-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung betrifft bleifreie Projektile. Insbesondere betrifft diese
Erfindung bleifreie Projektile, die signifikant weniger dicht sind
als vorherige Blei enthaltende Projektile. Insbesondere betrifft
diese Erfindung bleifreie Projektile, die signifikant weniger dicht
sind als vorherige bleifreie Projektile, die dazu ausgelegt waren, sich
der theoretischen Dichte von Blei zu nähern.
-
Da
Blei eine potentielle Quelle für
Umweltprobleme und Gesundheitsbelange ist, besteht ein Bedarf für bleifreie
Projektile und Munition sowie für
ein Verfahren zur Herstellung solcher bleifreien Projektile und
Munition. Zerbrechliche bleifreie Projektile sind in Innenschießbereichen
nützlich
und verringern irgendwelche potentiellen Probleme, die sich aus
in der Luft schwebendem Bleistaub ergeben, ebenso wie eine kostspielige Umweltreinigung
verringert wird. Nicht-zerbrechliche bleifreie Projektile sind bei
Jagd- und anderen Außenaktivitäten nützlich,
insbesondere wenn solche Aktivitäten
in umweltempfindlichen Gebieten stattfinden.
-
Vorherige
bleifreie Projektile wurden entworfen, ausgelegt, konfiguriert und
hergestellt, um so genau wie möglich
die theoretische Dichte von Blei zu simulieren. Vorher wurde gedacht,
dass eine solche Simulation erwünscht
ist, so dass ein Schütze
keinen großen
Unterschied zwischen dem Gefühl
beim Schießen
eines Projektils, das Blei enthält,
und eines, das bleifrei ist, wahrnehmen würde. In
US 5 760 331 A offenbaren
beispielsweise Lowden et al. ein bleifreies Projektil, das dazu
ausgelegt ist, die Dichte von Blei getreu anzunähern, indem eine Komponente,
die dichter als Blei ist, und eine Komponente, die weniger dicht
als Blei ist, eingearbeitet werden.
US 6 090 178 A , das die Basis für Anspruch
1 bildet, offenbart eine zerbrechliche Metallkugel, ein Verfahren
zu deren Herstellung und eine daraus hergestellte Munition. Die
zerbrechliche Metallkugel ist aus einem Gemisch von Metallteilchen
und Metall- oder
metallartigem Bindemittelbildungsmaterial gebildet, das zur gewünschten Form
verdichtet, auf eine Temperatur über
jener, die erforderlich ist, um mindestens eine intermetallische
Verbindung zu bilden, jedoch unter der Temperatur der Verbindung
der Metallteilchen durch Sintern und unter der Temperatur der Bildung
von beträchtlichen
Mengen einer verformbaren Legierung des Metalls der Teilchen und
des Metall- oder metallartigen Bindemittelbildungsmaterials, erhitzt
und dann gekühlt wird.
Solche Kugeln können
so formuliert werden, dass sie bleifrei sind.
-
Eine
weitere Lösung
für den
Bedarf für
bleifreie Projektile war die Verwendung einer verdichteten, ungesinterten
Beimischung von Metallteilchen mit Wolfram und mindestens einem
weiteren Metall, das aus der Gruppe von Eisen und Kupfer ausgewählt ist.
Der Beimischungsprozess und die Verwendung von Wolfram trägt jedoch
zu den Herstellungskosten solcher Projektile bei.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung stellt bleifreie Projektile bereit, die nicht
durch die theoretische Dichte von Blei begrenzt sind, und bietet
folglich mehr Flexibilität
hinsichtlich der verwendeten Materialien und der Herstellungsverfahren.
Die Projektile der vorliegenden Erfindung erfüllen den Bedarf für bleifreie
Projektile ohne Aufwand von Materialien und Verarbeitung mit hohen
Kosten. Die Projektile der vorliegenden Erfindung erzeugen ein ähnliches "Gefühl" und ahmen die ballistischen
Eigenschaften von Bleiprojektilen mit ähnlichem Kaliber und ähnlicher
Größe sowie
von ähnlichen
bleifreien Projektilen nach. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung
eine Alternative zu Blei bereit, die weniger dicht als Blei ist,
aber dennoch ähnliche
externe ballistische Eigenschaften beibehält. In bevorzugten Ausführungsbeispielen
weisen die Projektile der vorliegenden Erfindung externe ballistische
Eigenschaften auf, die zu vorherigen Blei enthaltenden und bleifreien
Projektilen ähnlich
sind, insbesondere wenn sie innerhalb Reichweiten von etwa 91,4
Metern (100 Yard) oder weniger abgefeuert werden.
