DE10151585C1 - Verfahren zur Herstellung von polygonalen Stahlschrotkörnern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein spezielles Stahlschrot bzw. die einzelnen Stahlschrotkörner sowie ein Verfahren zur Herstellung von solchem Stahlschrot. DOLLAR A Zur Herstellung des Stahlschrots (10) wird zylindrischem Stahldraht vor dem Abteilen kleiner Stahldrahtabschnitte durch Verformen ein mehreckiger Querschnitt gegeben. Erfindungsgemäß werden die Stahldrahtabschnitte anschließend einem Arrondierprozess unterzogen. Dieser Prozess wird abgebrochen, sobald das Stahlschrot eine polygonale Form besitzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfähren zur Herstel­ lung von polygonalen Stahlschrotkörnern, welche in Jagd- und Sportwaffenmunition eingesetzt werden.

Um Schrotmunition herzustellen, wird eine größere Anzahl von Schrotkörnern in eine Schrotpatrone eingebracht, die weiter­ hin eine Treibladung und einen Zünder enthält. Zumeist sind die einzelnen Schrotkörner ungeordnet in einen Schrotbecher eingefüllt, der bei der Schussabgabe mit durch den Lauf der Waffe gleitet, um die unmittelbare Berührung der Schrotkörner mit der Laufinnenwand zu vermeiden, damit der Lauf nicht beschädigt wird. Die herkömmlich verwendeten Schrotkörner sind kleine Kugeln, deren Oberflächengestaltung möglichst regelmäßig sein soll, wobei die Schrotkörner einer Schrotla­ dung die gleiche Größe und ein einheitliches Gewicht haben sollen.

Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 94 16 568.8 U1 ist Schrot bekannt, bei welchem die Schrotkörner eine regelmäßige geo­ metrische Form aufweisen, die nicht kugelförmig ist, sondern vielmehr möglichst gleichmäßig gestaltete Außenflächen aufweisen soll. Der Querschnitt der in dieser Druckschrift vorgeschlagenen Schrotkörner entspricht beispielsweise einem regelmäßigen Viereck oder einer Wabenform. Die Regelmäßigkeit dieser Schrotkörner ist erforderlich, um die Aufgabe dieser früheren Erfindung zu erfüllen, die vor allem darauf gerich­ tet ist, die Schrotkörner in der Patrone möglichst dicht zu packen, um letztlich bessere Schussergebnisse zu erzielen. In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass der Aufwand zur Herstellung von solchen Schrotpatronen mit dicht gepackten Schrotkörnern, die regelmäßige Außenflächen aufweisen, unver­ tretbar hoch ist.

Unter anderem im Hinblick auf den Umweltschutz wird seit geraumer Zeit versucht, die früher üblichen Schrotkörner aus Blei durch Schrotkörner aus anderen Materialien zur ersetzen, welche besser umweltverträglich sind und sich trotzdem zum Einsatz in Schrotpatronen eigenen. In der WO 94/08199 A1 sind Schrotkugeln beschrieben, die aus einem inneren Bleikern und einer elektrochemisch aufgebrachten äußeren Hülle aus Silber oder einer Silberlegierung bestehen. Diese Schrotkörner sind jedoch relativ teuer.

Seit kurzem werden Schrotkörner auch aus zylindrischem Stahl­ draht hergestellt, wobei ein technologisch nicht unerhebli­ cher Aufwand betrieben werden muss, um die Stahlschrotkugeln aus kleineren zylindrischen Abschnitten des Stahldrahts zu fertigen. Außerdem wird bislang versucht, den Härtegrad dieser Stahlkugeln durch eine nachfolgende Wärmebehandlung an den Härtegrad von Bleischrotkugeln anzupassen. Dafür ist ein erheblicher Energieeinsatz notwendig.

Aus der DE 199 13 178 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Stahlkugeln, die insbesondere als Schrotkugeln verwendet werden, bekannt. Dabei werden Stahldrähte vor dem Ablängen profiliert, um den Materialverlust gering zu halten. Letzt­ lich strebt dieses Verfahren jedoch auch die Herstellung von Schrotkugeln mit kreisförmigem Querschnitt an.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Schrotkörner zur Verwendung in Munition bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und insbeson­ dere im Vergleich zu den bekannten Lösungen eine Reduzierung des Fertigungsaufwandes und der Fertigungskosten ermöglichen.

