DE10122663C1 - Verfahren zum Endbearbeiten einer Verriegelungsfläche einer Selbstlade-Handfeuerwaffe sowie hierdurch erhaltene Verriegelunsfläche - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Endbearbeiten einer bereits die endgültige Form aufweisenden Verriegelungsfläche (5) an einer Selbstlade-Handfeuerwaffe, insbesondere der von der vorderen, nach hinten weisenden Querfläche des Auswurffensters (4) einer Selbstladepistole gebildeten Verriegelungsfläche (5). Um eine Härtung der Verriegelungsfläche (5) ohne Beeinträchtigung benachbarter, bereits bearbeiteter Flächen zu erreichen, wird die an die Verriegelungsfläche (5) angrenzende Materialfläche (7) mit einem härtenden Laserstrahl im Abstand und parallel zur Verriegelungsfläche (5) überstrichen. DOLLAR A Die Erfindung betrifft auch eine Selbstladepistole, bei der im Gefüge des Materials des Schlittens (1) ein gehärteter Streifen (11) gebildet ist, der einen etwa dreieckigen Querschnitt aufweist, mit zwei freiliegenden, von der Unterkante der Verriegelungsfläche (5) ausgehenden Flächen, von denen die eine sich nach oben höchstens bis zur Oberkante der Verriegelungsfläche (5) und die andere sich an der Unterseite des Schlittens (1) nach vorne erstreckt, wobei die beiden Enden durch das Material des Schlittens (1) hindurch verbunden sind und eine Gefüge-Trennfläche (13) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Endbearbeiten einer bereits die endgültige Form aufweisenden Verriege­ lungsfläche an einer Selbstlade-Handfeuerwaffe, insbeson­ dere derjenigen Verriegelungsfläche, die von der vorderen (nach hinten weisenden) Querfläche des Auswurffensters des Schlittens einer Selbstladepistole gebildet wird; darüber hinaus auch eine durch ein solches Verfahren her­ gestellte Veriegelungsfläche.

Lagebezeichnungen, die sich auf die Handfeuerwaffe und deren Teile beziehen, betreffen immer den normalen Waffenanschlag bei horizontaler Schußrichtung nach vorne. Die obengenannte Querfläche des Auswurffensters einer Selbstladepistole ist demnach eine weitgehend ebene, ver­ tikale Fläche, die sich etwa senkrecht zu der horizonta­ len Schußrichtung erstreckt.

Es ist jedoch nicht eine geometrische Fläche alleine ge­ meint, sondern auch ein schmaler Bereich unter dieser, ähnlich einer Eisfläche. Diese "Fläche" muß hart und/oder zäh genug sein, um den auftretenden Flächenpressungen zu widerstehen.

Moderne Selbstladepistolen nach dem modifizierten Colt- Browning-System besitzen an der Oberseite des Laufes ei­ nen Vorsprung, die sogenannte Verriegelungswarze. Diese tritt beim Schließen des Verschlusses, des sogenannten Schlittens, in dessen Auswerferfenster von unten her ein. Beim Schuß drückt der Rückstoß den Schlitten nach hinten, während der Lauf durch die Reibung des in ihm beschleu­ nigten Geschosses nach vorne gezogen wird. Im Ergebnis kann der Verschluß (oder Schlitten) sich erst öffnen, wenn das Geschoß den Lauf verlassen hat, der Gasdruck ab­ gesunken ist und der Lauf sich ein wenig nach hinten be­ wegt hat. Dieser Ablauf von Vorgängen liegt zum Beispiel bei allen neueren bekannten Selbstladepistolen der Anmel­ derin vor.

Beim geschilderten Verriegelungsvorgang werden sehr er­ hebliche Kräfte von der vorderen Querfläche des Auswerferfensters, also der Verriegelungsfläche, auf die Ver­ riegelungswarze übertragen. Bei sehr starker Munition nimmt die auftretende Flächenpressung im Material noch zu. Während die Waffe entriegelt, kann eine noch erhöhte Flächenpressung auftreten, da dann der kraftübertragende Materialstreifen immer schmäler wird.

An der Verriegelungswarze tritt kein Problem auf, weil der Lauf ohnehin vergütet ist. Im übrigen ist der Lauf bei Ordonnanzwaffen meist ein Verschleißteil.

Auch den Schlitten könnte man im Bereich seiner Aus­ wurffenster-Vorderfläche, also seiner Verriegelungsflä­ che, härten und dann gegebenenfalls schleifen. Dabei wird aber in jedem Falle dessen Rostschutzbeschichtung beein­ trächtigt. Man wird den Schlitten also erst nach der Här­ tung brünieren, da die Waffe sonst einen offenliegenden, unregelmäßigen, blanken Fleck an ihrer Oberseite hätte, der nicht nur unansehnlich, sondern auch rostgefährdet wäre.