-
Insbesondere
stellt die vorliegende Erfindung ein bleifreies Projektil mit einer
Dichte, die geringer ist als die theoretische Dichte von Blei, bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt ein bleifreies Projektil gemäß Anspruch
1 mit einer verdichteten Beimischung von Eisenpulver und mindestens
einem Pulver, das aus Zinn, Zink und Legierungen und Gemischen davon
ausgewählt
ist, bereit.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Projektile der vorliegenden Erfindung und die Verfahren zu deren
Herstellung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung
vollständiger
verstanden. Wenn es hierin verwendet wird, umfasst ein Projektil
eine Kugel, ein Geschoss und andere Projektile, die Schusswaffen
zugeordnet sind. Projektile, wie hierin verwendet, umfassen einen
Kern, der aus den verdichteten Metallpulvern gebildet ist, sowie
den ummantelten oder unummantelten Kern, der in eine Patrone geladen
werden kann, um einen Munitionsschuss zu bilden.
-
Die
Projektile der vorliegenden Erfindung umfassen ein Gemisch von Metallpulvern
und können Schmiermittel
und andere Materialien umfassen, die bei der Herstellung solcher
Projektile unterstützen.
Das Metallpulver mit hoher Verformbarkeit, das aus Zinn, Zink und
Legierungen oder Gemischen davon ausgewählt ist, erleichtert die Kaltverformung
und die leichte Herstellung des Pulvermetallgemisches zu einer fertig
gestellten Projektilform durch die herkömmliche Projektilbildungstechnologie.
Das Eisenpulver mit niedriger Verformbarkeit verringert die Gesamtkosten
des Pulvermetallgemisches, indem es als Füllstoff wirkt, der nicht die
Materialeigenschaften des Eisens mit niedriger Verformbarkeit opfert.
-
Das
Metallpulver mit hoher Verformbarkeit kann ein einzelnes Metall
oder ein Gemisch von Metallpulvern mit hoher Verformbarkeit sein.
Die hohe Verformbarkeit, wie hierin verwendet, bedeutet, dass die
Spannungs-Dehnungs-Charakteristik
des Materials einen fast ununterscheidbaren Übergang zwischen Bereichen mit
elastischer und unelastischer Reaktion aufweist. Die Auswahl eines
speziellen Metallpulvers oder Gemisches von Pulvern mit hoher Verformbarkeit hängt von
einer Vielfalt von Faktoren ab, einschließlich des Verhältnisses
des Metallpulvers mit niedriger Verformbarkeit zu jenem mit hoher
Verformbarkeit, das bei der Herstellung des Projektils verwendet
wird.
-
Die
Dichte des Metallpulvers mit hoher Verformbarkeit ist vorzugsweise
geringer als die theoretische Dichte von Blei, die Dichte des Metallpulvers
mit hoher Verformbarkeit kann jedoch größer sein als von Blei, wenn
die Dichte des Projektils geringer als von Blei ist. Wenn das Metallpulver
mit hoher Verformbarkeit aus einem Gemisch von Pulvern besteht,
kann das Gemisch außerdem
Metalle mit veränderlicher
Dichte enthalten. Wiederum ist es bevorzugt, dass die Dichte solcher
Gemische geringer ist als die theoretische Dichte von Blei, aber
die Dichte des Gemisches kann größer sein
als von Blei, solange die zusammengesetzte Dichte des Projektils
geringer ist als die theoretische Dichte von Blei.
-
Das
Metallpulver mit niedriger Verformbarkeit ist ein Eisenpulver. Die
niedrige Verformbarkeit, wie hierin verwendet, bedeutet, dass das
Material einen gut definierten Übergang
zwischen Bereichen mit elastischer und unelastischer Reaktion in
der Spannungs-Dehnungs-Charakteristikbeziehung des Materials aufweist.
-
Ungeachtet
der Dichten von jedem der Metallpulver mit hoher und niedriger Verformbarkeit
ist die Dichte des aus den Pulvern gebildeten Projektils vorzugsweise
geringer als die theoretische Dichte von Blei.
-
Um
ein Projektil der vorliegenden Erfindung zu erhalten, umfasst das
Projektil etwa zwei Volumenteile von Metallpulver mit hoher Verformbarkeit
zu einem Teil Metallpulver mit niedriger Verformbarkeit. Das bevorzugte
Verhältnis
stellt sicher, dass das verdichtete Metallpulvergemisch Eigenschaften
annimmt, einschließlich Eigenschaften
wie z. B. Verformbarkeit und Formbarkeit, die bei der Herstellung
von Projektilen der vorliegenden Erfindung unterstützen, des
Pulvermetalls, das in dem Gemisch stärker repräsentiert ist. Die bevorzugten Materialeigenschaften
sind jene des Metallpulvers mit höherer Verformbarkeit, und folglich
ist es bevorzugt, dass das Metallpulver mit höherer Verformbarkeit einen
höheren
Prozentsatz des Gemisches bildet.
