SE526883C2 - Blyfri komposition och metod för tillverkning av blyfria projektiler och projektilkärnor av denna komposition - Google Patents

Description

25 30 526 säs uppskattas emellertid att tusentals flyttande sjöfåglar dör av blyförgiftning varje år och att många fler lider av en mildare form av sjukdomen.

För att minska påverkan av bly på miljön, och för att bevara sjöfågel- populationen, har många regeringar begränsat användningen av blyskott och kulor. I synnerhet förbjöds användningen av blyskott för jakt av sjöfågel i USA 1991. Mera nyligen har Kanada implementerat en uppsättning regler som kräver användning av icke giftiga skott i alla områden i Kanada vid jakt i synnerhet av flyttfåglar (innefattande anka, gås, trutgås, trana, rallfågel, rörhöna, sothöna och beckasin) den 1 september 1999.

Kanada och USA har erkänt många typer av giftfria skott, innefattande stål, vismut, volfram, järn, volframpolymer, volframmatriser och volfram-nickel-järn.

Kanada tillåter också användningen av tenn fastän tennskott inte längre är godkända vid jakt av sjöfågel i USA.

Stålskott är det vanligaste och billigaste av de giftfria skottalternativen. Stål har emellertid inte samma fysikaliska och ballistiska kännetecken som bly. Stål är mycket hårdare, vilket betyder att där är en potentiell risk att äldre skjutvapen kan skadas när man avfyrar stålskott. Dessutom deformeras stålskott inte under flykten och tenderar att fullständigt penetrera målet. Detta resulterar i en ökad skaderisk snarare än ett humant dödande. I motsats till detta plattas blyskott till på grund av blyets höga grad av smidbarhet vilket medför en större träffarea. Detta resulterar i att en större mängd energi överförs direkt till målet, , vilket därigenom åstadkommer ett mera humant dödande. Stål är också relativt lättviktigt, vilket betyder att för att nå samma energinivåer som bly måste jägaren byta till en större stålskottstorlek. Stålskott förlorar också energi snabbare än bly, vilket minskar räckvidden då den är mest effektiv.

Vismut, å andra sidan, har en densitet av ungefär 85% jämfört med blyets densitet, resulterande i ganska lika ballistiska egenskaper. Skottstorlekarna för vismut är ungefär samma för en given jaktsituation som för bly, och effektiva skotträckvidder är i stort sett identiska. Emellertid är vismut inte så rikligt 10 15 20 25 30 cszeißas förekommande som bly och stål och är därför dyrare. Dessutom visar tester av No-ToxTM-skottet från Bismuth Cartridge Company att denna typ av skott var alltför bräckliga (”Steel B-inch Magnum Loads Our Pick For Waterfowl Hunting”, januari 1998-utgåvan av Gun Tests). Detta är inte överraskande eftersom vismutlegeringar som används vid tillverkning av denna typ av skott i sig är sköra.

Skott av volframjärn är en blandning av volframpulver och järnpulver som pressats till formen av en pellets och upphettas för att binda materialet.

Tillverkningsmetoder av denna typ av skott beskrivs i US 5,831,188 (Amick).

VolfraIn-järnskott är ungefär 95% så täta som bly, vilket resulterar i excellenta ballistiska egenskaper. Emellertid är denna typ av skott begränsade avseende tillgängliga skottstorlekar och är förhållandevis relativt dyra. Volfram-järnskott är också extremt hårda, och precis som stål, tenderar att penetrera genom viltet med en reducerad energiöverföring, och kan förstöra ändpiporna för en del äldre gevär.

Volframpolymerskott tillverkas genom att blanda volfram i pulverform och andra metaller med en polymer, såsom nylon, och andra metaller med en polymer, såsom nylon, och sedan pressa och värma upp blandningen för att forma pellets. Denna typ av skott, tillverkad av Kent Cartridge Manufacturing Company Ltd., under namnet Tungsten MatrixTM, och av Federal Cartridge Company under namnet Tungsten-Polymer, är utformad och konstruerad till att ha samma densitet som bly, och är säker att använda när det gäller äldre skjutvapen. Emellertid är dessa volfram-polymerprodukter relativt dyra.