Moderne Ordonnanzwaffen werden aber meist nitrocarburiert und dann oxidiert, wodurch eine schwarze, außerordentlich harte, beständige Rostschutzbeschichtung geschaffen ist. Diese Beschichtung ist erheblich abriebfester und che­ misch beständiger, als eine Brünierung. Sie erfolgt je­ doch thermisch bei einer so hohen Temperatur, daß ein et­ wa zuvor durch Härtung sorgsam eingestelltes Materialge­ füge an der Verriegelungsfläche durch die thermische Schwärzungs-Behandlung gestört würde. Auch ein nachträg­ liches Härten, also ein Härten nach dieser Schwärzungs- Behandlung, ist nicht angebracht, da dies die Schwär­ zungs-Schicht im Härtungsbereich verfärben würde. Durch das danach meist notwendige Schleifen wird ein Teil der Schwärzungs-Schicht ohnehin wieder entfernt. Dieses Schleifen soll bei Materialverzug die genaue Geometrie der Verriegelungsfläche wiederherstellen, weil bereits ein geringer Verzug dazu führen würde, daß die gehärtete Verriegelungsfläche nicht mehr satt auf der Verriege­ lungswarze aufliegt. Hierdurch würde die Auflagefläche verringert und damit die Flächenpressung erhöht. Damit wäre aber die mit der Härtung angestrebte Wirkung wieder zunichte gemacht.

Zwar wird bisher schon ein Teil des Schlittens induktiv gehärtet und danach geschliffen, doch liegt dieser Teil innerhalb der Waffe und ist deshalb von außen nicht sichtbar. Dessen Verfärbung stört also nicht. Auch beein­ trächtigt die Wärmebehandlung der zu härtenden Stelle nicht die äußere Rostschutzbeschichtung, da die zu här­ tende Stelle und die rostschutzbeschichteten Abschnitte der Außenoberfläche zu weit auseinanderliegen.

Bisher hat man Schäden an der ungehärteten Verriegelungs­ fläche dadurch erfolgreich vermieden, daß man hochwerti­ geres Schlittenmaterial gewählt, den Schlitten und damit die Verriegelungsfläche verbreitert und/oder die Wand­ stärke des Schlittens an der Verriegelungsfläche vergrößert hat. Wenn aber ungewöhnlich stark geladene Munition verwendet wird, könnten noch immer sichtbare Verformungen nach sehr hohen Schußzahlen auftreten. Eine noch weitere Verbreiterung des Schlittens würde aber die Waffe schwer und klobig machen. Eine erhöhte Wandstärke des Schlittens führt konstruktive Probleme herbei. Ein noch hochwertige­ res Material als das, welches heutzutage schon verwendet wird, wäre kaum möglich und jedenfalls zu aufwendig.

Auch der Einsatz eines Anschlags aus gehärtetem Feder­ stahl, der dann die Verriegelungsfläche bildet, wäre mög­ lich. Doch wäre diese Lösung umständlich und entsprechend aufwendig. Auch Induktionshärten der Schlittenkante von unten her unter gleichzeitiger Kühlung der bereits endbe­ arbeiteten Oberseite des Schlittens und nachträgliches Feinschleifen und Entgraten nur der Verriegelungsfläche wäre möglich. Dabei sind jedoch geringe, noch sichtbare Verfärbungen an der Oberseite des Schlittens nicht ganz zu vermeiden. Im übrigen wäre auch dieses Verfahren recht teuer.

Immerhin wäre die obengenannte Problematik mit einer Vor­ gehensweise aus dem Stand der Technik beherrschbar. Die hohen Kosten und sonstigen Nachteile könnten vielleicht minimiert werden.

Hiervon ausgehend zielt die Erfindung darauf ab, den obi­ gen Problemen rasch und kostengünstig abzuhelfen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 5 gelöst; in verfahrensmäßiger Hinsicht also durch ein Verfahren zum Endbearbeiten einer bereits die endgültige Form aufweisenden Verriegelungs­ fläche an einer Selbstlade-Handfeuerwaffe, insbesondere der von der vorderen (nach hinten weisenden) Querfläche des Auswurffensters einer Selbstladepistole gebildeten Verriegelungsfläche, bei welchem die Verriegelungsfläche und/oder die an diese angrenzende Materialfläche mit ei­ nem härtenden Laserstrahl überstrichen wird.