-
Die
Projektile der vorliegenden Erfindung können durch eine breite Vielfalt
von Verfahren hergestellt werden. Typischerweise werden die Projektile
durch Verdichten des Gemisches von Metallpulvern und dann Endbearbeiten
des Projektils, falls erforderlich, durch Sintern, Hämmern oder
anderweitiges Modifizieren des verdichteten Gemisches hergestellt.
Andere Endbearbeitungsschritte können
das Ummanteln des verdichteten Gemisches umfassen. Das Ummanteln
kann durch eine breite Vielfalt von bekannten Verfahren bewerkstelligt
werden. Das Verdichten kann bei im Wesentlichen Umgebungsbedingungen
ohne aufgebrachte Wärme oder
unter erhitzten Bedingungen ausgeführt werden. Das Herstellungsverfahren
variiert in Abhängigkeit
von einer breiten Vielfalt von Parametern, einschließlich des
gewünschten
Projektils, der speziellen Zusammensetzung der Metallpulver, der
Teilchengröße der Metallpulver
und anderer Faktoren, die für
einen Fachmann offensichtlich sind.
-
Wenn
ein Gemisch von Metallpulvern verdichtet wird, ist es bevorzugt,
dass das Eisenpulver mit niedriger Verformbarkeit eine Teilchengrößenverteilung
vor der Verdichtung von etwa 44 bis 250 μm aufweist. Insbesondere kann
ein bevorzugtes Gemisch mit niedriger Verformbarkeit eine Teilchenverteilung
von etwa 15 bis 25 Gewichts-% von Teilchen bis zu etwa 44 μm, etwa 5
bis 70 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa
44 bis 149 μm
und etwa 5 bis 15 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa
149 bis 250 μm
aufweisen. Noch vorteilhafter ist eine Teilchengrößenverteilung
vor der Verdichtung von etwa 22 Gewichts-% von Teilchen bis zu etwa
44 μm, etwa
68 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 44 bis 149 μm und etwa
10 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 149 bis 250 μm. Die gewünschte Teilchengrößenverteilung
kann durch eine Vielfalt von herkömmlichen Verfahren bestimmt
und erhalten werden, einschließlich
optischer Messungen und Sieben. Die Teilchen sind auch in speziellen
Teilchengrößenverteilungen
kommerziell erhältlich.
Ein bevorzugtes Material mit hoher Verformbarkeit umfasst ein Pulver
mit einer Teilchengrößenverteilung
vor der Verdichtung von etwa 45 bis 180 μm. Insbesondere kann ein bevorzugtes
Gemisch mit hoher Verformbarkeit eine Teilchenverteilung von etwa
10–14
Gewichts-% von Teilchen bis zu etwa 45 μm, etwa 30–50 Gewichts-% von Teilchen
mit einer Teilchengröße von etwa
75 μm, etwa 20–30 Gewichts-%
von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 106 μm, etwa 5–10 Gewichts-%
von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 150 μm und etwa
2–4 Gewichts-%
von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 180 μm aufweisen.
Noch vorteilhafter ist eine Teilchengrößenverteilung vor der Verdichtung
für das Metall
mit niedriger Verformbarkeit von etwa 14 Gewichts-% von Teilchen
von etwa 45 μm,
etwa 48 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa
75 μm, etwa
28 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 105 μm, etwa 7
Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 150 μm und etwa
3 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 180 μm.
