EP1125093A1 - Herstellung eines schadstoffarmen mantelgeschosses - Google Patents

Herstellung eines schadstoffarmen mantelgeschosses

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EP1125093A1
EP1125093A1 EP99947175A EP99947175A EP1125093A1 EP 1125093 A1 EP1125093 A1 EP 1125093A1 EP 99947175 A EP99947175 A EP 99947175A EP 99947175 A EP99947175 A EP 99947175A EP 1125093 A1 EP1125093 A1 EP 1125093A1
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EP
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lubricant
shell
projectile
tungsten
pressed
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Olivier Chene
Carl Hug
Rémy KÜNSTLE
Hans Schwendimann
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RUAG Munition
Original Assignee
EIDGENOESS MUNITIONSFAB THUN
SM Schweizerische Munitionsunternehmung AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/72Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the material
    • F42B12/74Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the material of the core or solid body

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a low-pollutant shell projectile according to the preamble of the patent claim and to a projectile produced by this method.
  • This method has the disadvantage of cost-intensive thermal process control and is therefore too expensive for ordnance ammunition. Furthermore, the density of the floor can only be set within narrow limits; in addition, the dimensional stability with temperature fluctuations is insufficient due to the high proportion of plastic in the core. It is therefore an object of the invention to provide a method which does not have the disadvantages of the prior art, can be implemented with operating devices which are present everywhere, in particular does not require any thermal processes with corresponding systems and can be adjusted in a simple manner in the resulting density.
  • the projectile created by this method should have the same weight, the same outer geometry, the same inside and outside ballistics and the same penetration performance as an existing and previously mass-produced bullet (Ordonnance ammunition 5.6 mm GP90). Furthermore, the dimension of the projectile should also be maintained over a wide temperature range and - of course - all requirements of the Hague Convention must also be met by the substitute product.
  • the projectile should be designed to be liquid-tight; Manufacturing tolerances should be compensated for by the construction of the floor.
  • the lubricant and lubricant mentioned in the claims proves to be surprisingly inexpensive, since in the weight ratios given it leads to an optimal packing density in the tungsten core even at relatively low pressures and as such does not form a measurable intermediate layer at the contact points of the tungsten grains.
  • the projectile according to the invention can be started by a the known gravimetric dosing of the tungsten powder and the lubricant and lubricant are precisely and reproducibly defined in their mass.
  • a tungsten powder with the grain size specified in claim 3 can be used to achieve densities which correspond to a lead core.
  • Powdered calcium stearate, intimately mixed with tungsten powder has proven to be particularly useful, which creates a one-piece body that holds together when pressed at room temperature; the substances listed alternatively in claim 4 are also suitable.
  • the proportion by weight specified in claim 5 is optimal, it prevents the pre-compact from breaking apart when it is removed from the mold and when it is inserted into the shell.
  • the final pressing is carried out according to claim 7 with higher pressures, preferably in the range of 400 MPa.
  • the pressing pressure when pressing the core material must be above 350 MPa, preferably at 400 MPa.
  • a compensating and sealing compound according to claim 9 has the advantage that a liquid-tight rear part arises, and that even small manufacturing tolerances can be compensated.
  • Tin has proven itself, claim 10, because it flows easily under pressure and thus results in a completely form-fitting projectile body.
  • materials according to claim 11 are used when an absolutely heavy metal-free projectile is required.
  • the flow of the material is optimally used, in which a possible excess material can swell out from the inside.
  • Figure a small-caliber jacket bullet with a low-pollution core.
  • a floor is denoted by 100, which has a jacket 1 and a flattened tip 2. Inside, there is a core 8.
  • the jacket 1 is cylindrical in its central part 3 and merges into a truncated cone 5 with sharp edges in its rear part 4.
  • a compensating and sealing compound 9 is provided with a concave crowning 6 used for material compensation.
  • the jacket 1 is in a known manner (according to EP -A- 0106411) made of plated steel.
  • the core 8 consists of a mixture of tungsten powder and calcium stearate; the balancing and sealing compound 9 made of soft tin.
  • the projectile 100 is produced in a very simple and economical manner:
  • the shell is produced, as is customary in the case of the known ordnance ammunition, by deep-drawing a bowl made of plated steel. After squeezing it to the preliminary length, the core 8 is inserted in the form of a pre-compact and this is pressed to 400 MPa. Then the preformed leveling and sealing compound is inserted and the rear part 4 is shaped and flanged. Finally, the gag groove 7 is embossed and the projectile is calibrated to the finished dimension.
