PL216444B1

PL216444B1 - Method and the device for manufacturing lead-free elements for the rifleman ammunition bullets

Info

Publication number: PL216444B1
Application number: PL388318A
Authority: PL
Inventors: Józef Gacek; Andrzej Dębski
Original assignee: Andrzej Dębski; Józef Gacek
Priority date: 2009-04-04
Filing date: 2009-04-04
Publication date: 2014-04-30
Also published as: PL388318A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania bezołowiowych elementów do pocisków amunicji strzeleckiej drogą prasowania na gorąco mieszanki proszków nietoksycznych metali. Sposób i urządzenie według wynalazku mają na celu wyeliminowanie toksycznego ołowiu z procesu produkcji amunicji strzeleckiej, zwłaszcza rdzeni do pocisków 9 x 19 mm Parabellum i części rdzeni do pocisków 5,56 x 45 mm, poprzez wprowadzenie materiałów bezołowiowych, głównie na bazie wolframu. Ma to ogromne znaczenie ekologiczne z uwagi na kumulowanie się ołowiu w kulochwytach strzelnic i możliwość jego przenikania do wód gruntowych.The subject of the invention is a method and a device for the production of lead-free elements for small arms ammunition by hot pressing a mixture of non-toxic metal powders. The method and device according to the invention aims to eliminate toxic lead from the production of small arms ammunition, in particular 9 x 19 mm Parabellum bullet cores and parts of 5.56 x 45 mm bullet cores, by introducing lead-free materials, mainly based on tungsten. It is of great ecological importance due to the accumulation of lead in the bullet nets of shooting ranges and the possibility of its penetration into groundwater.

W obecnie produkowanej amunicji strzeleckiej wykorzystuje się pociski płaszczowe zawierające rdzenie ołowiane, jak w przypadku pocisków 9 x 19 mm Parabellum, lub rdzenie stalowo-ołowiane, jak w przypadku pocisków 5,56 x 45 mm. Podejmowane dotychczas próby wyeliminowania ołowiu jako szkodliwego składnika amunicji strzeleckiej skupiały się na opracowaniu nietoksycznego materiału o dużej gęstości zbliżonej do gęstości ołowiu. Najczęściej są to spieki na bazie wolframu z fazą wiążącą z takich metali jak miedź, cynk, cyna i inne.Currently produced small arms ammunition uses sheathed shells with lead cores, as in the case of the 9 x 19 mm Parabellum shells, or steel-lead cores, as in the case of 5.56 x 45 mm shells. The attempts made so far to eliminate lead as a harmful component of small arms ammunition have focused on the development of a non-toxic material with a high density similar to that of lead. Most often they are tungsten-based sinters with a binding phase of metals such as copper, zinc, tin and others.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego nr P-376201 wynalazku znany jest na przykład sposób wytwarzania elementów pocisków z materiałów bezołowiowych, który polega na tym, że metodami metalurgii proszków uzyskuje się wypraski o jednorodnym rozkładzie składników w mikrostrukturze materiału, przy czym mieszaniny proszkowe mogą zawierać dwa lub więcej składników. Drogą mieszania, prasowania na zimno i spiekania komponentów proszkowych, takich jak: proszek wolframu z dodatkiem proszku miedzi, aluminium, cynku, cyny lub innych, otrzymuje się wypraski najczęściej stanowiące jedynie półprodukty elementów o wymaganej dokładności wymiarów i kształtu. Udziały masowe składników mieszanek to przykładowo 60% redukowanego proszku wolframu o średniej wielkości cząstek 3 μm i 40% elektrolitycznego proszku miedzi o średniej wielkości cząstek 40 μm lub 75% redukowanego proszku wolframu o średniej wielkości cząstek 3 μm i 25% rozpylanego proszku cynku o średniej wielkości cząstek 63 μm albo 60% redukowanego proszku wolframu o średniej wielkości cząstek 3 μm i 40% rozpylanego proszku cyny o średniej wielkości cząstek 63 μm. Wypraski są prasowane pod ciśnieniem 600 MPa a następnie spiekane w odpowiednich warunkach, przykładowo w atmosferze zdysocjowanego amoniaku, w temperaturze 950°C przez 1 godzinę lub z fazą ciekłą w temperaturze 1150°C przez 1 godzinę. W ramach prowadzonych eksperymentów wykonane w tych warunkach mieszania, prasowania i spiekania rdzenie o kształcie zbliżonym do wewnętrznego profilu płaszcza pocisku tj. w kształcie walca, poddaje się obróbce mechanicznej, zwłaszcza kształt jego ostrołuku i następnie tak przygotowany rdzeń wtłacza się na zimno do płaszcza pocisku.From the Polish application no. P-376201 of the invention, there is known, for example, a method of producing projectile elements from lead-free materials, which consists in obtaining moldings with a homogeneous distribution of components in the microstructure of the material by powder metallurgy methods, and the powder mixtures may contain two or more ingredients. By mixing, cold pressing and sintering powder components, such as: tungsten powder with the addition of copper, aluminum, zinc, tin or other powders, moldings are obtained, most often being only semi-products of elements with the required accuracy of dimensions and shape. The mass fractions of the blend components are, for example, 60% reduced tungsten powder with an average particle size of 3 μm and 40% electrolytic copper powder with an average particle size of 40 μm or 75% reduced tungsten powder with an average particle size of 3 μm and 25% atomized zinc powder with an average particle size 63 µm particles or 60% reduced tungsten powder with a mean particle size of 3 µm and 40% atomized tin powder with a mean particle size of 63 µm. The compacts are pressed at a pressure of 600 MPa and then sintered under suitable conditions, for example in an atmosphere of dissociated ammonia, at a temperature of 950 ° C for 1 hour or with the liquid phase at 1150 ° C for 1 hour. As part of the conducted experiments, the cores made under these mixing, pressing and sintering conditions, with a shape similar to the internal profile of the shell of the projectile, i.e. in the shape of a cylinder, are subjected to machining, especially the shape of its ogive, and then the core prepared in this way is cold forced into the shell of the projectile.

