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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Geschoß, wie es
im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, welches aus dem
Dokument EP – A – 0 626
557 bekannt ist.
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Es
ist bekannt, die Bohrung eines Laufs einer Feuerwaffe gegen die
Effekte des exponierten Geschoßmaterials
( zum Beispiel Blei ) zu schützen,
indem die Patrone mit einer Außenoberfläche ausgestattet
wird, die zum Beispiel aus einer Kupferlegierung bestehen kann,
wodurch die durch den direkten Kontakt zwischen dem Kern des Geschoßes und
der Wandung der Bohrung und / oder des Bohrungsdralls entstehenden
Beschichtungsprobleme minimiert werden, während die Vorteile bezüglich einer
hohen Dichte des Geschoßkerns
( Blei ) gewahrt werden.
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Wie
auch immer wurde in den letzten Jahren festgestellt, dass es angemessen
ist, den Gebrauch von Blei in Geschoßen für Gewehrmunition, Revolvermunition,
etc. aus die Umwelt betreffenden Gründen zu vermeiden, vor allem,
wenn die Munition auf einem Übungsplatz
und für
Jagdzwecke Verwendung findet.
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Folglich
wurden in den vergangenen Jahren Geschoße vorgeschlagen, die aus einem
die Umwelt weniger schädigenden
Material bestehen, wie etwa Stahl zum Beispiel. Es ist ebenfalls
in diesem Zusammenhang bekannt, den Geschoßkörper aus einem gesinterten
Metallpulver herzustellen. Ein Problem mit vielen dieser Geschoßmaterialien
ist, wie auch immer, dass diese die Oberfläche der Bohrung auf andere
Weise überziehen,
verkratzen und / oder schädigen
können.
Aus diesem Grund ist zum Beispiel aus der EP – A – 0 626 557 bekannt, den wirklichen
Geschoßkörper in
Relation zur Bohrung der Schusswaffe zu verkleinern und den wirklichen
Geschosskörper
aus gesintertem Metallpulver mit einer Kunststoffbeschichtung, dessen
Dicke bevorzugt größer ist
als das Eindringungsvermögen
des Bohrungsdralls, so dass die Oberfläche des wirklichen Geschosskörpers, dessen
Material ( Eisen ) dazu neigt, die Bohrung zu verkratzen oder zu
kerben, nicht in Kontakt mit der Wandung der Bohrung kommt. Diese
bekannte Lösung
erfordert neben anderen Dingen eine zusätzliche Fertigungsstufe, zum Beispiel
eine Stufe, in der das gesinterte Metallpulver mit Kunststoff überzogen
wird. Um eine gute Schussgenauigkeit zu erreichen, zum Beispiel
ein einheitliches Treffmuster bei der Verwendung solcher Geschosse,
ist es unerlässlich,
dass die Kunststoffbeschichtung auf allen Geschossen einheitlich
und gleichmäßig ist.
Dies ist mit einer Außenbeschichtung
aus Kunststoff unter Anwendung bekannter Technologien äußerst schwierig.
Des weiteren können
Probleme in Bezug zur Genauigkeit auftreten, wenn das Kunststoffmaterial
dazu neigt, die Wandung der Bohrung zu bedecken.
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Die
US – A – 5 877
437 offenbart Geschosse, die durch die Kombination einer Matrix
mit geringem Schmelzpunkt und Partikeln mit hohem Schmelzpunkt und
hohen Dichten hergestellt werden. Für einige Gestaltungen wird
nichts über
die Porosität
der Geschosse ausgesagt. In anderen Gestaltungen, in denen die Porosität der Geschosse
ermittelt werden kann, liegt die Porosität nahe Null Prozent.
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Die
US – A – 5 950
064 offenbart ein Geschoss mit einer Porosität nahe Null Prozent, das durch
Flüssigsinterung
oder Flüssigbindung
hergestellt wird.
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Es
ist ebenfalls bekannt, Geschosse aus Kupfer oder einer Kupferlegierung
mit voller Dichte herzustellen. Die in diesem Hinblick erlangten
Vorteile, dass das Material als umweltfreundlich angesehen wird,
eine relativ hohe Dichte, eine große Zähigkeit und eine relativ hohe
Härte aufweist,
ermöglichen
es, das Kupfergeschoss mit einer hohlen Spitze auszustatten, so
dass es für
Jagdzwecke eingesetzt werden kann und sich beim Einschlag ausdehnt.
