DE69419581T2

DE69419581T2 - Auf Sn basierter Legierung hergestelltes Kugelgeschoss

Info

Publication number: DE69419581T2
Application number: DE69419581T
Authority: DE
Inventors: Harry Behm; Roelof De Rooy; Jan Noordegraaf; Martinus Adrianus Oud
Original assignee: BILLITON WITMETAAL
Current assignee: BILLITON WITMETAAL
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2014-11-19
Also published as: DE69419581D1; NL9302056A; ATE182401T1; FI109031B; FI945484A; EP0655604B1; FI945484A0; US5500183A; EP0655604A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschoß und die Verwendung einer Sn-Legierung für dieses, wobei der Oberbegriff des Anspruchs 1 auf der WO 92/08097 oder der WO 92/22089 basiert.
Unter einem Geschoß werden in diesem Zusammenhang massive Projektile und Schrotkugeln für Schrotpatronen verstanden.
Für die Geschosse von Sport- und beruflich genutzten Waffen werden gegenwärtig Bleilegierungen verwendet. Die Verwendung derartiger bleihaltiger Geschosse stößt jedoch zunehmend auf Widerstand, da abgefeuerte und nicht mehr auffindbare Geschosse die Umwelt bzw. das Erdreich verschmutzen und infolge von Auslaugprozessen zu Schwermetallanreicherungen im Organismus führen.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß sich das Gewicht des abgefeuerten Geschosses verringert. Es entsteht bleihaltiger Staub, der beim Schießen eingeatment wird. Ferner werden beim Gießen der bleihaltigen Geschosse Bleidämpfe freigesetzt und folglich ebenfalls eingeatmet.
Ein bleifreies Geschoß ist aus der WO 92/08097 bekannt. Bisher gibt es jedoch noch keine gute Alternative zu bleihaltigen Geschossen.
Bei anderen Legierungstypen wie z. B. eisenbasierten Legierungen besteht das Problem, daß diese Geschosse sehr hart sind und zu einer Beschädigung des Laufs führen. Wenn sie in Bäumen einschlagen und steckenbleiben, kann es zu Schäden kommen, wenn die Bäume geschlagen und zersägt werden.
Ein Projektil mit hoher Dichte und ein Verfahren zu dessen Herstellung ist aus der WO 92/22089 bekannt.
Ziel der Erfindung ist es, ein Geschoß zu schaffen, das im wesentlichen frei von Schwermetallen wie Blei und Kadmium ist, bei dem sowohl die Innenballistik (Rohrverschleimung/Staubbildung) als auch die Außenballistik (vorhersehbare Geschoßflugbahn und Genauigkeit) optimal sind, wobei sich das Geschoß hinsichtlich seiner Abmessungen genau kalibrieren läßt und eine enge Toleranz aufweist:
Nach umfangreichen Legierungstests und Schießversuchen wurden eine Reihe von Legierungen entwickelt, die den oben genannten Anforderungen im wesentlichen genügen und bei denen die erwähnten Nachteile im Prinzip nicht vorhanden sind.
Erfindungsgemäß wird ein Geschoß geschaffen, das auf einer Sn-Legierung basiert, wobei das Geschoß 60 Gew.-% Sn oder mehr aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Geschoß ist im wesentlichen schwermetallfrei, hat eine gute Innen- und Außenballistik, läßt sich genau kalibrieren und weist eine kleine Toleranz auf.
Als zufriedenstellend haben sich Geschosse auf der Basis einer Reihe von Sn-Legierungen erwiesen, wobei Cu, Sb, Bi und /oder Zn als Legierungselement für eine solche Sn-Legierung verwendbar sind.
Wird Cu als Legierungselement verwendet, kann die Sn-Legierung 0,2-10 Gew.-% Cu, vorzugsweise 0,2-6 Gew.-% Cu aufweisen. In der Praxis haben sich Sn-Legierungen mit 1-5 Gew.-% Cu wie Sn 3 Cu als zufriedenstellend erwiesen. Es wurde festgestellt, daß sich mit diesen Cu-haltigen Sn-Legierungen eine optimale Innen- und Außenballistik erzielen läßt.
Bei Sb als Legierungselement sind sowohl Sb-haltige Sn- Legierungen als auch Sb- und Cu-haltige Sn-Legierungen verwendbar.