  • the pre-compact is produced by intimately mixing 97% by weight of tungsten powder and 3% by weight of calcium stearate and then compression molding at a pressure of 300 MPa. Both components are commercially available, with the Wolf ramp powder having an average grain size of 5 ⁇ m has proven to be very useful for setting a density corresponding to the lead.
  • the mass of the core can also be used in large-scale production reproducibly set to an accuracy of plus / minus 4/100 g.
  • the mixture of tungsten powder and the powdered lubricant and lubricant can also be poured into the shell of the projectile, precisely metered, and pressed there, with pressures of 400 MPa being used at least in a last pressing.
  • the subject of the invention has exactly the same flight dynamic properties as the previous lead-containing ordnance ammunition to be replaced, but does not cause the environmental and health problems resulting from intensive target practice.
  • the manufacturing process described can basically be carried out with the previous equipment and the same personnel as the conventional floor manufacturing.

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Description

Herstellung eines schadstoffarmen Mantelgeschosses
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schadstoffarmen Mantelgeschosses nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs sowie auf ein nach diesem Verfahren hergestelltes Geschoss.
Seit Jahrhunderten wird kostengünstiges Blei aufgrund seiner hohen Dichte und Weiche als Geschossmaterial oder zumindest als Kernmaterial für Geschosse verwendet. Der lang- jährige Einsatz von bleihaltigen Geschossen in Übungs- und Jagdmunition hat zu grossen toxischen Problemen geführt und insbesondere die Umgebung von Schiessanlagen stark mit Schwermetall belastet . Somit war es nur eine Frage der Zeit, bis die Forderung nach Schadstoffarmen, insbesondere bleifreien Geschossen aufkam. So wurde beispielsweise in manchen Ländern vom Gesetzgeber bereits ein Schrotverbot erlassen für die Jagd über Wasser- und Sumpfgebieten.
Aus der EP -A- 0641836 ist es bekannt, zur Erzeugung von Massen hoher Dichte, Wolframpulver in eine Kunststoffmatrix einzulagern, welche in Geschossen und als Angelgewichte
Verwendung finden. Dabei werden diese in einem aufwendigen Herstellungsverfahren bei Temperaturen von über 185 °C vor allem zu Schadstoffarmer Jagdmunition verarbeitet.
Dieses Verfahren weist den Nachteil einer kostenintensiven thermischen Prozessführung auf und ist daher für eine Ordonnanzmunition zu teuer. Im weiteren lässt sich die Dichte des Geschosses nur in engen Grenzen einstellen; zudem ist die Dimensionsstabilität bei Temperaturschwankungen, aufgrund des hohen KunstStoffanteils im Kern, ungenügend. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist, mit überall vorhandenen Betriebseinrichtungen umsetzbar ist, insbesondere keine thermischen Prozesse mit entsprechenden Anlagen erfordert und sich in der resultierenden Dichte auf einfache Weise einstellen lässt.
Das nach diesem Verfahren geschaffene Geschoss soll, verglichen mit einem existierenden und bisher in grossen Serien hergestellten Geschoss (Ordonnanz-Munition 5.6 mm GP90) ein gleiches Gewicht, eine gleiche Aussengeometrie, eine identische Innen- und Aussenballistik und eine gleiche Durchschlagsleistung aufweisen. Im weiteren soll die Dimension des Geschosses auch in einem weiten Temperaturbereich erhalten bleiben und - selbstverständlich - müssen sämtliche Auflagen der Haager-Konvention durch das Substitutionsprodukt ebenfalls erfüllt sein.
Zusätzlich soll das Geschoss flüssigkeitsdicht ausgestaltbar sein; Fabrikationstoleranzen sollen durch die Konstruktion des Geschosses kompensierbar werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder Anspruch 2 gelöst.
Überraschend günstig erweist sich das in den Patentansprüchen genannte Schmier- und Geleitmittel, da es in den angegebenen Gewichtsverhältnissen sogar bei relativ geringen Drucken zu einer optimalen Packungsdichte im Wolframkern führt und als solches keine messbare Zwischenschicht an den Berührungspunkten der Wolfram-Körnern bildet.