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Ein
Problem bei der Verwendung solcher Kupfergeschosse oder Kupferlegierungsgeschosse mit
voller Dichte ist, wie auch immer, dass das Material gegenüber allem
anderen als relativ hart befunden wird, und dass sich der Toleranzbereich
zum Eingriff zwischen Geschossen eines nominal gegebenen Kalibers
und der Toleranzbereich der Bohrung der betreffenden Waffen derart überlappen
können,
dass der Gasdruck in der Waffe untragbar hoch wird und damit das
Risiko erhöht,
dass der Lauf berstet, wenn solche Kupfergeschosse verwendet werden.
Des weiteren leidet die Genauigkeit der Waffe unter Veränderungen
des Gasdrucks.
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Wir
haben nun herausgefunden, dass dieses Problem vermieden werden kann,
ohne den Durchmesser des Metallteils des Geschosses zu reduzieren
und das Geschoss mit einer Kunststoffbeschichtung ausstatten zu
müssen,
indem das Geschoss gemäß Anspruch
1 gestaltet wird.
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Weitere
Gestaltungen des erfundenen Geschosses sind in den angefügten abhängigen Ansprüchen offenbart.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung besitzt der gesinterte Metallpulverkörper des
Geschosses eine Porosität,
die es dem Körper
ermöglicht,
mit relativ geringem Widerstand radial verdichtet zu werden, während des
Weges des Geschosses durch den Lauf der Waffe, wenn die Interferenzen
/ Toleranzen eine derartige Kompression erfordern, so dass die potentiell
gefährliche
radiale Beeinträchtigung
zwischen der Bohrung des Laufs und dem Geschoss durch die nachfolgende
Verringerung oder Beseitigung der Porosität reduziert oder vermieden
werden können.
Da diese Radialkompression eines Geschosses mit einer solchen Porosität mit einer
geringeren Kraft erwirkt werden kann als wenn das Geschoss das gleiche
Material umfassen sollte, jedoch mit voller Dichte, ist es möglich, die
Reibung des Geschosses mit der Bohrung des Laufs und somit den Gasdruck
in der Waffe zu begrenzen.
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Insbesondere
wenn der Körper
des Geschosses aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, kann
der gesinterte Geschosskörper
eine Porosität
um zehn Prozent oder im allgemeinen zwischen fünf und 25 Prozent aufweisen.
Das Geschoss kann praktischerweise 90 bis 95 Gewichtsprozent Kupfer
und fünf
bis zehn Gewichtsprozent Zink und / oder Zinn, bevorzugt aber um
95 Gewichtsprozent Kupfer und fünf
Gewichtsprozent Zink / Zinn umfassen. Dies minimiert die Beschichtung
der Wandung der Bohrung.