-
Einige
Ausführungsbeispiele
des Projektils der vorliegenden Erfindung können zerbrechlich sein. Zerbrechlich,
wie hierin verwendet, bedeutet konsistent mit seiner Verwendung
in der Schusswaffen- und Munitionsindustrie, dass das Projektil
beim Auftreffen auf ein hartes Ziel vollständig auseinander fällt. Zerbrechliche bleifreie
Projektile der vorliegenden Erfindung können durch ein Herstellungsverfahren
hergestellt werden, das nur das kalte Verdichten der Metallpulver
mit hoher und niedriger Verformbarkeit beinhaltet. Nicht-zerbrechliche
Projektile können
durch kaltes Verdichten der Metallpulver hergestellt werden und
können
auch durch Wärmebehandlung
der kalten verdichteten Metallpulver, um die Bindung zwischen den
Pulvern zu verstärken, hergestellt
werden. Die Zerbrechlichkeit hängt
zumindest teilweise von der Teilchengrößenverteilung der verwendeten
Metalle mit hoher und niedriger Verformbarkeit ab. Es wurde festgestellt,
dass es besonders vorteilhaft ist, eine Teilchengrößenverteilung
vor der Verdichtung von etwa 15 bis 25 Gewichts-% von Teilchen bis
zu etwa 44 μm,
etwa 5 bis 70 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa
44 bis 149 μm
und etwa 5 bis 15 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa
149 bis 250 μm
zu haben. Noch vorteilhafter ist eine Teilchengrößenverteilung vor der Verdichtung
von etwa 22 Gewichts-% von Teilchen bis zu etwa 44 μm, etwa 68
Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 44 bis 149 μm und etwa
10 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 149 bis 250 μm. Die gewünschte Teilchengrößenverteilung
kann durch eine Vielfalt von herkömmlichen Verfahren erhalten
werden, einschließlich
optischer Messungen und Sieben. Die Teilchen sind auch in speziellen
Teilchengrößenverteilungen
kommerziell erhältlich.
-
Viele
andere Teilchengrößen und
Teilchengrößenverteilungen
können
verwendet werden, um ein Projektil der vorliegenden Erfindung herzustellen,
einschließlich
nicht-zerbrechlicher Projektile. Typischerweise kann die Teilchengröße von jedem
der Pulver in Abhängigkeit
von einer Vielfalt von Faktoren variieren, wie z. B. des Verhältnisses
der Metallpulver und des Verhältnisses
der Teilchengrößen der
Metallpulver. Zusätzlich zur
breiten Vielfalt von Teilchengrößen, die
verwendet werden können,
ist es bevorzugt, dass die Teilchen eine unregelmäßige Form
aufweisen, um die Bindung und Festigkeit zu fördern. Es wurde festgestellt,
dass unregelmäßig geformte
Teilchen, wenn sie gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden und wenn sie als Komponenten in Projektilen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, im Vergleich zu kugelförmigen oder
regelmäßig geformten
Teilchen die Bindung der Metallpulver verbessern und zur ungesinterten
Festigkeit der verdichteten Projektile beitragen.
-
Es
wurde festgestellt, dass die vorstehend beschriebenen Teilchengrößenverteilungen
den Vorteil der Integrität
des Projektils vor und während
des Abfeuerns und der Zerbrechlichkeit beim Aufprall auf Zielmedien bereitstellen.
Obwohl die Beziehung zwischen der Teilchengrößenverteilung und der Zerbrechlichkeit
nicht vollständig
verstanden ist, wird angenommen, dass sie eine Funktion der mechanischen
Verriegelung der Teilchen nach dem kalten Verdichten der Metallpulver
mit hoher und niedriger Verformbarkeit ist. Außerdem wurde festgestellt,
dass die bevorzugte Teilchengrößenverteilung
den verdichteten zusammengesetzten Projektilen der vorliegenden
Erfindung Festigkeit verleiht, und es wird angenommen, dass es ein
Faktor ist, der die Bildung von ungesinterten Projektilen der vorliegenden
Erfindung ermöglicht.
Durch Bereitstellen einer solchen erhöhten Robustheit und Festigkeit
kann die bevorzugte Teilchengrößenverteilung
einen Faktor bereitstellen, der eine vereinfachte Herstellung der
Projektile der vorliegenden Erfindung ermöglicht, die nur das kalte Verdichten
der Metallpulver beinhaltet.
-
Die
Projektile der vorliegenden Erfindung können durch ein Verfahren hergestellt
werden, in dem die Metallpulver mit hoher und niedriger Verformbarkeit
mit den gewünschten
Teilchengrößen vermischt
werden, um ein Gemisch mit dem gewünschten Verhältnis von
Metallpulvern und, falls erwünscht,
mit einer gewünschten
Teilchengrößenverteilung
bereitzustellen. Die Metallpulver mit hoher und niedriger Verformbarkeit
können vorzugsweise
auch mit einem oder mehreren Schmiermitteln oder einem Gemisch von
Schmiermitteln vermischt werden. Ein Schmiermittel unterstützt bei
der Entfernung der Projektile aus der Form, nachdem die Verdichtung
vollständig
ist. Wenn ein Schmiermittel zugegeben werden soll, kann es entweder
zum Metallpulver oder zum Gemisch von Metallpulvern zugegeben werden.
Ein bevorzugtes Schmiermittel ist Zinkstearat, das allein oder in
Kombination mit anderen Schmiermitteln verwendet werden kann. Bis
zu etwa 1,0 Gewichts-% von Zinkstearat können vorteilhaft zum Gemisch
von Metallpulvern mit hoher und niedriger Verformbarkeit vor der
Verdichtung zugegeben werden. Es wurde festgestellt, dass etwa 0,5%
besonders zufrieden stellend sind.