Dieser Laserstrahl kann recht energiearm eingestellt wer­ den; wegen seiner hohen Konzentration führt er aber zu einer örtlichen Überhitzung in einem schmalen Bereich. Der Laserstrahl erzeugt somit in seinem Auftreffpunkt ei­ ne hohe, zum Härten ausreichende Temperatur, die jedoch außerhalb dieses Punktes sehr rasch abfällt. Das den Auf­ treffpunkt umgebende Material führt nämlich die Wärme rasch ab; und zwar so rasch, daß ein Abschrecken nicht erforderlich ist. Unerwarteterweise erfolgt kein Verzug der Verriegelungsfläche.

Aus der DE 199 18 794 A1 (RHEINMETALL) ist eine Laserhär­ tung in der Waffentechnik zwar bereits bekannt geworden. Im bekannten Fall geht es jedoch darum, eine zur Achse eines Waffenrohres koaxiale Schicht der Innenoberfläche dieses Rohres zu härten, und zwar mit Hilfe eines in das Rohr eingeführten, rotierenden Spiegels. Die so gehärtete Schicht wird nachträglich mit einer Hartmetallschicht überzogen, ist also unsichtbar. Mit Verzug ist nicht zu rechnen, weil die zu härtende Fläche achssymmetrisch ist. Eine Ähnlichkeit mit der Problematik der Erfindung ist nicht festzustellen.

Bei der Erfindung kann der Laserstrahl unmittelbar auf die zu härtende Verriegelungsfläche gerichtet werden. Ta­ stet der Laserstrahl nur eine - innerhalb der Verriege­ lungsfläche verlaufende - Linie ab, dann nimmt die hier­ durch erzeugte Härtung beiderseits dieser Linie rasch ab. Tastet er dagegen die gesamte zu härtende Verriegelungs­ fläche ab, kann diese überhitzt werden und zu langsam ab­ kühlen. Ein undefiniertes Kristallgemisch im Material wä­ re die Folge.

Es hat sich aber herausgestellt, daß ein Laserstrahl dann eine sehr gute Härtung der Verriegelungsfläche bewirkt, wenn er auf die Kante zwischen einer an die Verriege­ lungsfläche angrenzenden, i. w. senkrechte Materialfläche und dieser Materialfläche auftrifft und sein Auftreff­ punkt längs dieser geführt wird. Dieser Auftreffbereich wird erheblich erhitzt, so daß infolge dieser Erhitzung eine Härtung erfolgen kann. Durch die scharfe Kante wird schnell eine hohe Erwärmung erreicht. Sobald kein Laser­ strahl mehr vorliegt, erkaltet die Ecke augenblicklich und härtet aus.

Der so gehärtete Bereich kann sehr schmal sein. Trotz der ungleichmäßigen Erwärmung verzieht das Material sich dabei nicht. Vielmehr behält die Verriegelungsfläche ihre Form bei und benötigt deshalb keine Nachbearbeitung.

Der Laserstrahl wird bevorzugt unter einem Winkel schräg zur Verriegelungsfläche ausgerichtet (Anspruch 2), beson­ ders bevorzugt unter einem Winkel von etwa 45° (Anspruch 3). Dabei ist es von Vorteil, wenn er von hinten und un­ ten auf die Unterkante der Verriegelungsfläche auftrifft (der Schlitten liegt wie beim Schließen horizontal; die Schußrichtung weist nach vorne).

Der Laserstrahl hinterläßt auf der Materialfläche, auf die er auftrifft, allenfalls eine strichartige Markie­ rung, die nicht störend ist. Ist diese Materialfläche je­ doch rostschutzbehandelt, dann wird die Rostschutzschicht beeinträchtigt oder gar zerstört. Erfindungsgemäß wird es daher bevorzugt, den Laserstrahl auf diejenige Material­ fläche zu richten, die von der Außenseite der Waffe her nicht sichtbar ist (Anspruch 4). Die dieser Materialflä­ che gegenüberliegende äußere Schlittenoberfläche kann in nahezu beliebiger Weise rostschutzbehandelt sein, weil man die Strahl-Intensität und die Entladungsfrequenz des Lasers so einstellen kann, daß er die rostgeschützte Oberfläche nicht auf eine die Rostschutz-Beschichtung ge­ fährdende Temperatur aufheizt. Diese laserstrahlgehärtete Kante ist ohnehin der höchstbelastete Bereich.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht erreicht die Erfindung ihr Ziel durch eine Verriegelungsfläche an einer Selbstlade-Handfeuerwaffe, insbesondere Verriegelungsfläche an der Vorderseite des Auswerferfensters des Schlittens ei­ ner Selbstladepistole, mit einem durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 lasergehärteten Bereich.