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Diese
Porosität
kann ohne weiteres durch die Herstellung des Geschosses mittels
einer konventionellen Sintertechnik erreicht werden, in der ein Pulver
verdichtet wird, um einen Körper
einer gewünschten
Gestalt und Größe und ebenfalls
der gewünschten
Porosität
zu formen. Danach wird der verdichtete Pulverkörper bis zur gewünschten
mechanischen Stärke
gesintert, zum Beispiel bis zu einem Ausmaß, dass das Geschossmaterial
im wesentlichen seine volle Zähigkeit
erlangt. Es ist auf diese Weise ebenso möglich, den Vorteil zu erlangen,
dass das Geschoss beim Aufprall nicht splittert. Dies ermöglicht es
dem Geschoss, derart gestaltet zu sein, dass es bei Aufprall „abfedert", wodurch das Geschoss
mit vollkommen zufrieden stellenden Ergebnissen für Jagdzwecke
zu benutzen ist. Des weiteren kann das Geschoss einfach zum Beispiel
aus dem Sand eines Schusswaffenübungsplatzes
gesammelt werden und wieder verwendet werden, wenn es sich im wesentlichen
in noch einem Stück
befindet, nachdem es die Eindämmung
des Übungsplatzes
getroffen hat. Es ist verständlich,
dass die Erfindung ebenfalls Geschosse beinhaltet, die beim Aufprall
mit einer Zielfläche
entweder vollkommen oder teilweise zersplittern, was zum Beispiel
bei Übungsmunition wünschenswert
sein kann, da so das Eindringvermögen des Geschosses verringert
wird. Insbesondere wenn das Geschoss als Übungsmunition verwendet werden
soll, kann ein Großteil
des Volumens des Geschosses aus einem Metallpulver, zum Beispiel
aus Eisen oder Stahl, hergestellt werden, was sich in niedrigeren
Kosten wiederspiegelt. Natürlich
kann das erfundene Geschoss im Bereich der Erfindung weiterentwickelt
werden. Zum Beispiel kann das Geschoss einen Kern aus einem anderen
Material, zum Beispiel Hartmetall oder ein Schwermetall wie etwa Wolfram
aufweisen, um dem Geschoss eine höhere Dichte und / oder bestimmte
vorgegebene ballistische Eigenschaften zu verleihen.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Geschosskern aus einem
Material voller Dichte hergestellt werden. In einer anderen Ausgestaltung kann
der Kern aus einem sich von den Umgebungsteilen unterscheidenden
Pulver hergestellt werden, womit das Kernpulver, zum Beispiel in
einer axial freiliegenden Höhle
in dem Teil des Geschosses, der die äußeren Teile bildet, optional
verdichtet werden kann. Ähnlich
kann die Pulverzusammensetzung des Geschosses entlang der Längsachse
davon variieren.
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Es
ist wichtig, dass das Geschoss eine äußere Schicht aus porösem Material,
zum Beispiel aus Zinn oder einer Zinnlegierung aufweist, die, wenn
das Geschoss durch die Bohrung des Laufs wandert, im wesentlichen
durch Entfernen oder Verringerung der Porosität oder im Falle einer unangenehmen
Toleranzüberlappung
verdichtet werden kann, so als ob der Geschosskörper aus einem Material besteht,
das in einem Festkörperdesign
Schäden
an der Wandung der Bohrung zum Beispiel wegen der Härte hervorrufen
würde oder
für die
Förderung
eines gefährlichen Gasdrucks
in der Waffe verantwortlich wäre.
In dieser Beziehung kann das Material auch so gewählt werden,
dass es die Fläche
der Waffe im Lauf nicht oder nur zu einem sehr geringen Teil beschichtet.
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Die
erfindungsgemäße Porosität des Geschosses,
zumindest in den äußeren Teilen,
ermöglicht
ebenfalls die Verwendung von Pulvermaterial, das es zum Umhüllen eines
relativ großen
Teils von relativ weichem Basismaterial ( Kupfer, Kupferlegierung
) zusätzlich
ermöglicht,
ebenso einen kleineren Anteil an harten Partikeln zu beinhalten,
die nach dem temporären
Kontakt mit der Wandung der Bohrung wieder zurück in die porösen, relativ
weichen Materialschichten gedrückt
werden können.
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Wenn
das Geschoss aus Kupfer oder Legierungen, die mechanische Krafteigenschaften ähnlichen
denen von Kupfer oder Kupferlegierungen und Dichten im selben Bereich
wie Kupfer haben, besteht, kann die Porosität des Geschosses im Bereich von
5 bis 25 Prozent, bevorzugt um zehn Prozent liegen. Auf der einen
Seite sollte die Porosität
des Geschosses ausreichend groß sein,
um es dem Geschoss zu ermöglichen,
radial mit geringen Widerständen
verdichtet zu werden, insbesondere in den radial äußeren Teilen
aufgrund der Interferenzen zwischen dem Geschoss und der Wandung
der Bohrung. Auf der anderen Seite sollte die Porosität des Geschosses
so gering sein, dass die Dichte des Geschosses wegen der Porosität so wenig
wie möglich verringert
wird.