-
Die
Anmischung wird dann in einer Form angeordnet, die dazu ausgelegt
ist, die gewünschte
Gestalt des Projektils bereitzustellen. Eine breite Vielfalt von
Projektilen können
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden, einschließlich eines Geschosses und
Kugeln. Die Erfindung ist bei der Kugelherstellung und insbesondere
von jenen mit einer im Allgemeinen länglichen Konfiguration, bei
denen ein Vorderende einen kleineren Umfang aufweist als ein Hinterende,
besonders vorteilhaft.
-
Für sowohl
zerbrechliche als auch nicht-zerbrechliche Projektile gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Gemisch von Metallpulvern mit hoher und niedriger
Verformbarkeit bei einem Druck von etwa 3447 bis 8274 bar (50000
bis 120000 psi) kalt verdichtet, wobei ein Druck von etwa 6895 bar
(100000 psi) besonders bevorzugt ist. Das Verdichten bei einem Druck
von etwa 6895 bar (100000 psi) stellt die optimale Kombination von
Projektilintegrität
vor und während
des Abfeuerns und Zerbrechlichkeit beim Aufprall auf ein Ziel bereit. Der
Verdichtungsschritt kann an einer beliebigen mechanischen Presse
durchgeführt
werden, die in der Lage ist, mindestens etwa 3447 bar (50000 psi)
Druck für
eine Verweilzeit bereitzustellen, die unendlich klein sein kann.
Eine derzeit verfügbare
Maschinerie arbeitet mit Verweilzeiten von etwa 0,05 bis 1,5 Sekunden.
Vorzugsweise wird eine herkömmliche
Drehscheibenpresse verwendet. Ein Verdichtungsverhältnis von
etwa 1,8 bis 2,3 ist bevorzugt. Das Verdichtungsverhältnis wird
hierin im üblichen
Sinn verwendet, was bedeutet, dass das Anfangsvolumen des Pulvers
mit dem Volumen des verdichteten Verbundstoffs, der ein Projektil
der vorliegenden Erfindung bilden kann, verglichen wird. Für nicht-zerbrechliche
Projektile kann das Verfahren hinsichtlich der Verdichtungszeit
oder des Verdichtungsdrucks verändert
werden oder das Verfahren könnte
ferner eine Wärmebehandlung
wie z. B. Sintern umfassen.
-
Nachdem
das Projektil durch kalte Verdichtung gebildet ist, kann ein Mantel
um das Projektil gebildet werden, wenn dies so erwünscht ist.
Einige Ausführungsbeispiele
der Projektile der vorliegenden Erfindung erfordern keine Mäntel. Der
Bedarf, einen Mantel in die Projektile der vorliegenden Erfindung
einzubauen, hängt vom
speziellen Gemisch und von der Zusammensetzung der Metallpulver,
die zur Herstellung des Projektils verwendet werden, ab. In anderen
Ausführungsbeispielen
kann ein Mantel aus einer Vielzahl von Gründen bevorzugt sein. Der Mantel
kann beispielsweise das pulverförmige
Eisenmaterial des Projektils von einem Pistolenlauf isolieren, was
die Erosion des Zugs des Pistolenlaufs verhindert, die sich durch
den direkten Kontakt zwischen der Innenfläche des Laufs und dem pulverförmigen Eisen
des Projektils ergeben könnte.
Der Mantel hilft auch, zusätzliche
Integrität
des Projektils vor und während
des Abfeuerns bereitzustellen, ebenso wie er die Ballistik des Projektils
beim Abfeuern verbessert. Das Mantelmaterial kann aus jenen ausgewählt sein,
die üblicherweise
auf dem Fachgebiet verwendet werden, beispielsweise Metall- oder
Polymermaterial. Metalle, die verwendet werden können, umfassen Aluminium, Kupfer,
Zink und Kombinationen davon, wobei Kupfer oder Messing eine bevorzugte
Wahl ist. Polymermaterialien, die verwendet werden können, umfassen
Polyethylen und Polycarbonat, wobei ein Polyethylenmaterial mit
geringer Dichte bevorzugt ist.
-
Im
Fall von Metallmänteln
kann der Mantel durch eine beliebige Anzahl von herkömmlichen
Verfahren aufgebracht werden, einschließlich Säure- oder Cyanid-Elektroplattieren,
mechanischem Hämmern,
Sprühbeschichten
und chemischer Klebstoffe. Das bevorzugte Verfahren ist Elektroplattieren.