Z opisu patentowego US 6 981 996 znany jest sposób wytwarzania amunicji z materiału złożonego z dwóch składników, wolframu i cyny, w którym proszek wolframu zawiera cząstki mające kształt kulisty lub zbliżony do kulistego o średniej wielkości poniżej 100 μm, korzystnie 50 μm. Mieszanka proszkowa zawierająca 57% wagowych wolframu i 43% wagowych cyny jest prasowana na zimno ₃ i pozwala uzyskać po prasowaniu gęstość 11,32 g/cm³, zbliżoną do gęstości ołowiu. Kulisty kształt cząstek wolframu ułatwia zagęszczanie mieszanki podczas prasowania przy stosunkowo niskim ciśnieniu poniżej 250 MPa a nawet poniżej 210 MPa. Na sposób wytwarzania mieszanki wolfram-cyna dla amunicji bezołowiowej składają się: tworzenie mieszanki z proszku sferoidyzowanego wolframu i z proszku cyny a następnie prasowanie mieszanki przy ciśnieniu poniżej 250 MPa dla ukształtowania wypraski o gęstości co najmniej 99% gęstości teoretycznej.US Patent No. 6,981,996 discloses a method for producing ammunition from a material composed of two components, tungsten and tin, in which the tungsten powder comprises spherical or nearly spherical particles with an average size of less than 100 µm, preferably 50 µm. The powder mixture containing 57% by weight of tungsten and 43% by weight of tin is cold pressed ₃ and allows to obtain a density of 11.32 g / cm ³ after pressing, similar to that of lead. The spherical shape of the tungsten particles facilitates compaction of the mixture during pressing at relatively low pressure below 250 MPa and even below 210 MPa. The method of producing a tungsten-tin mixture for lead-free ammunition consists of: creating a mixture of spheroidized tungsten powder and tin powder, and then pressing the mixture at a pressure below 250 MPa to shape a compact with a density of at least 99% of the theoretical density.

Z opisu patentowego USA nr 5 399 187 znany jest sposób wytwarzania elementów pocisku z wieloskładnikowego materiału zawierającego ciężki składnik z grupy wolframu, węglików wolframu, stopów węglowych i żelazo-wolframu oraz drugi składnik jako spoiwo (lepiszcze), również stop metalu lub mieszankę tworzyw sztucznych. Jeden z wariantów tego znanego sposobu polega na:U.S. Patent No. 5,399,187 discloses a method of producing projectile elements from a multi-component material containing a heavy component from the group of tungsten, tungsten carbides, carbon alloys and iron-tungsten, and a second component as a binder (binder), also a metal alloy or a mixture of plastics. One variant of this known method is:

a) mieszaniu gęstych proszków metali wybranych spośród wyżej wymienionych ciężkich składników lub ich mieszanki zawierającej wolfram, węglik wolframu, żelazowolfram, stop węglowy oraz drugiego, lekkiego proszku wybranego z grupy składającej się z cyny, cynku, aluminium, żelaza, miedzi, bizmutu lub ich mieszanki,a) mixing dense metal powders selected from the abovementioned heavy components or a mixture thereof containing tungsten, tungsten carbide, ferro-tungsten, carbon alloy and a second, light powder selected from the group consisting of tin, zinc, aluminum, iron, copper, bismuth or their mixtures ,

b) prasowaniu mieszanki proszków na kształt pocisku zbliżony do kształtu nominalnego,b) pressing the powder mixture into a bullet shape close to the nominal shape,

c) spiekaniu proszków sprasowanych na taki kształt. W wyniku tego procesu uzyskuje się spie₃ kany przedmiot o gęstości przewyższającej 9 g/cm³ i granicy plastyczności mniejszej niż 310 MPa. Inny z wariantów tego znanego sposobu służy również do wytwarzania pocisków płaszczowych, przy czym najpierw spieka się rdzeń pocisku a następnie rdzeń wkłada się do płaszcza pocisku.c) sintering powders compacted into this shape. As a result of this process an object spie ₃ alkanes having a density in excess of 9 g / cm ³ and a yield strength less than 310 MPa. Another variant of this known method also serves to produce mantle shells, whereby the shell core is first sintered and then the core is inserted into the shell.

PL 216 444 B1PL 216 444 B1

Z opisu patentowego USA nr 7 000 524 znany jest ponadto sposób wytwarzania pocisków małokalibrowej amunicji, w którym w temperaturze pokojowej wykonuje się wypraskę z mieszaniny proszku ciężkiego metalu i proszku lekkiego metalu i wprowadza się wypraskę do metalowego płaszcza, włączając wprasowywanie wypraski do płaszcza pocisku przy ciśnieniu wystarczającym do zapewnienia solidnego, dokładnego wypełnienia danej części płaszcza przez wypraskę. Wypraski wypełniają mniejszą objętość niż wewnętrzna objętość płaszcza, pozostawiając części wolne od wypełnienia. Przed wprasowywaniem wypraski, do płaszcza pocisku wprowadza się krążek o średnicy dokładnie równej wewnętrznej średnicy płaszcza, zaś część płaszcza od strony jego otwartego końca zagina się w kierunku do osi wzdłużnej płaszcza pocisku.From U.S. Patent No. 7,000,524 there is also known a method for the production of small caliber ammunition projectiles, in which at room temperature a compact is made from a mixture of heavy metal powder and light metal powder and the compact is inserted into a metal casing, including pressing the compact into the missile's casing under pressure. sufficient to ensure a solid, accurate filling of a given part of the jacket by the molding. The compacts fill a smaller volume than the inner volume of the jacket, leaving the parts free of filler. Before the compact is pressed into the shell, a disc with a diameter exactly equal to the inner diameter of the shell is inserted into the shell, and the part of the shell from the side of its open end is bent towards the longitudinal axis of the shell.

Ponadto, z opisu patentowego USA nr 6 607 692 znana jest matryca do prasowania na zimno rdzenia pocisku z mieszanki proszkowej, z której otrzymuje się walcowy kształt rdzenia. Matryca zawiera korpus matrycy z przelotowym otworem przystosowanym do prasowania mieszanki. Dno otworu matrycy jest zamknięte przez stempel dolny, zaś stempel górny jest prowadzony we wnętrzu otworu w celu sprasowania mieszanki w walcowy kształt rdzenia pocisku. Po uformowaniu rdzenia dolny stempel jest wyciągany z otworu matrycy a stempel górny wypycha sprasowany rdzeń z otworu, na zewnątrz matrycy. Rdzeń jest następnie wstawiany do otwartego od strony prowadzącej płaszcza pocisku i jest prasowany razem z płaszczem w celu uformowania części prowadzącej w kształcie ostrołuku.Moreover, from US Patent No. 6,607,692, a die is known for cold pressing the core of a powder mix projectile from which the cylindrical shape of the core is obtained. The die comprises a die body with a through hole adapted to press the mixture. The bottom of the die opening is closed by a lower punch and the upper punch is guided inside the bore to compress the mixture into the cylindrical shape of the bullet core. After the core is formed, the lower punch is pulled out of the die bore and the upper punch pushes the compressed core out of the bore, out of the die. The core is then inserted into the shell of the projectile open at the leading side and pressed together with the shell to form an ogival guide portion.