Dessutom tenderar dessa volfram-polymerskottmaterial, såväl som de som beskrivits i den kända tekniken, såsom US 6,216,598 (Godfrey Phillips) att vara alltför bräckliga för effektiv viltj akt där tyngre skott krävs. Detta är på grund av den relativt låga densiteten för att programmera materialen som används för att öka hàrdheten av skottmaterialet. Därför mäste skottmaterial med högre densitet omfatta en mindre mängd polymer, vilket då medför en ökad bräcklighet för skottet. 10 15 20 25 30 526 ssz Andra referenser som avser volframpolymerskott innefattar US 5,719,352 (Griffin) och 6,048,37 9 (Bray rn fl), vilka inriktas mot eller förbättrar de begränsningar som gäller för dagens volfram-polymerskottmaterial.

Volfram-nickel-järnskott är en typ av giftfria skott som nyligen har godkänts för användning i Kanada och USA. ENVIRON-Metal Inc. marknadsför en version under namnet HEVI-SHOTTM. Emedan volfram-nickel-järnskottet har högre täthet än blyskott och har bra ballistiska egenskaper är råmaterialen dyra, vilket medför att kostnaden för denna typ av skott är hög. Dessutom kan vissa versioner av denna typ av skott, såsom de som beskrivs i US 6,527,880 (Amick) vara alltför hårda för att skjuta i äldre typer av skjutvapen.

Blyfria material kan också användas för att ersätta blykärnorna i konventionellt mantlade jaktkulor, och för att tillverka homogena blyfria kulor. Dessa former av giftfri ammunition är säkert önskvärda med tanke på föreslagna förbud av blykulor i Europa och Asien.

Det finns för närvarande få tillverkare av giftfria kulor utformade för jakt. Dessa kulor är generellt tillverkade av koppar eller kopparlegeringar och några har en polymerinläggning i den främre kaviteten. US 5,131,l23 beskriver en metod för tillverkning av en kula tillverkad av ren metall såsom koppar. Eftersom koppar har lägre densitet än bly måste emellertid färdiga kopparkulor vara längre än deras motsvarighet tillverkade av bly.

Den ökande längden av kopparkulor medför ett avsevärt problem beträffande träffsäkerheten för dessa kulor. Det beror på att längre kulor har lägre stabilitet under flykt vilket minskar träffsäkerheten. Om man emellertid ökar vridningen av en kula under flykt ökar stabiliteten vilket ger en bättre träffsäkerhet.

Således, för en kopparkula skall ha en jämförbar träffsäkerhet med en motsvarande blykula kräver den mera rotation. Således, för skyttar skall uppnå bra träffsäkerhet med sådana kulor måste de köpa skräddarsydda gevärspipor till sina gevär vilka åstadkommer den önskade rotationen. Eftersom de flesta 10 20 25 30 s26"as3 skyttarna inte har råd att köpa skräddarsydda gevär, används ofta kopparkulor som har lägre träffsäkerhet.

Andra exempel på giftfria kulor har beskrivits i US 5,616,642 (West m. fl.), 6,090,178 (Benini), och 5,399,187 (Mravíc, m. fl.). Kulorna beskrivna i dessa dokument är typiskt konstruerade av giftfria metallpartiklar eller polymerbindemedel, och de är avsedda för användning på skjutbanor snarare än vid jakt. Dessa ömtåliga kulor liknar de ballistiska egenskaperna för blykulor men avsedda att splittras vid stöt för att minska risken för rikoschetterande kulfragment på skjutbanan. Således gör sprödheten för dessa kulor dem ineffektiva för jakt. Dessutom har man funnit att dessa kulor ibland spricker under krimpningsförfarandet.

I skenet av de kända nackdelarna för materialen som för närvarande används vid tillverkning av giftfri jaktammunition föreligger det ett behov av ett nytt material som har egenskaper jämförbara med de för bly.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Således är det ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en blyfri komposition lämplig för användning i de tillämpningar där bly traditionellt används. Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en metod för tillverkning av blyfria projektiler med användning av en sådan komposition.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning är en blyfri komposition anordnad omfattande metallpartiklar och gummi, varvid gummit är ett formbart, härdbart gummi och nämnda metallpartiklar föreligger i en homogen blandning överdragen med nämnda gummi.

En sådan komposition är i synnerhet användbar för tillverkning av projektiler och projektilkärnor såsom blyfria skott, kulkärnor och solida, mantlade kulor.