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Mit
Hilfe von Beispielen kann sichergestellt werden, dass das Geschoss
einen harten, vollkommen steifen Kern mit einer porösen äußeren Beschichtung
aufweist, die die Wandung der Bohrung direkt berührt und sich mit dem Drall
des Laufs verbindet, wobei in diesem Fall die Dicke der porösen äußeren Beschichtung
des Geschosses bevorzugt derart ist, dass die radiale Kompression
des Geschosses, die notwendig ist, um die Entstehung gefährlicher
Gasdrücke
zu unterdrücken,
durch das Entfernen der Porosität
erreicht werden kann.
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Das
Geschoss kann aus einer einheitlichen Pulverlegierung hergestellt
werden, die um den Projektilkörper
zu bilden, verdichtet wird, der daraufhin gesintert und bevorzugt
in die gewünschte
Kalibrierung gedrückt
wird.
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Wie
auch immer kann es in manchen Fällen wünschenswert
sein, das Geschoss aus zwei oder mehreren vorgefertigten, ergänzenden
Geschossteilen herzustellen, die bevorzugt durch Druck und in Verbindung
mit einem geeigneten Kalibrierungsdruckprozess zusammengefügt und miteinander
verbunden werden. Dieses Teile können
unterschiedliche Zusammensetzungen / Legierungen aufweisen, so dass
das Geschoss eine äußere Beschichtung aufweist,
die die zuvor genannten vorteilhaften Eigenschaften hat, nämliche eine
relativ hohe Dichte, eine durch die Porosität verringerte radiale Komprimierbarkeit
und eine eine minimale Beschichtung der Stahlbohrungsoberflächen ergebende
Materialauswahl, die mit der Bohrung zusammenwirkt. Die verbleibenden
Teile des Geschosses, die nicht mit dem Drall der Bohrung zusammenwirken,
können
ausgewählt
werden, um andere gewünschte Eigenschaften des
Geschosses zu erreichen. Zum Beispiel können die anderen Körperteile
aus Wolfram oder Wolframlegierungen bestehen, wenn eine hohe Dichte
wünschenswert
ist. Wenn die Kosten gering sein sollen, kann auch Eisenpulver genutzt
werden, das ebenfalls eine relativ hohe Dichte hat. Wismuth und
Zinn sind ebenso denkbare Materialien, die eine relativ geringe
Umweltbelastung verursachen.
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In
anderer Hinsicht ist der Herstellungsprozess derselbe, der auch
in herkömmlicher
Weise bei der Fertigung von Metallobjekten durch Metallpulversintertechniken
Anwendung findet, worin das Pulver konventionell in einem kalten
Zustand zu einer gewünschten
Körperform
verdichtet wird, wonach der Körper
gesintert wird, wobei die Temperatur derart gewählt wird, dass die gewünschten
mechanischen Festigkeitseigenschaften gefördert werden. Wenn gewünscht, kann
der gesinterte Körper
einem Kalibrierungspressprozess ausgesetzt werden, um dem Körper eine
noch genauere äußere Form
zu geben.
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Das
erfindungsermäße Geschoss
wird herkömmlich
mit einem Pulver hergestellt, das hauptsächlich aus einer Kupferlegierung
besteht, zum Beispiel 95 Gewichtsprozent Kupfer und 5 Gewichtsprozent
Zink. Eine derartige Legierung wurde dafür befunden, insbesondere um
im Hinblick auf eine minimale Beschichtung der Bohrungsoberflächen vorteilhaft
zu sein. Das Pulver kann ebenfalls geringe Anteile eines anderen
Pulvers beinhalten, das dem Geschoss andere Eigenschaften verleiht,
wie etwa eine höhere
Dichte. Obwohl derart harte Partikel für sich ein Verkratzen oder
Kerbrisiko oder das Risiko einer erhöhten Abnutzung der Bohrung
mit sich bringen, gewährt
die Erfindung den Vorteil, dass es die Porosität des Körpers ermöglicht, die harten Partikel
leichter in die elastischen Teile des gesinterten Körpers zu drücken.