Znanym z powszechnego stosowania urządzeniem do wtłaczania na zimno bezołowiowych rdzeni do płaszcza pocisków amunicji strzeleckiej jest również zwykła prasa do prasowania na zimno, wyposażona w stempel i w jednolitą, niedzieloną matrycę, która ma gniazdo o wymiarach i kształcie zewnętrznego profilu płaszcza pocisku.A common cold pressing device for cold pressing of lead-free cores into the shell of small arms ammunition is also an ordinary cold pressing press, equipped with a punch and a uniform, non-split die, which has a seat with the dimensions and shape of the outer profile of the shell.

Ze względu na niską prasowalność proszku wolframu rdzenie z jego spieków stwarzają duże trudności technologiczne: wymagają wysokich ciśnień prasowania, są twarde i kruche po spiekaniu i w związku z tym są mało podatne do wprasowania w płaszcz pocisku. Wykruszanie się małych fragmentów krawędzi rdzenia i zbyt luźne jego umocowanie w płaszczu powoduje odchylenie środka masy pocisku od jego osi symetrii i bywa powodem niedostatecznej stabilizacji pocisku podczas lotu oraz braku dostatecznej celności.Due to the low compressibility of tungsten powder, cores made of its sinters pose great technological difficulties: they require high pressing pressures, they are hard and brittle after sintering, and therefore they are not easily pressed into the shell of the projectile. Crushing of small fragments of the edge of the core and its too loose fastening in the shell causes the center of mass of the bullet to deviate from its axis of symmetry and sometimes the cause of insufficient stabilization of the bullet during flight and insufficient accuracy.

W znanych dotychczas metodach prasowania na zimno występują trudności z kształtowaniem części o przekroju stożkowym lub ostrołukowym. Podczas prasowania na zimno mieszanka proszkowa na bazie wolframu nie da się wprasować do płaszcza pocisku, ponieważ taki materiał jest bardzo porowaty i wymaga zastosowania ogromnych ciśnień przekraczających wytrzymałość płaszcza. Również spiekanie mieszanki w odpowiednio wysokiej temperaturze 950°C jest niemożliwe przy temperaturze rekrystalizacji materiału płaszcza, na przykład dla mosiądzu wynoszącej 250°C. Dodatkowo przy takim swobodnym spiekaniu nie wzrasta gęstość spiekanego materiału.Hitherto known cold pressing methods have difficulties in shaping conical or pointed-arch sections. During cold pressing, the powder mixture based on tungsten cannot be pressed into the shell of the projectile because such material is very porous and requires tremendous pressures exceeding the strength of the shell. Also sintering of the mixture at a correspondingly high temperature of 950 ° C is impossible at the recrystallization temperature of the jacket material, for example for brass of 250 ° C. In addition, with such free sintering, the density of the sintered material does not increase.

Sposób wytwarzania bezołowiowych elementów do pocisków amunicji strzeleckiej według wynalazku, z mieszanki co najmniej dwóch składników w postaci proszków nietoksycznych metali, z których co najmniej jeden składnik ma wysoką temperaturę topnienia i co najmniej jeden składnik ma niską temperaturę topnienia, charakteryzuje się tym, że mieszankę proszkową prasuje się na gorąco bezpośrednio do płaszcza pocisku w podgrzewanej matrycy, w temperaturze powyżej temperatury topnienia niskotopliwego składnika mieszanki, przy ciśnieniu zagęszczającym mieszankę do gęstości porównywalnej z gęstością ołowiu. Wysokotopliwym składnikiem mieszanki proszkowej jest proszek wolframu korzystnie w ilości 80% składu mieszanki a niskotopliwym składnikiem jest proszek stopu eutektycznego cyna-cynk w ilości korzystnie 20% składu mieszanki. Stop eutektyczny cyna-cynk zawiera korzystnie 9% wagowych cyny i 91% wagowych cynku. Proces prasowania na gorąco odbywa się w temperaturze powyżej 199°C i poniżej 240°C, przy ciśnieniu nie przekraczającym 100 MPa.The method of producing lead-free elements for small arms ammunition according to the invention from a blend of at least two non-toxic metal powder components, of which at least one component has a high melting point and at least one component has a low melting point, characterized in that the powder mixture is hot pressed directly into the shell of the projectile in a heated die, at a temperature above the melting point of the low-melting component of the mixture, at a pressure that thickens the mixture to a density comparable to that of lead. The high-melting component of the powder mixture is tungsten powder, preferably in an amount of 80% of the blend composition, and the low-melting component is a tin-zinc eutectic alloy powder in an amount of preferably 20% of the blend composition. The tin-zinc eutectic alloy preferably comprises 9% by weight of tin and 91% by weight of zinc. The hot pressing process takes place at a temperature above 199 ° C and below 240 ° C, at a pressure not exceeding 100 MPa.