Diese und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, indem bei dem Verfahren zur Herstellung von polygonalen Stahlschrotkörnern oder Stahlschrotkugeln dem zylindrischen Stahldraht vor dem Abteilen der Stahldrahtab­ schnitte durch Verformen ein mehreckiger Querschnitt gegeben wird. Dies bietet den Vorteil, dass der Fertigungsaufwand zum Erreichen der gewünschten Form des Stahlschrotes deutlich reduziert wird. Wenn bereits die anfänglichen Stahldrahtab­ schnitte keine Zylinderform besitzen, sondern einen mehrecki­ gen Querschnitt aufweisen, reduzieren sich die nachfolgenden Bearbeitungsschritte zur Herstellung einer Schrotkugel oder zur Herstellung von polygonalen Schrotkörnern drastisch.

Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe der Erfindung wird durch die Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung von polygonalen Stahlschrotkörnern bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfasst:

• - Abteilen kleiner Stahldrahtabschnitte von Stahldraht;
• - Ausführung eines Arrondierprozesses mit den Stahldrahtab­ schnitten, um die Stahlschrotkörner zu erzeugen;
• - Abbruch des Arrondierprozesses, wenn die Stahlschrotkörner eine polygonale Form besitzen;

wobei den Stahlschrotkörnern nicht in nachfolgenden Verfah­ rensschritten eine Kugelform verliehen wird.

Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Stahlschrot werden ebenfalls Stahldrahtabschnitte als Ausgangsmaterial verwendet, die im weiteren in Kugelschleifmaschinen zu möglichst gleichmäßig geformten Schrotkugeln verarbeitet werden. Diese mit relativ hohem Zeit- und Energieaufwand hergestellten Stahlkugeln werden gemäß dem Stand der Technik anschließend einem Gefügenormalisierungsprozess unterzogen, um die Härte der Stahlkugeln zu verringern, welche sich einerseits aus dem verwendeten Material und andererseits aus dem Herstellungsprozess ergibt.

Die vorliegende Erfindung verzichtet gemäß dem zuletzt genannten Aspekt bewusst darauf, die Schrotkörner in Kugel­ form herzustellen, so dass der gesamte technologische Prozessabschnitt des Kugelschleifens entfällt. Untersuchungen haben gezeigt, dass es auch nicht erforderlich ist, das erfindungsgemäß hergestellte polygonale Stahlschrot einer Nachbehandlung zur Gefügenormalisierung zu unterziehen, da die erzielbaren Härtegrade geeignet sind, um die Schrotkörner in gewöhnlichen Schrotpatronen einzusetzen.

Wenn die Stahldrahtabschnitte im Arrondierprozess zu polygo­ nalen Körpern verformt werden, liegen Stahlschrotkörner vor, die unterschiedlichste Geometrien aufweisen, jedoch trotzdem in einer gewissen Näherung eine Kugelform besitzen. Die abge­ flachten Oberflächenabschnitte der Stahlschrotkörner ermögli­ chen jedoch weiterhin ein deutlich dichteres Packen des Stahlschrotes in der zu befüllenden Patrone. Mit dem erfin­ dungsgemäßen Stahlschrot lassen sich daher Schrotpatronen herstellen, deren Packungsdichte höher ist als bei der Verwendung von gleichmäßigen Stahl- oder Bleikugeln.

Ein bevorzugter Nebeneffekt dieser dichteren Packungsmöglich­ keit besteht darin, dass beim automatisierten Befüllen der Schrotpatronen geringere Gewichtstoleranzen eingehalten werden können. Üblicherweise wird die erforderliche Menge an Schrotkugeln beim Einfüllen in die Patronen hinsichtlich des Volumens überprüft. Dies führt bei der Verwendung von Schrot­ kugeln dazu, dass Gewichtstoleranzen von etwa 3% auftreten. Sofern die erfindungsgemäßen polygonalen Schrotkörner verwen­ det werden, sind bei einer volumenkontrollierten Befüllung der Patronen Gewichtstoleranzen von etwa 0,5% bis 1% erziel­ bar.