Bevorzugt ist die Verriegelungsfläche an einem Schlitten mit nitrocarburierter und oxidierter Außenoberfläche vor­ gesehen (Anspruch 6).

Dies ist besonders bei Ordonnanzmodellen vorteilhaft, bei denen Markierungen oder sonstige Spuren auf den sichtba­ ren Flächen vermieden werden sollen, damit nicht etwa bei der Truppe, die diese Selbstladepistole eingeführt hat, ein "Wegputzen" dieser Markierungen versucht wird.

Die erfindungsgemäß gehärtete Verriegelungsfläche wird zum Schlittenmaterial hierzu bevorzugt durch einen im Ge­ füge des Schlittenmaterials ausgebildeten keilförmigen Materialzwickel fortgesetzt. Dieser hat zwei freiliegen­ de, von der Unterkante der Verriegelungsfläche ausgehende Flächen, von denen die eine sich nach oben bis etwa zur Oberkante der Veriegelungsfläche und die andere sich an der Unterseite des Schlittens nach vorne erstreckt. Diese beiden Flächen sind durch das Material des Schlittens hindurch längs eines Gefüge-Übergangsbereiches verbunden (Anspruch 7).

Es wird demnach ein gehärteter Bereich gebildet, der durch die Verriegelungsfläche nach außen begrenzt ist und dessen Dicke nach unten zunimmt. Dies ist in unerwar­ teter Weise höchst vorteilhaft. Wenn nämlich der Lauf der Waffe beim Entriegeln nach unten absinkt, stützt sich der Schlitten über die Verriegelungsfläche auf einem immer schmäleren Streifen der Verriegelungswarze des Laufes ab. Somit kann die Flächenpressung an der Unterseite dieser Verriegelungsfläche ansteigen. An dieser Unterseite ist aber auch die Haltbarkeit wegen der dickeren Härteschicht erhöht.

Im oberen Teil der Verriegelungsfläche läuft der Gefüge- Übergangsbereich zwischen der gehärteten Schicht und der nicht-gehärteten Schicht unten oder in der Oberkante aus. So bleibt die oberflächen-behandelte Außenfläche der Waf­ fe von irgendwelchen Veränderungen bewahrt, weil der ge­ nannte Übergangsbereich nicht in diese Außenfläche ein­ mündet.

Bevorzugt erstrecken sich die beiden freiliegenden Flä­ chen des gehärteten Materialzwickels etwa 1 bis 1,5 mm nach vorne und oben von der Unterkante der Verriegelungs­ fläche weg (Anspruch 8). Die Breite dieser Flächen über­ schreitet also nie die Höhe der Verriegelungsfläche und mündet demnach auch nie in die obere, geschwärzte Außen­ oberfläche der Waffe ein. Ein mittlerer, bevorzugter Wert der Dicke der Härteschicht ist 0,5 mm in Schußrichtung und 1,0 mm senkrecht dazu (in der Verriegelungsfläche).

Der Schlitten selbst besteht im wesentlichen aus zähem hochlegiertem Stahl (Anspruch 9), der bereits ungehärtet die für ihn benötigte Gebrauchsfestigkeit aufbringt. Be­ sonders geeignet ist zum Beispiel 42CrMoS4. Als Nachbe­ handlung wird der fertig bearbeitete Schlitten im Rahmen einer Wärmebehandlung nitrocarburiert und schwarzoxidiert und danach erfindungsgemäß dessen Verriegelungsfläche la­ sergehärtet.

Die Erfindung ist in der beigefügten, schematischen Zeichnung noch näher erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines teilweise aufgebrochenen Schlittens einer Selbstladepistole, und

Fig. 2 die vergrößerte Einzelheit II in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt den Schlitten 1 einer Selbstladepistole, wo­ bei die Schußrichtung nach links zeigt. Der Schlitten 1 besteht i. w. aus 42CrMoS₄ und hat durch Wärmebehandlung geschwärzte Außenoberflächen 3. In seiner oberen Schlit­ tenwand 9 befindet sich eine nach oben weisende Aus­ wurföffnung 4, die nach vorne durch eine vertikale, sich quer zur Schußrichtung erstreckende Verriegelungsfläche 5 begrenzt ist. Letztere sitzt auf einer komplementären Verriegelungswarze eines Laufes (nicht gezeigt) auf, wenn die Pistole schußbereit ist. Die Höhe der Verriegelungs­ fläche ist bevorzugt gleich der Dicke der oberen Schlit­ tenwand 9.