-
Eine
Vielzahl von Elektroplattierungsverfahren können in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, wie für
Plattierungsfachleute ersichtlich ist. Im Allgemeinen werden die
Projektile vor dem endgültigen Plattieren
gereinigt und versiegelt. Die Versiegelung kann mit Methacrylat-
und Polyester-Imprägnierungslösungen stattfinden.
-
In
einem bevorzugten Verfahren zum Plattieren wird eine Vakuumimprägnierung
unmittelbar nach der Verdichtung und vor dem Elektroplattieren durchgeführt. Diese
Imprägnierung
beinhaltet die Infusion der gebildeten Projektilkerne in Methacrylatmaterial
in einem Vorgang des Typs in grollen Chargen. Der Imprägnierungsschritt
verringert die Porosität
der Projektile durch Füllen
von Hohlräumen
an oder nahe der Oberfläche der
Projektile. Diese Hohlräume
können
Verunreinigungen enthalten, die eine Korrosion und Plattierungsverschmutzung
verursachen könnten.
Der Imprägnierungsschritt
stellt auch eine Barriere zum Verhindern einer Ansammlung von Plattierungsbadchemikalien
in den Aussparungen bereit. Solche angesammelten Chemikalien könnten durch
die Plattierung auslaugen, was die Kugel entfärbt und deren Abmessungen ändert.
-
Nach
dem Versiegeln der Oberfläche
der Projektile können
sie mit Mantelmaterial plattiert werden, um die gewünschte Dicke
des Plattierungsmetalls auf den Projektilen abzuscheiden. Eine Säurekupferplattierung wird
vorzugsweise verwendet, die schneller und umweltfreundlicher als
alternative Verfahren wie z. B. eine Cyanidkupferplattierung ist.
Nach dem Ummanteln können
die Projektile unter Verwendung von üblichen Verfahren kalibriert
und zu Patronen hergestellt werden.
-
Zusätzlich zu
den Schutzvorteilen, die durch Hinzufügen eines Mantels zu den Projektilen
der vorliegenden Erfindung erhalten werden, unterstützt die
zusätzliche
Masse des Mantels die Funktionalität und Zuverlässigkeit
der Projektile, wenn sie bei halbautomatischen und vollautomatischen
Schusswaffen verwendet werden. Solche Schusswaffen erfordern, dass
ein minimaler Impuls zum Pistolenschieber zum Betrieb geliefert
wird, und die durch einen Mantel hinzugefügte Masse (ungefähr 5–10% Steigerung)
kann genügend
Masse für
die Verwendung der Projektile der vorliegenden Erfindung bei diesen
Schusswaffen vorsehen.
-
Die
Projektile der vorliegenden Erfindung können eine Vielfalt von Konfigurationen
aufweisen, einschließlich
eines Geschosses und Kugeln, sind jedoch vorzugsweise zur Verwendung
bei Schusswaffen zu Kugeln geformt. Die Kugeln können Nasen mit verschiedenen
Profilen aufweisen, einschließlich
einer runden Nase, einer weichen Nase oder eines hohlen Punkts.
Entweder die Kugel oder der Mantel, falls so vorgesehen, kann ein
Antriebsband umfassen, das die Genauigkeit der individuellen Kugeln
erhöht
und die Streuung von mehreren Kugeln verringert.
-
Die
Erfindung wird durch die folgenden speziellen Beispiele weiter dargestellt,
in denen Teile und Prozentsätze
auf das Gewicht oder Volumen bezogen sind, wie in den Tabellen angegeben.
Die Beispiele zeigen verschiedene Projektile der vorliegenden Erfindung,
die gemäß dem hierin
beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Für jedes der Beispiele können die
zerbrechlichen Projektile durch Wärmbehandlung, beispielsweise
Sintern, nicht-zerbrechlich gemacht werden. Ferner wurden repräsentative
Projektile für
jedes der Gruppe von Beispielen zu Kugeln mit einem Kaliber von
9 mm und 0,223 mm hergestellt, abgefeuert und bewertet.
-
BEISPIELE 1–3
-
In
den Beispielen 1–3
werden zerbrechliche Kugeln aus Gemischen von Metallpulvern mit
hoher Verformbarkeit, nämlich
Zinn (Sn), und Metallpulvern mit niedriger Verformbarkeit, nämlich Eisen
(Fe), in den in Tabelle I angegebenen Gewichtsprozentsätzen hergestellt.