Man kan emellertid också tänka sig att en sådan komposition kan användas vid tillämpningar andra än jaktammunition, såsom för hjulvikter och fiskevikter/ sänken. Kompositionen kan också vara användbar som en 10 15 20 25 30 526 ass ersättning för bly i typiska röntgenskyfddande västar och andra sådana tillämpningar.

Metallpartiklarna vilka kan användas i kompositionen kan omfatta en eller flera metaller innefattande koppar, volfram, järn, tenn eller andra icke-bly metaller med en hög specifik vikt. En särskild föredragen metall för användning i denna komposition är volfram. Dessutom kan metallpartiklarna ha formen av pulver, kanyler, flingor och andra kompakterbara partikelformer, eller en kombination av dessa.

Gummisorterna som kan användas i kompositionen kan vara syntetiska eller naturliga. Viskositeten för gummit sträcker sig frän ungefär 48 KU till ungefär 125 KU, emedan den föredragna Viskositeten sträcker sig från ungefär 75 till 80 KU. Lämpliga gummin för kompositionen enligt föreliggande uppfinning innefattar naturligt gummi, neopren, polyisopren och styrenbutadiengummi.

Naturligt gummi är i synnerhet föredraget.

Förhållandet mellan metall och gummi använt enligt föreliggande uppfinning sträcker sig från ungefär 25: 1 till ungefär 70: l i delar av vikten för metallpartiklarna jämfört med delarna av vikten gummi, och beror på metallen som används.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen är det anordnat en metod för tillverkning av en blyfri partikelformig komposition effektiv för användning som formbart material med en densitet mellan 2 g/cm3 och 15 g/cm3, varvid metoden innefattar stegen att man: (a) blandar metallpartiklar och formbart, härdbart gummi för att forma gummiöverdragna metallpartiklar; och (b) torkar de överdragna partiklarna för att tillverka nämnda komposition, varvid metallpartiklarna är homogent överdragna med det formbara och härdbara gummit.

Den typiska storleken för metallpartiklarna använda enligt föreliggande uppfinning sträcker sig från approximativt 5 till 30 mikron i diameter. En 10 15 20 25 30 526 ass metallpartikelstorlek som sträcker sig från ungefär 5 till 10 mikron är föredraget för blyfria skott, emedan det föredragna partikelstorleksområdet för blyfria kulkärnor och solida, icke mantlade kulor är approximativt 20 till 25 mikron.

En partikelstorlek på 5 mikron är speciellt föredraget för blyfria skott, och en partikelstorlek på 25 mikron år i synnerhet föredraget för kulkärnor och solida, omantlade kulor enligt föreliggande uppfinning.

Enligt en tredje aspekt av föreliggande uppfinning är det anordnat en metod för tillverkning av blyfria projektiler och kärnor, vilka används för att tillverka projektiler, omfattande stegen att man: tillverkar en blyfri partikelformig komposition som definieras här eller enligt ett förfarande som definieras här, tillverkar kompositionen under tryck i en formapparat för att forma en formbar kärna; formar den formbara kärnan under tryck medelst en projektil eller forrnapparat för att forma en formad projektil eller projektilkärna, och härdar gummit i kompositionen för att tillverka en slutlig blyfri projektil eller projektilkärna.

Ett flertal medel är tillgängliga för att gjuta eller forma matrisen till en önskad form. Således kan vilken apparat som helst för giutning användas. Emellertid har roterande eller enkelstegstablettpressande maskiner, liknande de som används vid tillverkning av farmaceutiska tabletter visat sig vara särskilt användbar.

Gummit som används i ovannämnda metod kan vara vätskegummi, även om man kan tänka sig andra former. I fallet med vätskegummi, måste matrisen formad med metallpartiklarna torkas, tex. genom lufttorkning, för att låta flyktiga vätskor avdunsta. Det år sedan föredraget att låta den torra matrisen granuleras med hjälp av en rullkompaktor eller fräs, eller med någon annan lämplig anordning, och sedan låta granulatet passera genom en 20 sikt för att minska viktvariationen för matrisen.

Vid tillverkning av blyfria skott med användning av metoden enligt föreliggande uppfinning formas matrisen typiskt i en skottformningsapparat för att forma 10 15 20 25 30 s2e'as3 skott med en densitet inom området från approximativt 7 g/ cm3 till 15 g/ cmß, och företrädesvis från 10,5 g/ cm3 till 13,5 g/ cm3. Hårdheten för sådana skott sträcker sig ofta från 2 Bh till ungefär 20 Bh på hårdhetsskalan.