Außerdem haben Untersuchungen ergeben, dass sich das Schuss­ bild nicht verschlechtert, wenn an Stelle von Schrotkugeln die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten poly­ gonalen Schrotkörner verwendet werden. Eine Laufbeschädigung ist trotz der kantigen Oberfläche der Stahlschrotkörner nicht zu befürchten, da die Schrotkörner in dem oben erwähnten Schrotbecher enthalten sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Stahldraht vor dem Abteilen der Stahl­ drahtabschnitte durch Walzen ein rechteckiger oder quadrati­ scher Querschnitt verliehen. Die Umformung von Stahldraht mit rundem Querschnitt kann auf diese Weise besonders einfach erfolgen. Außerdem bilden die dabei erzeugten quaderförmigen Stahldrahtabschnitte ein besonders gutes Ausgangsmaterial, welches im Arrondierprozess sehr schnell zu dem gewünschten Ergebnis des polygonalen Stahlschrotes führt.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Stahlschrot nach Abschluss des Arrondierprozesses ein Längen-Breiten-Verhält­ nis von etwa 1 : 1 besitzt. Wenn man von einem Stahldraht mit quadratischem Querschnitt ausgeht, sind die Stahldrahtab­ schnitte vorzugsweise würfelförmig hergestellt, so dass im Arrondierprozess nur noch die Würfelecken abgeflacht werden müssen, um die polygonale Endform des Stahlschrots zu errei­ chen.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform werden die Stahl­ schrotkörner nach dem Arrondierprozess erneut wärmebehandelt, um die Oberflächenhärte weiter zu verringern.

Bei besonders hohen Güteanforderungen an das Stahlschrot ist es zweckmäßig, dieses abschließend zu polieren und mit einem Rostschutzmittel zu beschichten. Dadurch wird verhindert, dass die Stahlschrotkörner bei längerer Lagerung unter feuch­ tem Klima zu Rosten beginnen und dadurch aneinander anhaften, wodurch sich nachfolgend beim Einsatz der Schrotpatrone das Schussbild ungünstig verändern würde.

Zur Lösung der o. g. Aufgabe stellt die Erfindung somit ein Stahlschrotkorn für Munition zur Verfügung, welches aus einem kleinen Abschnitt von Stahldraht mit mehreckigem Querschnitt hergestellt ist. Vorzugsweise besitzt dieses Stahlschrotkorn eine unregelmäßige polygonale Oberfläche.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die unregelmäßigen Polygonflächen so auf der Oberfläche verteilt, dass der lotrechte Abstand zwischen einer das Stahlschrotkorn vollständig umgreifenden Kugeloberfläche und der Polygonal­ fläche an keinem Punkt mehr als 20% des Durchmessers dieser Kugeloberfläche beträgt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Stahlschrotkorn eine Härte von 70-800 HV1 besitzt und der Durchmesser der das Stahlschrotkorn umgreifenden Kugeloberfläche 2 bis 6 mm beträgt.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsge­ mäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Schrotkorns, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ablaufplan eines Verfahrens zur Herstellung von Stahlschrotkörnern;

Fig. 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Stahlschrotkorns.

In der Fig. 1 sind die wesentlichen Verfahrensschritte aufge­ führt, die zur erfindungsgemäßen Herstellung von Stahlschrot ausgeführt werden müssen. Im Schritt 1 wird in an sich bekannter Weise Stahldraht mit rundem Querschnitt bereitge­ stellt. Durch einen einfachen Walzvorgang wird diesem Stahl­ draht im Schritt 2 ein mehreckiger, vorzugsweise quadrati­ scher Querschnitt gegeben. Entsprechende Walzvorrichtungen stehen zur Verfügung, die mit hoher Geschwindigkeit und rela­ tiv geringem Energieaufwand betrieben werden können.

Im nachfolgenden Schritt 3 werden von dem Stahldraht mit quadratischem Querschnitt einzelne Stahldrahtabschnitte abge­ teilt, die vorzugsweise ein Längen-Breiten-Verhältnis von 1 : 1 besitzen. In dem hier beschriebenen Beispiel liegen damit würfelförmige Stahldrahtabschnitte vor. Die Stahldrahtab­ schnitte werden nun einem rekursiven Arrondierprozess zuge­ führt. Dafür stehen dem Fachmann bekannte Arrondiermaschinen zur Verfügung.