Die theoretische Dichte von jedem Gemisch wird bestimmt und ist
auch in Tabelle I angegeben. In jedem Beispiel hatte das Gemisch
eine theoretische Dichte von weniger als Blei. Das Metallpulver
mit hoher Verformbarkeit besitzt eine Teilchengrößenverteilung von etwa 14 Gewichts-%
von Teilchen von etwa 45 μm,
etwa 48 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa
75 μm, etwa
28 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 105 μm, etwa 7
Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 150 μm und etwa
3 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 180 μm. Das Metallpulver
mit niedriger Verformbarkeit besitzt eine Teilchengrößenverteilung
von etwa 22 Gewichts-% von Teilchen bis zu etwa 44 μm, etwa 68
Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 44 bis 149 μm und etwa
10 Gewichts-% von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 149 bis 250 μm.
-
Die
Pulver werden mit 0,15 Gewichtsprozent Zinkstearat unter Verwendung
einer Vorrichtung, die üblicherweise
für die
Handhabung von Metallpulvern verwendet wird, innig vermischt. Die
Gemische werden bei einem Druck von 6205 bar (90000 psi) für 0,15 Sekunden
an einer Drehscheibenpresse kalt verdichtet. Die Kugeln werden durch
Elektroplattieren mit Kupfer ummantelt. Die Kugeln werden dann in
Patronen geladen, getestet und bewertet und sehen ausgezeichnete
Leistungseigenschaften vor.
-
BEISPIELE 4–30
-
In
den Beispielen 4–30
wird die allgemeine Prozedur von Beispielen 1–3 unter Verwendung von Gemischen
von Zink (Zn) und Eisen wiederholt. Die speziellen Gemische und
ihre theoretischen Dichten sind in den Tabellen II und III angegeben.
Die resultierenden Kugeln werden in Patronen geladen und bewertet
und es wird festgestellt, dass sie ausgezeichnete Leistungseigenschaften
vorsehen.
-
BEISPIELE 31–55
-
In
den Beispielen 31–55
wird die allgemeine Prozedur von Beispiel 1–3 unter Verwendung von Gemischen
von Zinn und Eisen wiederholt. Die speziellen Gemische und ihre
theoretischen Dichten sind in Tabelle IV angegeben. Die resultierenden
Kugeln werden in Patronen geladen und bewertet und es wird festgestellt, dass
sie ausgezeichnete Leistungseigenschaften vorsehen. TABELLE I
| | | | Dichte | | |
| | Element
A | Sn | 7,31 | | |
| | Element
B | Fe | 7,61 | | |
| Beispiel | VolA/Vol
B | Gew.-%
A | Gew.-%
B | Gew.
A/Gew. B | Th.
Dichte (g/cm3) |
| 1 | 1,50 | 59,02% | 40,98% | 1,440 | 7,43 |
| 2 | 2,00 | 65,75% | 34,25% | 1,920 | 7,40 |
| 3 | 1,94 | 65,06% | 34,94% | 1,862 | 7,40 |
TABELLE II
| | | | Dichte | | |
| | Element
A | Zn | 7,17 | | |
| | Element
B | Fe | 7,61 | | |
| Beispiel | Vol
A/Vol B | Gew.-%
A | Gew.-%
B | Gew.
A/Gew. B | Th.
Dichte (g/cm3) |
| 4 | 1,50 | 58,55% | 41,45% | 1,413 | 7,34 |
| 5 | 2,00 | 65,32% | 34,68% | 1,884 | 7,32 |
| 6 | 1,94 | 64,63% | 35,37% | 1,827 | 7,32 |
TABELLE III
| Beispiel | Zink-Eisen-Gemisch |
| | Gew.-%
Fe | Gew.-%
Zn | Gew. Zn/Gew.
Fe | Vol
Zn/Vol Fe | Th.