W alternatywnym rozwiązaniu wysokotopliwym składnikiem mieszanki proszkowej jest proszek wolframu korzystnie w ilości 80% składu mieszanki a niskotopliwym składnikiem jest proszek cyny w ilości korzystnie 20% składu mieszanki, zaś proces prasowania na gorąco odbywa się w temperaturze 232°C-240°C, przy ciśnieniu nie przekraczającym 100 MPa. W obu alternatywnych rozwiązaniach ₃ po prasowaniu gęstość mieszanki proszkowej jest porównywalna z gęstością ołowiu i wynosi 11,3 g/cm³.In an alternative embodiment, the high-melting component of the powder blend is tungsten powder, preferably 80% of the blend composition, and the low-melting component is tin powder in an amount of preferably 20% of the blend, and the hot-pressing process is carried out at a temperature of 232 ° C-240 ° C at a pressure of not exceeding 100 MPa. In both alternative solutions _3, after pressing, the density of the powder mixture is comparable to that of lead and is 11.3 g / cm ³ .

Urządzenie do wytwarzania bezołowiowych elementów do pocisków amunicji strzeleckiej według wynalazku, zawierające przesuwny stempel, matrycę i gniazdo o wymiarach i kształcie zewnętrznego profilu płaszcza pocisku, charakteryzuje się tym, że jego matryca jest dzielona i składa się z matrycy dolnej mającej gniazdo płaszcza pocisku i z matrycy górnej mającej przesuwny stempel, przy czym matryca dolna jest wyposażona w element grzejny. Elementem grzejnym matrycy dolnejThe device for the production of lead-free elements for small arms ammunition according to the invention, comprising a sliding punch, a die and a socket with the dimensions and shape of the outer shell profile of the projectile, characterized in that its matrix is divided and consists of a lower die having a bullet shell seat and an upper die having a sliding punch, the lower die is provided with a heating element. Lower die heating element

PL 216 444 B1 jest grzałka opaskowa. W jednym z wariantów wykonania dolna matryca ma gniazdo o wymiarach i kształcie zewnętrznego profilu płaszcza znanego pocisku 9 x 19 mm Parabellum, zaś w drugim wariancie wykonania dolna matryca ma gniazdo o wymiarach i kształcie zewnętrznego profilu płaszcza znanego pocisku 5,56 x 45 mm. Głębokość gniazda w dolnej matrycy jest mniejsza od wysokości osadzonego w nim płaszcza pocisku, zaś matryca górna ma przelotowy, dwustopniowy otwór ze stożkiem zasypowym, usytuowany w osi gniazda płaszcza pocisku, przy czym otwór o większej średnicy jest równy wymiarowo cylindrycznej części płaszcza pocisku wystającej z gniazda w dolnej matrycy.PL 216 444 B1 is a band heater. In one embodiment, the lower die has a seat the size and shape of the outer mantle profile of a known 9 × 19 mm Parabellum bullet, and in a second embodiment, the lower die has a seat with the dimensions and shape of the outer mantle profile of a known projectile of 5.56 × 45 mm. The depth of the seat in the lower die is smaller than the height of the shell embedded in it, and the upper die has a through, two-stage hole with a charging cone, located in the axis of the shell seat, the hole with a larger diameter being dimensionally equal to the cylindrical part of the shell protruding from the seat in the lower die.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wytwarzanie bezołowiowych elementów do pocisków amunicji strzeleckiej, zwłaszcza rdzeni do pocisków 9 x 19 mm Parabellum i części rdzeni do pocisków 5,56 x 45 mm, szczególnie takich, które posiadają kształt stożkowy lub ostrołukowy, bardzo trudny do wykonania znanymi sposobami prasowania na zimno. Materiałem zastępującym ołów jest korzystnie mieszanka proszków wolframu i stopu eutektycznego cyny i cynku lub proszków wolframu i cyny, w proporcjach, które po prasowaniu zapewniają odpowiednią gęstość porównywalną do gęstości ołowiu.The solution according to the invention enables the production of lead-free elements for small arms ammunition, in particular cores for 9 x 19 mm Parabellum projectiles and parts of cores for 5.56 x 45 mm projectiles, especially those with a conical or ogival shape, very difficult to produce using known pressing methods. cold. The lead substituting material is preferably a blend of tungsten and eutectic tin-zinc alloy powders or tungsten-tin powders in proportions which, when pressed, provide an appropriate density comparable to that of lead.