Wenn Cu und Sb kombiniert verwendet werden, enthält die Sn-Legierung im allgemeinen 0,2-10 Gew.-% Cu und 0,5-20 Gew.-% Sb, vorzugsweise 0,2-5 Gew.-% Cu und 0,5-10 Gew.-% Sb. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Sn-Legierung vorzugsweise 0,5- 3 Gew.-% Cu und 0,5-8 Gew.-% Sb enthalten sollte. Zwei praktisch sehr interessante Legierungen sind Sn 1,5 Cu 5, 5 Sb und Sn 1 Cu 3 Sb. Mit diesen Legierungen lassen sich ebenfalls optimale Eigenschaften hinsichtlich Innen- und Außenballistik erzielen.
Wenn die Sn-Legierung als Legierungselement nur Sb enthält, beträgt dessen Anteil im allgemeinen 1-15 Gew.-% Sb, vorzugsweise 1-10 Gew.-% Sb. Als sehr interessant hat sich in der Praxis eine Sn-Legierung mit 2,5-5 Gew.-% Sb wie Sn 5 Sb und Sn 2,5 Sb erwiesen.
Ein weiterer Typ von Sn-Legierungen für ein derartiges Geschoß basiert auf dem Legierungselement Bi, dessen Anteil im allgemeinen 0,5-30 Gew.-% betragen kann. Große Mengen von Bi führen jedoch zu einem inakzeptablen Anstieg der Sprödigkeit, wodurch das Geschoß zersplittern kann. Der Bi-Gehalt beträgt deshalb vorzugsweise 5-20 Gew.-%. In der Praxis haben sich Sn- Legierungen mit 10-20 Gew.-% Bi oder 1-5 Gew.-% Bi als interessant erwiesen. Sehr interessante Legierungen sind Sn 5 Bi, Sn 10 Bi, Sn 15 Bi und Sn 20 Bi.
Eine weitere in einem Geschoß verwendbare erfindungsgemäße Sn-Legierung basiert auf dem Legierungselement Zn. Diese Legierungen lassen sich gut vergießen und sind daher sehr geeignet für selbstgegossene Geschosse, z. B. für das "Vogelschießen". Diese Sn-Legierungen enthalten im allgemeinen 0,005-10 Gew.-% Zn, vorzugsweise 0,01-1 Gew.-% Zn. In der Praxis haben sich Sn- Legierungen mit 0,01-0,1 Gew.-% Zn wie Sn 0,04 Zn als interessant erwiesen.
Um die Duktilität der auf einer erfindungsgemäßen Sn- Legierung basierenden Geschosse weiter zu verbessern, empfiehlt sich die Zugabe von Eutinal zu der Sn-Legierung (90 Gew.-% Zn, 5 Gew.-% Al und 5 Gew.-% Mg; siehe DE-A-31 35 847). Eine optimale Duktilität läßt sich erzielen, wenn z. B. 0,01-1 Gew.-% Eutinal zugegeben werden.
Auf einer Sn-Legierung basierende Geschosse enthalten im allgemeinen sehr geringe Mengen anderer Legierungselemente, sogenannter Spurenelemente. Jedes Spurenelement kann mit einem Anteil von weniger als 0,1 Gew.-% enthalten sein, und der Gesamtanteil von Spurenelementen beträgt weniger als 0,5 Gew.-%.
Geschosse auf der Basis von Sn-Legierungen mit Bi als Legierungselement sind optimal in Handfeuerwaffen vom Typ Magnum .357 verwendbar. In diesem Fall hat das Geschoß eine hervorragende Innen- und Außenballistik.
Geschosse auf der Basis von Sn-Legierungen mit Cu als Legierungselement eignen sich sehr gut für die Verwendung auf Schießständen.
Geschosse auf der Basis von Sn-Legierungen mit Cu und Sb als Legierungselemente schließlich sind aufgrund der optimalen innen- und außenballistischen Eigenschaften für eine große Anzahl von Anwendungen bestens geeignet.
Die Sn-Legierung läßt sich außerdem vorteilhaft für die Herstellung von Schrotkörnern oder Geschossen für Schrotpatronen (Korngröße 1-5 mm, vorzugsweise 2-3 mm Durchmesser) verwenden.
Beim nachfolgenden Beispiel wurden eine große Anzahl von auf erfindungsgemäßen Sn-Legierungen basierenden Geschossen hergestellt und mit einer Magnum .357 in Schießversuchen getestet.
Die Legierungen sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt, wobei auch das Restgewicht des Geschosses als ein Prozentsatz des ursprünglichen Geschoßgewichts angegeben ist. Bei allen Geschossen wurden sowohl in Bezug auf die Innen- als auch auf die Außenballistik optimale Eigenschaften festgestellt, zusätzlich zu einer voraussagbaren Geschoßflugbahn und Genauigkeit. Die Geschosse wiesen ferner eine Härte in der Größenordnung von wenigstens 14 HB auf, so daß es im Prinzip nicht vorkommt, daß das Geschoß auf der Zielscheibe oder in einem erlegten Tier zersplittert. Die maximale Härte lag oft unter 25 HB, so daß es in der Regel nicht vorkommt, daß das Geschoß in eine kugelsichere Weste eindringt oder das Innere der Handfeuerwaffe oder des Gewehrlaufs beschädigt.