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Das
erfindungsgemäße Geschoss
kann zum Beispiel bis zu einem Kaliber von 0.5 Zoll im Durchmesser
( schweres Maschinengewehr ) oder 20 mm im Durchmesser ( automatische
Kanone ) hergestellt werden, wobei die Materialwahl und die Porosität auch zur
Begrenzung der Reichweite der Waffe genutzt werden kann, was in
Verbindung mit Schussübungen
vorteilhaft sein kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend im Hinblick auf ein Ausführungsbeispiel
und mit Bezug auf die angefügten
Zeichnungen erklärt.
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1 zeigt
eine axiale Teilansicht eines erfindungsgemäßen Geschosses.
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Das
in 1 dargestellte Geschoss umfasst einen Körper 1,
dessen äußere zylindrische
Oberfläche
derart beschaffen ist, dass sich das Geschoss mit dem spiralförmigen Drall
in der Bohrung einer Waffe verbindet.
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Das
dargestellte Geschoss umfaßt
einen ersten Körper 1,
der eine zentrale, bevorzugt koaxiale und rotierend – symmetrische
Aussparung 2 an einem Ende davon, bevorzugt am vorderen
Ende, aufweist. Ein Kern 3 ist fest in der Aussparung 2 verankert
und weist für
gewöhnlich
eine aussparungsergänzende
Form auf. Der Körper 1 besteht
aus einer Legierung aus Kupfer ( 90 bis 95 Gewichtsprozent ) und
Zinn ( der Rest ) und hat eine Porosität von 10 Prozent. Der Kern 3 berührt den
Drall der Bohrung nicht und kann aus einem Material bestehen, dass die
gewünschten
Anforderungen hinsichtlich zum Beispiel geringer Kosten, Brüchigkeit,
Dichte, Herstellungskosten, Umweltverträglichkeit und so weiter erfüllt. Der
Kern 3 der dargestellten Gestaltung kann mittels eines
gesinterten Metallpulverkörpers,
zum Beispiel eines Körpers
aus Eisenpulver, hergestellt werden. Der Kern 3 und der
Körper 1 können Partikel aus
einem Fremdmaterial haben, zum Beispiel schwere Partikel, die dazu
dienen, die Dichte des Körpers
/ Kerns zu erhöhen. 1 zeigt beispielhaft ein
so genanntes W. C. Geschoss, Kaliber 38, das einen Durchmesser von
9.07 mm für
das richtige Zusammenwirken mit dem Drall einer entsprechenden Bohrung
in Bezug auf eine Kaliber 38 Schusswaffe aufweist.
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Die
Aussparung 2 im Körper
definiert eine Wanddicke um 2 mm für den vorderen Teil des Körpers 1.
Die Tiefe der Aussparung beträgt
um 10 mm. Die gesamte Länge
des Körpers 1 beträgt um 14
mm.
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Der
Kern 3 kann alternativ zum Beispiel eine Porosität von 10
Volumenprozent aufweisen. Der Kern 3 kann mittels kalter
Kompression eines Metallpulvers in einer Gussform gebildet werden.
Der sich in der Gussform befindliche verdichtete Kern kann daraufhin
gesintert werden, um die gewünschten
mechanischen Festigkeitseigenschaften zu erreichen.
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Der
Körper 1 wird
aus einem aus der zuvor genannten Legierung bestehenden Pulver geformt, wobei
das Pulver in einer Gussform kalt verdichtet und daraufhin gesintert
wird, um die gewünschten
Eigenschaften zu erreichen. Die Porosität des Körpers liegt um 10 Prozent.
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Der
Kern wird dann in die Aussparung im Körper eingeführt und der Körper und
der Kern werden dann einem Kalibrierungspressprozess ausgesetzt,
der dem sich ergebenden Geschoss auf der einen Seite gut bestimmte äußere Querschnittsabmessungen
verleiht und auf der anderen Seite den Kern in der Körperaussparung 2 sichert.
Der Kern kann diversifiziert werden, so dass dieser durch den Drall
in der Bohrung des Laufs verformt werden kann, wobei sich aus der
Verformung ein zerbrechlicher oder spröder Kern ergibt.
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Der
Durchmesser der Aussparung im Körper 1 ist
etwas größer als
der Durchmesser des Kerns, so dass der Kern vor dem Kalibrierungspressprozess einfach in
die Aussparung eingeführt
werden kann, wenn dieser Prozess den Körper derart verformen kann,
dass dieser den Kern sichernd umschließt.