Das erfindungsgemässe Geschoss lässt sich durch eine an sich bekannte gravimetrische Dosierung des Wolframpulvers und des Schmier- und Gleitmittels in seiner Masse genau und reproduzierbar festlegen.
In abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Durch ein Wolframpulver mit der in Anspruch 3 angegebenen Körnung können Dichten erreicht werden, welche einem Blei- kern entsprechen.
Besonders bewährt hat sich pulverförmiges Calziumstearat , innig vermischt mit Wolframpulver, wodurch beim Verpressen bei Raumtemperatur ein einstückiger Körper entsteht, der zusammenhält; die im Anspruch 4 alternativ aufgezählten Stoffe sind ebenfalls geeignet.
Der in Anspruch 5 angegebene Gewichtsanteil ist optimal, er verhindert ein Auseinanderbrechen des Vor-Presslings bei der Entnahme aus der Pressform und beim Einsetzen in den Geschossmantel .
Um ein einwandfreies Manipulieren des Vor-Presslings zu ermöglichen sind Pressdrucke von etwas über 300 MPa vorteil- haft, Anspruch 6.
Das Fertigpressen erfolgt gemäss Anspruch 7 mit höheren Drucken, vorzugsweise im Bereich von 400 MPa.
Der Pressdruck beim Verpressen des Kernmaterials muss über 350 MPa liegen, vorzugsweise bei 400 MPa, Anspruch 8.
Der Einbezug einer Ausgleichs- und Dichtmasse nach Anspruch 9 hat den Vorteil, dass ein flüssigkeitsdichtes Heckteil entsteht, und dass auch kleine Fabrikationstoleranzen damit ausgleichbar sind.
Bewährt hat sich Zinn, Anspruch 10, weil dieses unter Druck leicht fliesst und dadurch einen vollkommen formschlüssigen Geschosskörper ergibt .
Alternativ werden Materialien nach Anspruch 11 verwendet, wenn ein absolut schwermetallfreies Geschoss erforderlich ist .
Durch eine Bördelung nach Anspruch 12 wird das Fliessen des Materials optimal ausgenutzt, in dem dort ein eventueller Materialüberschuss aus dem Inneren herausquellen kann.
Nachfolgend wird anhand einer Zeichnung der Erfindungsgegenstand näher erläutert. Es zeigt die einzige
Figur ein Kleinkaliber- Mantelgeschoss mit einem schad- stoffarmen Kern.
In der Figur ist ein Geschoss mit 100 bezeichnet, welches einen Mantel 1 und eine abgeplatteten Spitze 2 aufweist. Im Inneren, befindet sich ein Kern 8. Der Mantel 1 ist in seinem Mittelteil 3 zylindrisch und geht in seinem Heckteil 4 scharfkantig in einen Kegelstumpf 5 über. Am oberen Ende des Mittelteils 3 befindet sich eine umlaufende Würgerille 7, welche der Befestigung der üblichen Patronenhülse dient.
Anschliessend an den eigentlichen Kern 8 ist eine Ausgleichs- und Dichtmasse 9 mit einer dem Materialausgleich dienenden konkaven Bombierung 6 vorgesehen.
Der Mantel 1 ist in bekannter Weise (nach EP -A- 0106411) aus plattiertem Stahl gefertigt. Der Kern 8 besteht aus einer Mischung aus Wolframpulver und Calziumstearat ; die Ausgleichs- und Dichtmasse 9 aus weichem Zinn.
Die Herstellung des Geschosses 100 erfolgt in sehr einfa- eher und wirtschaftlicher Weise:
Der Geschossmantel wird wie bei der bekannten Ordonnanzmunition üblich durch Tiefziehen eines Napfes aus plattiertem Stahl erzeugt . Nach dessen Abquetschen auf die vorläufige Länge wird der Kern 8 in Form eines Vor-Presslings eingesetzt und dieser mit 400 MPa fertig gepresst. Danach wird die ebenfalls vorgeformte Ausgleichs- und Dichtmasse eingelegt und das Heckteil 4 geformt und gebördelt. Schliesslich wird die Würgerille 7 geprägt und das Geschoss auf das Fertigmass kalibriert .