Tabelle: Sn-basierte Geschoßlegierung und nach dem Abfeuern ermitteltes Restgewicht

LegierungRestgewicht (in % des ursprünglichen Gewichts)
Sn 3 Cu96
Sn 3 Cu 0,04 Eutinal93
Sn 1 Cu 3 Sb96
Sn 1,5 Cu 5,5 Sb91
Sn 2,5 Sb93
Sn 5 Sb93
Sn 2,5 Bi79
Sn 5 Bi83
Sn 10 Bi87
Sn 15 Bi83
Sn 20 Bi86
Sn 0,04 Zn77
Mit den in der Tabelle aufgeführten Legierungen wurde je weils ein Rohling gegossen, der dann auf das Kaliber 0.357 kalibriert wurde. Das Gußteil wurde eingefettet und in einer Messingpatrone mit einer Zündkapsel und Pulver plaziert, so daß ein Geschoß entstand.
Mit den auf den verschiedenen erfindungsgemäßen Sn-Legierungen basierenden Geschossen wurden Schießversuche mit einer Magnum .357 durchgeführt.
Nach jedem Schuß wurde das abgefeuerte Geschoß gewogen und die Differenz zu seinem Ausgangsgewicht bestimmt. Der Verlust an Legierungsmaterial läßt sich über den prozentualen Anteil des Restgewichts am ursprünglichen Geschoßgewicht ermitteln.
Bei allen Geschossen wurden eine gute Flugbahn und Genauigkeit sowie gute bis hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Innen- und Außenballistik festgestellt.
Die Legierung Sn 0,75 Cu 0,25 Bi 0,04 Eutinal liefert eine feinere Geschoß- oder Schrotstruktur, wodurch eine optimale Herstellung ermöglicht wird.

Claims

1. Auf einer Sn-Legierung basierendes Geschoß, wobei das Geschoß 60 Gew.-% oder mehr Sn aufweist.

2. Geschoß nach Anspruch 1, wobei die Sn-Legierung Cu, Sb, Bi und/oder Zn als Legierungselement aufweist.

3. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sn-Legierung 0,2-10 Gew.-% Cu, vorzugsweise jedoch 0,2-6 Gew.-% Cu aufweist.

4. Geschoß nach Anspruch 3, wobei die Sn-Legierung 1-5 Gew.-% Cu, vorzugsweise jedoch 3 Gew.-% Cu aufweist.

5. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sn-Legierung 0,2-10 Gew.-% Cu und 0,5-20 Gew.-% Sb, vorzugsweise jedoch 0,2-5 Gew.-% Cu und 0,5-10 Gew.-% Sb aufweist.

6. Geschoß nach Anspruch 5, wobei die Sn-Legierung 0,5-3 Gew.-% Cu und 0,5-8 Gew.-% Sb, vorzugsweise jedoch 1-1,5 Gew.-% Cu und 1,25-5,5 Gew.-% Sb aufweist.

7. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sn-Legierung 1-15 Gew.-% Sb, vorzugsweise jedoch 1-10 Gew.-% Sb aufweist.

8. Geschoß nach Anspruch 7, wobei die Sn-Legierung 2,5-5 Gew.-% Sb aufweist.

9. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sn-Legierung 0,5-30 Gew.-% Bi, vorzugsweise jedoch 5-20 Gew.-% Bi aufweist.

10. Geschoß nach Anspruch 9, wobei die Sn-Legierung 10-20 Gew.-% Bi aufweist.

11. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sn-Legierung 0,005-10 Gew.-% Zn, vorzugsweise jedoch 0,01 = 1 Gew.-% Zn aufweist.

12. Geschoß nach Anspruch 11, wobei die Sn-Legierung 0,01- 0,1 Gew.-% Zn, vorzugsweise jedoch 0,04 Gew.-% Zn aufweist.

13. Geschoß nach den Ansprüchen 1-12, mit 0,01-1 Gew.-% Eutinal.

14. Geschoß nach den Ansprüchen 1-13, wobei die Sn-Legierung Spurenelemente aufweist, von denen jedes einen Gewichtsanteil von weniger als 0,1 Gew.-% hat, und deren Gewichtsanteil insgesamt weniger als 0,5 Gew.-% beträgt.

15. Verwendung einer Sn-Legierung nach den Ansprüchen 1-14 für das Herstellen eines Geschosses.