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In
einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Geschosses ( nicht dargestellt
), dass als meistverbreitet gilt, wird ein aus einer Kupfer – Zinn Legierung
( 95 zu 5 Gewichtsprozent ) bestehendes Pulver in einer Gussform
verdichtet, um einen komprimierten Körper zu bilden, und wird dann
gesintert. Die Verdichtungs- und Sinterbedingungen werden so gewählt, dass
dem gesinterten Körper
im Hinblick auf seine endgültigen
Abmessungen etwas überdimensioniert
wird. Nach der Sinterung des Körpers
und bevorzugt nach der Abkühlung
des Körpers,
wird der gesinterte Geschosskörper
kalibrierungsgepresst, um eine gewünschte äußere Abmessung zu erreichen
und um zum Beispiel vom Sinterprozess herrührende Formungsabweichungen
zu entfernen.
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Das
Pulver und die Arbeitsschritte werden gewählt, um dem Geschoss eine endgültige Porosität von ungefähr 10 Prozent
zumindest in dessen äußerster
Schicht zu verleihen. Dem Geschoss werden dann Standardkaliberabmessungen
gegeben, so dass sich dessen äußere Schicht
mit dem spiralförmigen
Drall im Lauf verbindet und somit dem Geschoss die richtigen Rotation
und Führung
verliehen wird.
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Beispiel
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Ein
Geschoss vom Kaliber .30 ( Durchmesser um 7.6 mm ), das gemäß der Erfindung
auf Basis eines die Kupfer-Zinn-Legierung ( 95 Gewichtsprozent Kupfer,
5 Gewichtsprozent Zinn ) umfassenden Pulvers produziert wurde, wurde
hergestellt, indem eine Pulvermasse bei einem Druck von 6000 bar
verdichtet wurde, um einen geformten Körper mit einer Porosität um 10
Prozent zu bilden. Die Form des Körpers wurde im wesentlichen
der Form des gewünschten
Geschosses angepasst und daraufhin bei einer Temperatur von 1000
bis 1500 Grad Celsius unter einem Schutzgas für 33 Minuten ( 30 bis 40 Minuten
) gesintert. Nach der Abkühlung
wurde das Geschoss bei einem Druck von 6000 bar in seine endgültige Form
kalibrierungsgepresst, wobei das Geschoss nun eine Porosität von 10
Prozent aufweist. Die Härte des
Geschosses wurde gemessen. Diese betrug 80 Prozent der Härte eines
aus der Legierung bestehenden Hartgeschosses.
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In
praktischen Gestaltungen kann zumindest die poröse, gesinterte äußere Schicht
des Geschosses einen erheblichen Anteil eines Metalls wie etwa Kupfer
zum Bespiel enthalten, das bevorzugt eine schmierende Funktion gegen
die Wandung der Bohrung, zum Beispiel eine Stahlwandung, aufweist.
Dieser Metallanteil ( Kupfer ) entspricht zumindest 10 Gewichtsprozent
und bevorzugt 20 Gewichtsprozent. Ein gewünschtes Geschoss, zum Beispiel
für Schiessübungen auf
einem Übungsplatz,
kann zum Beispiel zumindest in dessen äußerer zylindrischen Schicht
ein poröses,
gesintertes Pulvergemisch umfassen, das zumindest aus weiteren 20
Gewichtsprozent Kupfergranulat und 80 Gewichtsprozent einer anderen
Substanz, zum Beispiel einem Metall oder einer Metalllegierung wie
etwa Stahl besteht, dessen Granulat oder Körner mit Kupfer überzogen
sind.
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Geschosse,
deren porösen äußeren zylindrischen
Schichten zumindest 50 Gewichtsprozent Kupfer enthalten, werden
bevorzugt.
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In
einer anderen denkbaren Gestaltung kann zumindest die poröse, gesinterte äußere zylindrische Schicht
des Geschosses aus Zinn Bronze bestehen, die bevorzugt zumindest
80 Gewichtsprozent Kupfer und einen Rest von vor allem Zinn, bevorzugt
um 90 Gewichtsprozent Kupfer und den Restanteil Zinn aufweist.