Während der letzten Fabrikationsstufen erfolgt ein automatischer Massenausgleich, indem überschüssiges Material an der Bombierung 6 - um einige 1/100 mm - heraustreten kann, ohne den Massenschwerpunkt und damit die Ballistik negativ zu beeinflussen.
Der Vor-Pressling wird durch inniges Mischen von 97 Gew.-% Wolframpulver und 3 Gew.-% Calziumstearat und anschlie- ssendes Formpressen bei einem Druck von 300 MPa erzeugt. Beide Komponenten sind handelsüblich, wobei sich beim Wolf- rampulver ein solches mit einer mittleren Körnung von 5 μm als sehr zweckmässig zur Einstellung einer dem Blei entsprechenden Dichte erwiesen hat .
Durch den Einsatz notorisch bekannter Wiegeautomaten lässt sich die Masse des Kerns auch in der Gross-Serienfertigung reproduzierbar auf eine Genauigkeit von plus/minus 4/100 g festlegen.
Alternativ kann die Mischung aus Wolframpulver und dem pul- verförmigen Schmier- und Gleitmittel auch in den Geschoss- mantel, genau dosiert eingefüllt und dort gepresst werden, wobei zumindest in einer letzten Pressung Drucke von 400 MPa angewendet werden.
Der Erfindungsgegenstand hat genau die gleichen flugdynamischen Eigenschaften wie die zu ersetzende bisherige, bleihaltigen Ordonnanzmunition und verursacht aber deren, bei intensiven Schiessübungen resultierenden Umwelt- und Gesundheitsprobleme nicht.
Das beschriebene Herstellungsverfahren kann grundsätzlich mit den bisherigen Betriebsmitteln und dem gleichen Perso- nal erfolgen, wie die konventionelle Geschossherstellung.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Mantelgeschosses für eine Kleinkalibermunition mit einem Kern aus einem wolframhaltigen Material und einem an diesem anliegenden Mantel aus Stahl oder einer Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt 90 bis 99 Gew.-% Wolframpulver mit 1 bis 10 Gew.-% eines pulverförmigen Schmier- und Gleitmit- tels gemischt wird, dass diese Mischung in einem zweiten Schritt gepresst wird und der resultierende Vor-Pressling in einem dritten Schritt in den Geschossmantel eingefügt und dort auf die zu erzielende Dichte fertig gepresst wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Mantelgeschosses für eine Kleinkalibermunition mit einem Kern aus einem wolframhaltigen Material und einem an diesem anliegenden Mantel aus Stahl oder einer Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfah- rensschritt 90 bis 99 Gew.-% Wolframpulver mit 1 bis 10 Gew.-% eines pulverförmigen Schmier- und Gleitmittels gemischt wird, dass diese Mischung in einem zweiten Schritt in den Geschossmantel dosiert eingefüllt wird und dort in wenigstens einem weiteren Schritt auf die zu erzielende Dichte fertig gepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wolframpulver eine mittlere Körnung von weniger als 10 μm, vorzugsweise 5 μm auf- weist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmier- und Gleitmittel Calziumstearat oder Magnesiumstearat oder Aluminiumstearat oder Natriumstearat oder Paraffin ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des Schmier- und Gleitmittels 2 bis 4 Prozent, vorzugsweise 3 Prozent beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vor-Pressling mit einem Druck von wenigstens 300 MPa vorgepresst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vor-Pressling im Geschossmantel mit einem gegenüber der Vorpressung erhöhten Druck fertigge- presεt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern mit einem Druck von wenigstens 350 MPa fertig gepresst wird.
9. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 hergestelltes Mantelgeschosses mit einem Kern aus einem wolf- ramhaltigen Material und einem an diesem anliegenden Mantel, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (8) aus Wolfram und Schmier- und Gleitmittel kürzer ist als der Geschossmantel (1) und dass das Heckteil (4) durch eine Ausgleichs- und Dichtmasse (9) abgeschlos- sen ist.
10. Mantelgeschosses nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichs- und Dichtmasse (9) aus Zinn besteht.
11. Mantelgeschosses nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichs- und Dichtmasse (9) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht .
12. Mantelgeschosses nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Heckteil (4) einen Kegelstumpf (5) aufweist und dass durch eine Börde- lung die Ausgleichs- und Dichtmasse (9) kraftschlüssig gehalten ist.
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