Wie in Fig. 2 gezeigt, schließt die Verriegelungsfläche 5 die Auswurföffnung 4 im Schlitten 1 nach vorne ab.

Nach der völligen Fertigstellung des Schlittens, auch der endgültigen Schwärzung seiner Außenoberflächen 3, wird er eingespannt, und ein Laser eines bekannten Typs wird so ausgerichtet, daß der Laserstrahl in Richtung des Pfeiles 15 zum Schlitten 1 hin verläuft und quer zur Bildebene verschoben wird; bevorzugt mit einer Vorschubgeschwindig­ keit von etwa einigen 100 mm/Minute. Die mittlere Lei­ stung des Lasers beträgt bevorzugt wenige 100 W, die Im­ pulsdauer bevorzugt wenige Millisekunden, und die Fre­ quenz bevorzugt etwa 100-150 Hz.

Diese Bearbeitung hinterläßt keine von außen sichtbaren Spuren. Sie führt zu einem zwickelförmigen gehärteten Be­ reich 11 im Material der oberen Schlittenwand 9 - einem Bereich, der nach vorne durch einen schrägen, klar umris­ senen flachen Übergangsbereich 13, nach hinten durch den unteren Teil der Verriegelungsfläche 5 und nach unten durch einen Teil der unteren Oberfläche 7 der oberen Schlittenwand 9 begrenzt ist. Das Schlittenmaterial 4 liegt im lasergehärteten zwickelförmigen Bereich 11 als ein feinstrukturiertes, martensitisches Gefüge vor.

Die Erfindung wurde besonders bei einer Selbstladepistole beschrieben, erstreckt sich aber auf alle Selbstladewaffen, wo eine überbelastete Verriegelungsfläche nachträg­ lich gehärtet werden soll.

Claims (9)

1. Verfahren zum Endbearbeiten einer bereits die end­ gültige Form aufweisenden Verriegelungsfläche (5) an einer Selbstlade-Handfeuerwaffe, insbesondere der von der vorderen (nach hinten weisenden) Querfläche des Auswurffensters (4) einer Selbstladepistole ge­ bildeten Verriegelungsfläche (5), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verriegelungsfläche (5) mittels eines Laserstrahls gehärtet wird und hierzu der La­ serstrahl auf die Verriegelungsfläche (5) und/oder eine an diese unmittelbar angrenzende erste Materi­ alfläche (7) gerichtet und so geführt wird, daß sein Auftreffpunkt die Materialfläche (7) bzw. die Ver­ riegelungsfläche (5) entlangstreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl schräg auf die Kante zwischen Verriegelungsfläche (5) und erste Materialfläche (7) gerichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl unter einem Winkel von etwa 45° zur Verriegelungsfläche (5) ausgerichtet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl auf diejenige Materialfläche (7) gerichtet wird, die von der Au­ ßenseite der Waffe her nicht sichtbar ist.

5. Verriegelungsfläche (5) an einer Selbstlade- Handfeuerwaffe, insbesondere Verriegelungsfläche (5) an der Vorderseite des Auswerferfensters (4) des Schlittens (1) einer Selbstladepistole, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Veriegelungsfläche (5) minde­ stens teilweise einen durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 lasergehärteten Bereich auf­ weist.

6. Verriegelungsfläche (5) nach Anspruch 5, vorgesehen bei einer Selbstladepistole mit nitrocarburierter und oxidierter Außenoberfläche (3) ihres Schlittens (1).

7. Verriegelungsfläche nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ihr gehärteter Bereich (11) als ein im Gefüge des Schlittenmaterials gehärteter zwickelartiger Streifen (11) ausgebildet ist, der einen etwa dreieckigen Querschnitt aufweist, mit zwei freiliegenden, von der Unterkante der Verriege­ lungsfläche (5) ausgehenden Flächen, wobei die eine maximal sich nach oben bis etwa zur Oberkante der Veriegelungsfläche (5), erstreckt, die andere sich an der Unterseite des Schlittens (1) nach vorne erstreckt, beide Flächen über lasergehärtetes Schlit­ tenmaterial miteinander verbunden sind und hierdurch ein Gefüge-Trennbereich (13) zum nicht lasergehärte­ ten Schlittenmaterial gebildet wird.

8. Verriegelungsfläche nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite der beiden freiliegenden Flächen etwa 1 bis 1,5 mm nicht überschreitet.

9. Verriegelungsfläche nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem Schlit­ ten (1) aus im wesentlichen zähem, hochlegiertem Stahl ausgebildet ist.