Enligt en utföringsform av metoden för tillverkning av blyfiia skott härdas gummit i matrisen efter att skottet tagits bort från skottformningsapparaten. I en annan utföringsform härdas gummit innan skottet tagits bort från skottformningsapparaten.

Vid tillverkning av projektiler och projektilkärrior kan de färdiga projektilerna och projektilkärnorna pläteras med en metall vald från gruppen bestående av zink, koppar, kopparlegering, järn, stål, antimon, nickel och volfram. I några fall är vikten för den päförda pläteringen företrädesvis mindre än 1% mindre än totalvikten. Enligt en särskilt föredragen utföringsform vid tillverkning av skott är vikten av den påförda pläteringen ungefär 0,0999% av totalvikten för det pläterade skottet.

Vid tillverkning av blyfria kulkärnor med användning av metoden enligt föreliggande uppfinning pressas generellt matrisen i en kulkärnforrnande form eller gjutform och härdas för att forma en kulkärna med en densitet som sträcker sig från approximativt 2 g/ cm3 till 15 g/ cmf* och föredraget 5 g/ cmß till 13,5 g/ cm3. Hårdheten för sådana kulkärnor sträcker sig ofta från ungefär 2 Bh till ungefär 20 Bh på hårdhetsskalan. Kulkärnan kan också placeras inuti en kulmantel och spetsformas i en spetsformande form för att tillverka en kula.

Kulkärnan kan formas i formningssteget genom att sänka ner matrisen i en kärnforinande gjutform, följt av ett separat steg där den formade kärnan placeras inuti en kulmantel. Alternativt kan pressning och placeringsstegen genomföras samtidigt genom att pressa matrisen in i en kulmantel med användning av en kärnplaceringsform.

Gummit i matrisen kan härdas före eller efter det spetsformande steget, emedan det är föredraget att härdningen inträffar efter det spetsformande steget. 10 15 20 25 30 szelsaà Vid tillverkning av solida, mantelfria, blyfria kulorna med användning av metoden enligt föreliggande uppfinning pressas matrisen typiskt i en kulformande form eller gjutform och härdas för att forma en kula med en densitet som sträcker sig från approximativt 2 g/ cm3 till 15 g/ cm3, och företrädesvis från ungefär 5 g/ cm3 till 13,5 g/ cm3. Härdheten för sådana projektiler sträcker sig ofta från ungefär 2 Bh till ungefär 20 Bh på hårdhetsskalan. Enligt denna metod härdas gummit i matrisen före borttagandet av kulan från gjutformen, eller efter borttagandet av kulan från gjutformen.

I särskilt föredragna utföringsformer har blyfria skott producerade enligt föreliggande metod en densitet på approximativt 11,3 g/ cmß, kulkärnorna har en densitet på approximativt ll g/ cm3 och solida, mantelfria kulor har en densitet på approximativt 11 g/ cmß.

Vid tillverkning av skott och solida, omantlade kulor med användning av metoden enligt uppfinningen, kommer formningstrycket att variera beroende på den speciella tillämpning för projektilen eller kärnan som tillverkas. Emellertid varierar det päförda trycket typiskt från ungefär 4.000 PSI till 35.000 PSI, och mera typiskt från ungefär 26.000 PSI till 32.000 PSI. Ett tryck på ungefär 28.000 PSI är synnerligen föredraget vid tillverkning av skott och solida kulor. I metoden för tillverkning av kulkärnor är formnings- och inpressningstrycket ofta lägre i intervallet från ungefär 4.000 PSI till 6.000 PSI och mera optimalt ungefär 5.000 PSI.

Gummimaterialet i matrisen härdas generellt med användning av kända härdningsvillkor typiska för den typ av gummi som används. Dessa temperaturer som används ligger från ungefär 235 grader till ungefär 485 grader Fahrenheit, under en varaktighet som är från ungefär 1 till 20 minuter. I vissa föredragna metoder för tillverkning av skott och solida, omantlade kulor, är den optimala härdningstiden ungefär 12 minuter till ungefär 294 grader 10 15 20 25 30 szafass 10 Fahrenheit. Det föredragna härdningsvillkoret vid tillverkning av vissa typer av skottkärna är ungefär l 1 minuter vid ungefär 275 grader Fahrenheit.