Zaprasowanie mieszanki do mosiężnego płaszcza pocisku odbywa się na gorąco, po upłynnieniu składnika niskotopliwego: cyny lub mieszaniny eutektycznej cyny i cynku. Podczas prasowania na gorąco z taką fazą ciekłą, gdzie zachodzi jednoczesne działanie temperatury i ciśnienia, mieszanka proszkowa jest plastyczna i nie wymaga stosowania dużego ciśnienia, gdyż wypełnia dokładnie wnętrze płaszcza pocisku. Dzięki temu ciśnienie prasowania jest niższe niż przy prasowaniu na zimno a wypełnienie płaszcza jest jednorodne, czego wymaga dobra stabilizacja pocisku na torze lotu. Niewielkie ciśnienie występujące w procesie prasowania na gorąco pozwala na wykorzystanie dzielonej matrycy, co w przypadku prasowania na zimno jest niedopuszczalne, gdyż przy dużych naciskach, niezbędnych do prasowania na zimno, część materiału wpływa w szczelinę podziałową i powoduje rozszczelnienie gniazda matrycy.The mixture is pressed hot to the brass shell of the projectile, after the low-melting component: tin or a eutectic mixture of tin and zinc has liquefied. During hot pressing with such a liquid phase, where the simultaneous action of temperature and pressure occurs, the powder mixture is plastic and does not require the application of high pressure, as it fills the inside of the shell exactly. Thanks to this, the pressing pressure is lower than in cold pressing and the filling of the jacket is homogeneous, which requires good stabilization of the projectile on the flight path. The low pressure in the hot pressing process allows the use of a split die, which is unacceptable in the case of cold pressing, because with high pressures necessary for cold pressing, part of the material flows into the dividing gap and causes the die cavity to become unsealed.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny urządzenia do wytwarzania bezołowiowych rdzeni do pocisków amunicji strzeleckiej 9 x 19 mm Parabellum a fig. 2 przedstawia przekrój wzdłużny urządzenia do wytwarzania bezołowiowych części rdzeni do pocisków amunicji strzeleckiej 5,56 x 45 mm.The subject matter of the invention has been shown in the drawing examples, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a device for producing lead-free cores for 9 x 19 mm Parabellum shotgun shells, and Fig. 2 shows a longitudinal section of a device for producing lead-free core parts for small arms ammunition 5 , 56 x 45 mm.

Jak pokazano na rysunku, fig. 1 i fig. 2, urządzenie według wynalazku ma postać prasownika, który składa się z matrycy dzielonej na dwie części: matrycę dolną 1, 7 i matrycę górną 2, 11 przy czym matryca górna 2, 11 ma przesuwny stempel 3, zaś matryca dolna 1, 7 ma w osi stempla 3 gniazdo 4, 8 płaszcza 6, 9 pocisku oraz ma na zewnętrznej powierzchni obwodowej element grzejny 5 w postaci grzałki opaskowej. Matryca dolna 1 ma gniazdo 4 o wymiarach i kształcie zewnętrznego profilu płaszcza 6 pocisku 9 x 19 mm Parabellum. W drugim wariancie wykonania dolna matryca 7 ma gniazdo 8 o wymiarach i kształcie zewnętrznego profilu płaszcza 9 ze stalową częścią 10 rdzenia pocisku 5,56 x 45 mm. W każdym wariancie wykonania wynalazku głębokość gniazda 4, 8 w dolnej matrycy 1, 7 jest mniejsza od wysokości osadzonego w nim płaszcza 6, 9 pocisku. Matryca górna 2, 11 ma przelotowy, dwustopniowy otwór ze stożkiem zasypowym 12 usytuowany w osi gniazda 4, 8 płaszcza 6, 9 pocisku, przy czym odcinek otworu o większej średnicy jest równy wymiarowo cylindrycznej części płaszcza 6, 9 pocisku, wystającej z gniazda 4, 8 w dolnej matrycy 1, 7.As shown in the figures, Figs. 1 and 2, the device according to the invention has the form of a press, which consists of a die divided into two parts: a lower die 1, 7 and an upper die 2, 11, with the upper die 2, 11 having a sliding the punch 3, and the lower die 1, 7 has, in the axis of the punch 3, a seat 4, 8 of the shell 6, 9 of the projectile and has a heating element 5 in the form of a band heater on the outer peripheral surface. Lower die 1 has a seat 4 having the dimensions and shape of the outer shell profile 6 of a 9 x 19 mm Parabellum projectile. In a second embodiment, the lower die 7 has a seat 8 with the dimensions and shape of the outer shell 9 profile with the steel part 10 of the projectile core 5.56 x 45 mm. In each embodiment of the invention, the depth of the seat 4, 8 in the lower die 1, 7 is smaller than the height of the shell 6, 9 of the projectile embedded therein. The upper die 2, 11 has a through, two-stage hole with a charging cone 12 located in the axis of the seat 4, 8 of the shell 6, 9 of the projectile, the opening of the larger diameter being equal to the dimensionally cylindrical part of the shell 6, 9 protruding from the seat 4 8 in the lower matrix 1, 7.