Dichte | 95%
th. Dichte |
| 7 | 28,00% | 72,00% | 2,571 | 2,7303 | 7,28 | 6,92 |
| 8 | 30,00% | 70,00% | 2,333 | 2,4775 | 7,29 | 6,93 |
| 9 | 32,00% | 68,00% | 2,125 | 2,2563 | 7,29 | 6,94 |
| 10 | 34,00% | 66,00% | 1,941 | 2,0611 | 7,31 | 6,95 |
| 11 | 34,61% | 65,39% | 1,889 | 2,0061 | 7,32 | 6,95 |
| 12 | 34,62% | 65,38% | 1,889 | 2,0052 | 7,32 | 6,95 |
| 13 | 34,63% | 65,37% | 1,888 | 2,0043 | 7,32 | 6,95 |
| 14 | 34,64% | 65,36% | 1,887 | 2,0034 | 7,32 | 6,95 |
| 15 | 34,65% | 65,35% | 1,886 | 2,0025 | 7,32 | 6,95 |
| 16 | 34,66% | 65,34% | 1,885 | 2,0017 | 7,32 | 6,95 |
| 17 | 34,67% | 65,33% | 1,884 | 2,0008 | 7,32 | 6,95 |
| 18 | 34,68% | 65,32% | 1,884 | 1,9999 | 7,32 | 6,95 |
| 19 | 34,69% | 65,31% | 1,883 | 1,9990 | 7,32 | 6,95 |
| 20 | 34,70% | 65,30% | 1,882 | 1,9981 | 7,32 | 6,95 |
| 21 | 34,71% | 65,29% | 1,881 | 1,9972 | 7,32 | 6,95 |
| 22 | 35,00% | 65,00% | 1,857 | 1,9719 | 7,32 | 6,95 |
| 23 | 36,00% | 64,00% | 1,778 | 1,8876 | 7,32 | 6,96 |
| 24 | 38,00% | 62,00% | 1,632 | 1,7324 | 7,33 | 6,96 |
| 25 | 40,00% | 60,00% | 1,500 | 1,5927 | 7,34 | 6,97 |
| 26 | 42,00% | 58,00% | 1,381 | 1,4663 | 7,35 | 6,98 |
| 27 | 44,00% | 56,00% | 1,273 | 1,3514 | 7,36 | 6,99 |
| 28 | 46,00% | 54,00% | 1,174 | 1,2465 | 7,37 | 7,00 |
| 29 | 48,00% | 52,00% | 1,083 | 1,1503 | 7,38 | 7,01 |
| 30 | 50,00% | 50,00% | 1,000 | 1,0618 | 7,41 | 7,01 |
TABELLE IV
| Beispiel | Zinn-Eisen-Gemisch |
| | Gew.-%
Fe | Gew.-%
Zn | Gew.
Zn/ Gew. Fe | Vol
Zn/ Vol Fe | Th.
Dichte | 95%
th. Dichte |
| 31 | 26,00% | 74,00% | 2,846 | 2,9678 | 7,38 | 7,01 |
| 32 | 28,00% | 72,00% | 2,571 | 2,6813 | 7,39 | 7,02 |
| 33 | 30,00% | 70,00% | 2,333 | 2,4331 | 7,39 | 7,02 |
| 34 | 32,00% | 68,00% | 2,125 | 2,2158 | 7,40 | 7,03 |
| 35 | 34,00% | 66,00% | 1,941 | 2,0241 | 7,40 | 7,03 |
| 36 | 34,21% | 65,79% | 1,923 | 2,0053 | 7,40 | 7,03 |
| 37 | 34,22% | 65,78% | 1,922 | 2,0044 | 7,40 | 7,03 |
| 38 | 34,23% | 65,77% | 1,921 | 2,0035 | 7,40 | 7,03 |
| 39 | 34,24% | 65,76% | 1,921 | 2,0026 | 7,40 | 7,03 |
| 40 | 34,25% | 65,75% | 1,920 | 2,0018 | 7,40 | 7,03 |
| 41 | 34,26% | 65,74% | 1,919 | 2,0009 | 7,40 | 7,03 |
| 42 | 34,27% | 65,73% | 1,918 | 2,0000 | 7,40 | 7,03 |
| 43 | 34,28% | 65,72% | 1,917 | 1,9991 | 7,40 | 7,03 |
| 44 | 34,29% | 65,71% | 1,916 | 1,9982 | 7,40 | 7,03 |
| 45 | 34,30% | 65,70% | 1,915 | 1,9973 | 7,40 | 7,03 |
| 46 | 34,31% | 65,69% | 1,915 | 1,9964 | 7,40 | 7,03 |
| 47 | 35,00% | 65,00% | 1,857 | 1,9365 | 7,41 | 7,04 |
| 48 | 36,00% | 64,00% | 1,778 | 1,8538 | 7,41 | 7,04 |
| 49 | 38,00% | 62,00% | 1,632 | 1,7013 | 7,42 | 7,04 |
| 50 | 40,00% | 60,00% | 1,500 | 1,5641 | 7,42 | 7,06 |
| 51 | 42,00% | 58,00% | 1,381 | 1,4400 | 7,43 | 7,06 |
| 52 | 44,00% | 56,00% | 1,273 | 1,3271 | 7,43 | 7,06 |
| 53 | 46,00% | 54,00% | 1,174 | 1,2241 | 7,44 | 7,07 |
| 54 | 48,00% | 52,00% | 1,083 | 1,1296 | 7,45 | 7,07 |
| 55 | 50,00% | 50,00% | 1,000 | 1,0427 | 7,45 | 7,08 |