Det är också möjligt att de färdiga kulorna tillverkade enligt metoden enligt föreliggande uppfinning, dvs. solida och mantelfria eller mantlade och kulor med kärna, kan beläggas med en eller flera beläggningar som väljs från beläggningar av polyester TGIC-pulver, polyuretanpulver och epoxipulver.

Sådana belåggningar har företrädesvis en maximal tjocklek på ungefär 0,001 tum.

Den föredragna hårdheten för skott och solida, omantlade kulor tillverkade enligt uppfinningen är ungefär 8 Bh, varvid den föredragna hårdheten för kulkärnorna är företrädesvis ungefär 5 Bh.

KORT BESKRIVNING AV FIGURERNA Utföiingsformer av föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i det följande, genom exempel med hänvisning till bifogade ritningar där: Fig. 1 är en schematisk tvärsektionsvy av en skottformningsapparat; Fig. 2 är en schematisk tvärsektionsvy av ett färdigt skott tillverkat med användning av metoden enligt uppfinningen; Fig. 3 är en schematisk tvärsektionsvy av en matriskärna enligt föreliggande uppfinning belägen i en kulmantel; Fig. 4 är en schematisk tvärsektionsvy av en matriskärna enligt föreliggande uppfinning belägen inuti en kulmantel; Fig. 5 är en schematisk tvärsektionsvy av en solid, omantlad kula formad av matrismatrialet enligt föreliggande uppfinning; och 10 15 20 25 30 526 383 ll Fig. 6 är en schematisk tvärsektionsvy av en färdig solid kula producerad med användning av metoden enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN För att undanröja nackdelarna med kända oblyade material och metoder för tillverkning av oblyade jaktprojektiler, har uppfinnarna till föreliggande uppfinning utvecklat en ny blyfri komposition och en metod för tillverkning av blyfria projektiler med användning av den nya kompositionen.

Den nya kompositionen omfattar typiskt blyfria metallpartiklar med en specifik vikt högre än 3 g/cmß och ohärdat formbart eller gjutbart gummi. Dessa material blandas i förhållanden som definieras av kraven på en speciell tillämpning, såsom att tillverka skott, kulkärnor, solida kulor, eller andra projektiler.

För ändarnålen enligt föreliggande uppfinning ska det förstås att metallpartiklarna använda i matriskompositionen kan vara i formen av metallpulver, granulat, flingor, andra kompakterbara former, eller en kombination av dessa under förutsättning att de är kompakterbara och har en tillräckligt hög densitet. Metallpartiklar som är synnerligen användbara är de som omfattar metaller med höga densiteter, såsom koppar, volfram, järn och tenn, även om andra blyfria metaller kan användas. Volframmetallpartiklar är särskilt föredragna.

Vid jämförelse av storleken på metallpartiklarna använda för tillverkning av kulkärnor och kulor, är storleken på metallpartiklarna använd vid tillverkning av skott avsevärt mindre. Detta avspeglar den relativt lilla storleken på skott, och kravet på metallpartiklarna att pressas samman. För kulkärnor och solida, omantlade kulor, är expansionen väldigt viktig, och större partiklar har visat sig vara mera fördelaktiga i förhållande till mindre partiklar. Den föredragna storleken på metallpartiklarna använd vid tillverkning av skott sträcker sig från ungefär 5 till ungefär 10 mikron, medan metoder för tillverkning av kulkärnor och solida kulor företrädesvis använder metallpartiklar med en storlek som 10 15 20 25 30 526 ass 12 sträcker sig från ungefär 2.0 till 25 mikron. För skott -öredras en 5 mikron partikelstorlek, emedan 25 mikron partiklar företrädesvis används vid tillverkning av kulkärnor och solida, omantlade kulor.

Det skall också förstås att gummit som används i kompositionen kan vara ett naturligt eller syntetiskt gummi under förutsättning att den har en tillräckligt låg viskositet och att ohärdat gummi helt kan blandas med metallpartiklarna.

Några exempel på gummimaterial som kan användas vid tillverkning av projektiler enligt föreliggande uppfinning innefattar naturgummi, neopren, polyisopren och styren-butadiengummi, och även kombinationer av dessa kan användas för en del utföringsformer. Gummimaterialet som är särskilt föredraget för ändamålet med denna uppfinning är naturgummi.