Sposób wytwarzania bezołowiowych elementów do pocisków amunicji strzeleckiej za pomocą urządzenia według obu wariantów wykonania wynalazku polega na tym, że w pierwszym wariancie jego wykonania w gnieździe 4 dolnej matrycy 7 umieszcza się płaszcz 6 pocisku 9 x 19 mm Parabellum wytwarzanego dotychczas z rdzeniem ołowianym, zaś w drugim wariancie rozwiązania w gnieździe 8 dolnej matrycy 7 umieszcza się płaszcz 9 ze stalową częścią 10 rdzenia pocisku 5,56 x 45 mm wytwarzanego dotychczas z rdzeniem stalowo-ołowianym. Na wystającą z gniazda 4, 8 cylindryczną część płaszcza 6, 9 pocisku zakłada się górną matrycę 2, 11 ze stożkiem zasypowym 12. Następnie zasypuje się naważkę proszkową, której masa powinna być ważona razem z płaszczem 6, 9 pocisku i prasuje się stemplem 3 na prasie mechanicznej lub hydraulicznej. Górną matrycę 2, 11 wraz z płaszczem 6, 9 pocisku i zaprasowanym rdzeniem 13 lub częścią 14 rdzenia wyjmuje się z gniazda 4, 8 w dolnej matrycy 1, 7, po czym wypycha się płaszcz 6, 9 z zaprasowanym elementem 13, 14 z górnej matrycy 2, 11 za pomocą stempla 3.The method of producing lead-free elements for small arms ammunition with the device according to both embodiments of the invention consists in the fact that in the first variant of its implementation, a shell 6 of a 9 x 19 mm Parabellum projectile, previously manufactured with a lead core, is placed in the seat 4 of the lower die 7. in the second variant of the solution, in the seat 8 of the lower die 7 a shell 9 with a steel part 10 of the core 10 of the 5.56 x 45 mm bullet produced so far with a steel-lead core is placed. The upper matrix 2, 11 with a charging cone 12 is placed on the cylindrical part of the shell 6, 9 protruding from the socket 4, 8. Then the weight of the powder is poured, the mass of which should be weighed together with the shell 6, 9 of the shell and pressed with a punch 3 on a mechanical or hydraulic press. The upper die 2, 11 together with the shell 6, 9 of the bullet and the pressed core 13 or the core part 14 are removed from the seat 4, 8 in the lower die 1, 7, and the jacket 6, 9 with the pressed element 13, 14 is pushed out of the upper die die 2, 11 with the punch 3.

Do prasowania na gorąco wykorzystuje się mieszanki proszkowe na bazie wolframu z dodatkami metali niskotopliwych takich jak cyna, cynk i innych, z wyłączeniem metali toksycznych takich jak kadm. Mieszanka powinna być tak dobrana, aby po prasowaniu w ustalonych dla niej warunkach, jej ₃ gęstość była zbliżona do gęstości ołowiu wynoszącej 11,34 g/cm³. Przykładem takich mieszanek sąFor hot pressing, powder mixtures based on tungsten are used with additions of low-melting metals such as tin, zinc and others, with the exception of toxic metals such as cadmium. The mixture should be such that, after pressing in predetermined conditions for it, the _three density was similar to the density of lead, 11.34 g / cm ^3. Examples of such mixtures are