Das Arrondieren im Schritt 4 erfolgt insbesondere dadurch, dass die Stahldrahtabschnitte beispielsweise durch eine Turbine oder durch eine andere geeignete Beschleunigungsvor­ richtung beschleunigt werden und dann mit hoher Geschwindig­ keit auf sogenannte Prallplatten geschleudert werden. Die Stahldrahtabschnitte prallen an diesen Prallplatten ab um nachfolgend auf weitere Prallplatten aufzutreffen, soweit die Stahldrahtabschnitte dazu noch ausreichende kinetische Ener­ gie besitzen. Durch das mehrfache Aufprallen der Stahldraht­ abschnitte werden die Kanten deformiert und es bilden sich ebene polygonale Oberflächenabschnitte heraus, die mehr oder weniger ungleichmäßig auf der Oberfläche verteilt sind. Die Stahldrahtabschnitte durchlaufen den Arrondierprozess mehr­ mals, bis im Schritt S festgestellt wird, dass die gewünschte polygonale Oberfläche erzielt wurde, d. h. das Stahlschrotkorn eine vieleckige Form besitzt. Der Grad der Unregelmäßigkeit der Oberfläche bzw. der Grad der Annäherung an die Kugelform icann durch die Dauer und Intensität des Arrondierprozesses festgelegt werden. Beispielsweise kann eine Endform ange­ strebt werden, bei welcher der lotrechte Abstand zwischen einer das Stahlschrotkorn vollständig umgreifenden Kugelober­ fläche und der Polygonalfläche an keinem Punkt mehr als 20% des Durchmessers dieser Kugeloberfläche beträgt.

Damit liegt bereits im Schritt 6 das fertige polygonale Stahlschrotkorn vor. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit abgeschlossen werden, ohne dass die Stahlschrotkörner einem Kugelschleifprozess unterzogen werden müssen und ohne dass eine nachfolgende Gefügenormalisierung durch Weichglühen notwendig wäre.

Natürlich kann es vorteilhaft sein, die Härte des Stahl­ schrotkorns zu reduzieren, indem das Stahlschrot geglüht wird, oder eine Oberflächenveredelung durch Nachschleifen oder Oberflächenbeschichtungen vorzunehmen. Normalerweise liegt die Härte des erzeugten Stahlschrots zwischen 70 und 800 HV1, wobei diese Härtewerte bei dem erfindungsgemäßen Stahlschrot weder ein verschlechtertes Schussbild hervorrufen noch eine Beschädigung des Laufs der Waffe zur Folge haben.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Stahlschrotkorns 10, welches aus einem Abschnitt von Stahl­ draht mit mehreckigem Querschnitt hergestellt wurde und eine unregelmäßige polygonale Oberfläche besitzt. Es ist erkenn­ bar, dass die ebenen Polygonalflächen auf der Oberfläche des Stahlschrotkorns zwar unregelmäßig verteilt sind, jedoch durch die Vielzahl der entstandenen Flächen in grober Nähe­ rung gemeinsam eine kugelförmige Oberfläche beschreiben. Dabei kommt es erfindungsgemäß jedoch nicht darauf an, eine ideale kugelförmige Oberfläche zu erzielen. Vielmehr ist es ausreichend, dass die gesamte Oberfläche aus etwa 10 bis 100 Teilflächen zusammengesetzt ist, um sich ausreichend weit von der Ausgangsform des Würfels zu entfernen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von polygonalen Stahlschrotkör­ nern für Munition, die folgenden Schritte umfassend:

• - Verformen (2) von Stahldraht, um diesem einen mehrecki­ gen Querschnitt zu gegeben;
• - Abteilen (3) kleiner Stahldrahtabschnitte vom verformten Stahldraht;
• - Ausführung eines Arrondierprozesses (4) mit den Stahl­ drahtabschnitten, um die Stahlschrotkörner zu erzeugen;
• - Abbruch (5) des Arrondierprozesses, wenn die Stahl­ schrotkörner eine polygonale Form besitzen;

wobei den Stahlschrotkörnern nicht in nachfolgenden Verfahrensschritten eine Kugelform verliehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stahldraht vor dem Abteilen (3) der Stahldrahtab­ schnitte durch Walzen (2) ein rechteckiger oder quadrati­ scher Querschnitt gegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Stahldrahtabschnitte so gewählt wird, dass die Stahlschrotkörner nach Abschluss des Arrondierprozes­ ses (4) ein Längen-Breiten-Verhältnis von etwa 1 : 1 besit­ zen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlschrotkörner nach dem Arron­ dierprozess zur Verringerung der Oberflächenhärte wärmebe­ handelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlschrotkörner abschließend poliert und mit einem Rostschutzmittel beschichtet werden.