Viskositeten för ohärdat gummi kan sträcka sig från approximativt 48 Krebs- enheter (KU) till approximativt 125 KU. Den föredragna viskositeten är ungefär 75 och 80 KU, vilket är något tunnare än vanlig hushällsfärg. Tyngre eller större partiklar kan kräva ett mera flytande gummi, som kan kräva att man tillsätter ett förtunningsmedel. Emedan förtunningsmedel inte krävs för de föredragna utföringsformerna av uppfinningen skall det förstås att tillsatsen av lämpliga förtunningsmedel till gummit för att öka dess fluiditet också ryms inom ramen för föreliggande uppfinning.

De relativa mängderna av metallpartiklar jämfört med gummi i den nya kompositionen beror i stort sett på de speciella metaller och gummin som används. Till exempel kan kopparpartiklar blandas med gummi med helt olika förhållanden jämfört med volframpartiklar. Dessutom beror förhållandet på metallpartiklar och gummi också pä tillämpningen av den önskade produkten.

Om slutprodukten är avsedd att ha egenskaper som liknar bly, kommer metall till gummiförhällandet att vara generellt samma för skott, kulkärna och solida kulor. I andra fall kan emellertid ett högre förhållande av gummi till metall krävas, i synnerhet vid tillverkning av kulkärnan. Till exempel, för att uppnå en önskvärd kulbalans, är det ofta önskvärt med en kärna som är lättare än bly.

Företrädesvis är förhållandena av metall till gummi använda enligt föreliggande 10 15 20 25 30 s26“ss3 13 uppfinning inom området av ungefär 25: 1 till ungefär 70: 1 i delar av vikten på metallpartiklarna jämfört med vikten på gummit, och i beroende av vilken metall som används.

Kompositionen enligt föreliggande uppfinning kan användas för att tillverka blyfria jaktprojektiler och kärnor, såsom skott för hagelgevär, kulkärnor och solida kulor. Vid tillverkning enligt följande metoder har dessa projektiler en densitet jämförbar med eller högre än densiteten för bly, och har utmärkta ballistiska egenskaper.

I ett exempel på metoden för tillverkning av hagelgevärskott, blandas metallpartiklarna och ohärdat formbart gummi tillsammans för att forma en matris i ett bestämt viktförhållande så att den önskade densiteten uppnås. Efter att de riktiga proportionerna av metallpartiklar och gummi har blandats, tvingas matrisen in i en form eller gjutform med en uppsättning skottkaviteter uppskuma eller borrade däri. Ett minsta tryck på ungefär 4.000 PSI krävs normalt för ordentlig formning av skottet, emellertid formas skottet företrädesvis vid tryck på mellan ungefär 26.000 PSI och ungefär 32.000 PSI, och mest effektivt vid ett tryck på ungefär 28.000 PSI. Skottet kan vara kvar i formningsapparaten under härdningsprocessen eller kan tagas bort från apparaten och sedan härdas.

Enligt vissa utföringsformer kan det färdiga skottet pläteras med koppar, kopparlegering, zink, nickel, järn, stål, antimon, volfram eller någon annan blyfri metall som är lämplig för metallplätering. Skottet pläteras generellt med användning av standardelektropläteringsprocesser som är välkända inom teknikområdet. Även om plätering inte är en väsentlig del vid tillverkning av blyfria skott i enlighet med uppfinningen, genomförs den ofta för att öka hårdheten för skottet, och för att skottet lättare ska flyga när det avskjuts.

Den faktiska pläteringsvikten beror på skottets storlek. Till exempel kommer ett #6 skott att ha en mindre plätering än ett #2 skott. I alla fall är vikten för pläteringen företrädesvis mindre än 1% av totala vikten för det pläterade 10 15 20 25 30 526 ass 14 skottet, för att uppfylla gällande bestämmelser i United Stafes Fish and Wildlife Service. Den föredragna pläteringsvikten är ungefär 0,0999% av totalvikten för det pläterade skottet.

Under tillverkningsprocessen kan hårdheten eller sprödheten för skottet kontrolleras genom att justera tiden och temperaturen på härdningsprocessen utan att minska densiteten för skottet. Detta är särskilt fördelaktigt när skott med hög densitet krävs, eftersom mängden metallpartiklar med hög densitet kommer att öka utan att skottet blir bräckligt.

