miljövänlighet och dy- likt. I exemplet kan kärnan 3 vara bildad av en sintrad metall- pulverkropp, exempelvis av järnpulver. Såväl för kärnan 3 som för kroppen 1 gäller att de kan innehålla partiklar av ett främ- mande material, exempelvis tunga partiklar som tjänar till att stegra kroppens/kärnans densitet. Fig 1 visar som ett exempel en s.k. W.C.-kula, kaliber 38, som har en diameter av 9,07 mm för korrekt samverkan med räfflingen i ett motsvarande vapen- lopp för kaliber 38.

Kroppens urtagning 2 definierar en väggtjocklek av ca 2 mm för kroppens 1 främre del. Urtagningens djup är ca 10 mm. Kroppens 1 totala längd är ca 14 mm.

Kärnan 3 kan också ha en porositet av exempelvis lO volym-%.

Kärnan 3 kan vara bildad genom kall kompaktering av ett metall- pulver i en form. Den kompakterade formade kärnan sintras sedan för att få önskade hàllfasthetsegenskaper.

Kroppen 1 tillverkas av ett pulver av den ovan angivna lege- ringen, vilket pulver kallkompakteras i en form varefter den kompakterade pulverkroppen sintras för att ges önskade egenska- per, och en porositet av ca 10%.

Kärnan införes sedan i kroppens urtagning, varefter kroppen med kärnan underkastas en kalibreringspressning genom vilken dels den resulterande projektilen får välbestämda yttre tvärsnitts- dimensioner, dels kärnan infästes i kroppens urtagning 2. Kär- nan kan diversioneras så att den kan deformeras av vapenräff- lingen utan att deformationen vidareledes till en känslig eller spröd kärna. 517 797 Kroppens l urtagning tillverkas med en något större diameter än kärnan så att kärnan enkelt kan införas i urtagningen före ka- libreringspressningen, om denna förmår deformera kroppen l till infästning mot kärnan.

En icke visad utföringsform av en uppfinningsenlig projektil, som antas bli den vanligaste, innebär att ett pulver av Cu-Zn- legering (95 och 5 vikt-%) kompakteras i en form till en press- kropp, som sedan sintras. Formen och sintringsbetingelserna är 10 valda så att den sintrade kroppen får en viss överdimension gent- emot önskade slutdimensioner. Efter sintring, och företrädesvis efter avsvalning, kalibreringspressas den sintrade projektil- kroppen för att ges önskad yttre dimension,dvs för undanröjande av formavvikelser till följd av sintringen. l5 Pulvret och arbetsoperationerna väljes för att ge projektilen en slutlig porositet av ca 10%, åtminstone i dess ytskikt. Pro- jektilen ges normala kaliberdimensioner för att med sitt ytskikt ingripa med vapenloppets skruvräffling så att projektilen ges 20 korrekt rotation och styrning.

Exempel En projektil i kaliber _30 (diameter ca 7,6 mm) enligt uppfin- 25 ningen på basis av pulver av Cu-Zn-legering (95 vikt-% Cu - 5 vikt-% Zn) tillverkades genom att en pulvermassa kompakterades med ett tryck av 6000 bar till bildning av en formkropp med en porositet av ca 10%. Formkroppen, vars skepnad nära ansluter _ till projektilens önskade form, sintrades vid en temperatur av Hßßo 1000-l050°C under skyddsgas 33 min (30-40 min). Efter avsval- P ning kalibreringspressades projektilen med 6000 bar till slut- l=.=> lig form, vari den har en porositet av 10%. Projektilens hård- 1:1»- het uppmättes till 80% av hårdheten för en solid projektil av legeringen.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 517 797 9 1.: n . u u nu P a t e n t k r a v

1. Projektil innefattande en kropp av sintrat metall- pulver, kännetecknad av att kroppen har en mot vapenloppets räffling vänd och därmed samverkande yta av sintrat metall- pulver, och att åtminstone kroppens av räfflingen deformerade ytskikt har en porositet i området 5-25% och att den radiella tjockleken för den sintrade porösa kroppens ytskikt är vald åtminstone så stor att räfflingens radiella ingrepp i projek- tilen i väsentlig omfattning ackommoderas genom reduktion av ytskiktets porositet vid projektilens passage genom vapen- loppet.

2. Projektil enligt krav 1, kännetecknad av att kroppen i sin helhet består av ett sintrat metallpulver med i huvudsak likformig sammansättning.

3. Projektil enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att pulvret huvudsakligen består av koppar.

4. Projektil enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att kroppen har en kavitet (2) vilken är utfylld med en utfyllnad (3) av annat material än kroppens material.

5. Projektil enligt krav 4, kännetecknad av att ut- fyllnaden (3) är av sintrat metallpulver av annan samman- sättning än den med räfflingen samverkande kroppen, att kroppen och utfyllnaden är komplementärt formade och fogade, och att kroppen och utfyllnaden är inbördes deformationsförbundna.

6. Projektil enligt krav 1, kännetecknad av att kroppens med räfflingen samverkande skikt har en tjocklek av åtminstone 0,2 mm, och företrädesvis åtminstone 0,4 mm.

7. Projektil enligt något av kraven l-6, kännetecknad av att metallpulvret huvudsakligen innehåller åtminstone 85% vikt- % Cu och resten tenn och/eller zink. 10 517 797

8. Projektil enligt krav 7, kännetecknad av att kroppen väsentligen består av en sintrad massa av pulver bestående av Cu-Zn-legering innehållande åtminstone 90 vikt-% Cu.

9. Projektil enligt något av kraven 1-8, kännetecknad av att kroppens porositet är i området 7-17% och företrädesvis ca 10%. u u uuu u u uu uu u u u u uu uu u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u. u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u uuu uuu uu u u u uu u uuu uuuuu u u u u un u u u , u u u u uu uuu .