PL 216 444 B1 ich następujące składy: 80% proszku wolframu i 20% proszku stopu eutektycznego cyny i cynku oraz 80% proszku wolframu i 20% cyny. Proces prasowania odbywa się w urządzeniu z dzieloną matrycą, której dolna część 1, 7 jest wyposażona w element grzejny 5 w postaci grzałki opaskowej, zapewniający stabilizowaną temperaturę wyższą od temperatury topnienia niskotopliwego składnika mieszanki. Zakres temperatur prasowania dla mieszanki 80% wolframu i 20% eutektyki cyna-cynk wynosi 199°C240°C a dla mieszanki z zawartością 80% proszku wolframu i 20% proszku cyny wynosi 232°C240°C. Ze względu na obecność fazy ciekłej wymagane ciśnienie prasowania jest niższe od ciśnienia prasowania w fazie stałej i nie przekracza 100 MPa. Dzięki temu prasowanie może być wykonane na prostych prasach mechanicznych lub hydraulicznych.Their compositions are as follows: 80% tungsten powder and 20% eutectic tin-zinc alloy powder, and 80% tungsten powder and 20% tin. The pressing process takes place in a split die device, the lower part 1, 7 of which is equipped with a heating element 5 in the form of a band heater, ensuring a stabilized temperature higher than the melting point of the low-melting component of the mixture. The pressing temperature range for the mixture of 80% tungsten and 20% tin-zinc eutectic is 199 ° C 240 ° C and for the mixture with 80% tungsten powder and 20% tin powder it is 232 ° C 240 ° C. Due to the presence of the liquid phase, the required pressing pressure is lower than the pressing pressure in the solid phase and does not exceed 100 MPa. As a result, pressing can be performed on simple mechanical or hydraulic presses.

Claims

Patent claims

A method for producing lead-free elements for small arms ammunition from a mixture of at least two components in the form of non-toxic metal powders, at least one component of which has a high melting point and at least one component has a low melting point, characterized in that the powder mixture is compressed hot melt directly into the shell of the projectile in a heated die, at a temperature above the melting point of the low-melting component of the mixture, at a pressure that thickens the mixture to a density comparable to that of lead.

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the high-melting component of the powder mixture is tungsten powder preferably in an amount of 80% of the blend composition, and the low-melting component is a tin-zinc eutectic alloy powder in an amount of preferably 20% of the blend composition.

3. The method according to p. A process as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the tin-zinc eutectic alloy contains preferably 9 wt.% Tin and 91 wt.% Zinc.

4. The method according to p. The method of claim 1 or 2, characterized in that the hot pressing process takes place at a temperature above 199 ° C and below 240 ° C, at a pressure not exceeding 100 MPa.

5. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the high-melting component of the powder mixture is tungsten powder, preferably in an amount of 80% of the composition of the blend, and the low-melting component is tin powder in an amount of preferably 20% of the composition of the mixture.

6. The method according to p. The method of claim 1 or 5, characterized in that the hot pressing process takes place at a temperature of 232-240 ° C and a pressure not exceeding 100 MPa.

7. The method according to p. _{3. The} method according to any of the preceding claims, characterized in that after pressing 3 the density of the powder mixture is comparable to that of lead and amounts to 11.3 g / cm ³ .

8. A device for the production of lead-free elements for small arms ammunition, comprising a sliding punch, a die and a seat with the dimensions and shape of the outer shell profile of the projectile, characterized in that its matrix is divided and consists of a lower die (1, 7) having a seat ( 4, 8) of the shell (6, 9) and the upper die (2, 11) having a sliding punch (3), the lower die (1, 7) being equipped with a heating element (5).

9. The device according to claim 1 8. The apparatus of claim 8, characterized in that the heating element (5) of the lower die (1, 7) is a band heater.

10. The device according to claim 1 8. The apparatus of claim 8, characterized in that the lower die (1) has a seat (4) with the dimensions and shape of the outer shell (6) profile of the known 9 x 19 mm Parabellum projectile.

11. The device according to claim 1 8. The device of claim 8, characterized in that the lower die (7) has a seat (8) with the dimensions and shape of the outer shell (9) profile of the known 5.56 x 45 mm projectile.

12. The device according to claim 1, 8. The device according to claim 8, characterized in that the depth of the seat (4, 8) in the lower die (1, 7) is smaller than the height of the shell (6, 9) of the projectile embedded therein.

13. The device according to claim 1, 8 or 12, characterized in that the upper die (2, 11) has a through, two-stage opening with a charging cone (12), located in the axis of the seat (4, 8) of the shell (6, 9) of the projectile, the opening section with a greater the diameter is equal to the dimensionally cylindrical part of the shell (6, 9) of the projectile protruding from the seat (4, 8) in the lower die (1, 7).