I ett exempel på metoden för tillverkning av blyfria kulkärnor blandas metallpartiklar och formbart, ohärdat gummi tillsammans för att forma en matris i förhållanden som är specifika med avseende på egenskaperna för den önskade produkten. Metallpartiklar/gummimatrisen placeras sedan i en kärnformad gjutform eller form och pressas med ett tryck som ligger i området från ungefär 4.000 PSI till ungefär 6.000 PSI för att forma den önskade kärnan.

Emellertid är ett tryck på ungefär 5.000 PSI särskilt föredraget. Kärnan härdas och anordnas sedan inuti en mantel för att sedan slutligen forma kulan med användning av en spetsformande gjutform.

I detta exempel pä metoden enligt uppfinningen kan kulkärnan pressas inuti en kärnfonnande utforrn och sedan placeras inuti en kulmantel. Alternativt kan press- och anordningsstegen genomföras samtidigt genom att pressa matrisen i en kulmantel med användning av en kärnformande gjutform.

Gummit i kärnan kan härdas före eller efter det spetsformande steget.

Emellertid är det ofta fördelaktigt att hårda gummit efter det spetsformande steget, i synnerhet vid tillverkning av kulkärnor med hög densitet. Detta är på. grund av att kärnorna ofta blir alltför hårda efter härdning för att effektivt kunna slutbearbetas i den spetsformande gjutformen.

Enligt en föredragen utföringsform har den färdiga kulkärnan en öppen spetsproñl. Emellertid omfattar föreliggande uppfinning också andra profiler 10 15 20 25 30 526 ass t-v- P+ ll) *O *z _!!! O f) D* <1 23 E 13 D- 1D Q.- LA *U a IJ! fb Li P; il) .3 å LD såsom en ihålig spets, en pla spetsprofiler.

I ett exempel av metoden för tillverkning av solida, omantlade kulor som är blyfria blandas metallpartiklar och formbart, ohärdat gummi tillsammans för att forma en matris med användning av förhållanden som är specifika för de egenskaper man önskar från produkten. Efter blandningen av dessa material placeras matrisen inuti en form eller gjutforxn som har formen och storleken av den önskade kulan. Matrisen pressas sedan med ett minskat minsta tryck på ungefär 4.000 PSI. För en optimal formning av en solid kula är emellertid formningstrycket från ungefär 26.000 PSI till ungefär 32.000 PSI och företrädesvis ungefär 28.000 PSI. Gummit i matrisen kan härdas under formningsfasen eller härdas efter att kulan har tagits bort från formningsapparaten.

Förhållandena som används för att hårda gummit i matrisen är särskilt viktiga, och noggrannhet måste iakttas för att säkerställa att den lärnpliga härdningstiden och temperaturen används vid tillverkning av skott, kulkärnor och solida, omantlade kulor enligt föreliggande uppfinning. Emedan föredragna härdningsförhållanden kommer att variera beroende på gummit som används, är gummit i matrisen företrädesvis härdat i en värmestyrd ugn vid ett temperaturområde från 235 till 485 grader Fahrenheit under en varaktighet som sträcker sig från 1 till 20 minuter. Alternativt kan härdningsprocessen genomföras i en hydrauliskt uppvärmd press med en temperatur i området från 260 till 330 grader Fahrenheit, eller i en autoklav trycksatt till 40 PSI i temperaturområdet från 250 till 320 grader Fahrenheit. I föredragna metoder för tillverkning av skott och solida, omantlade kulor, är den optimala härdningstiden ungefär 12 minuter vid ungefär 294 grader Fahrenheit. Ett föredraget härdningstillstånd använt i metoden enligt uppfinningen för tillverkning av kulkämor är ungefär 11 minuter vid 275 grader Fahrenheit.

För närvarande är värme den föredragna metoden för härdning av gummit.

Emellertid är det uppenbart att härdning av gummi med användning av 10 15 20 25 30 526 883' 16 kemiska härdningsmedel också kan användas inom ramen för föreliggande uppfinning.

Vid tillverkning av blyfria projektiler som beskrivits ovan måste man säkerställa att trycket inte överskrider den rekommenderade övre gränsen. Till exempel om alltför högt kärninpressningstryck används, kan det vara svårt att ta bort kulan från kärngjutformen, vilket något kan förstöra kulan. Dessutom kan överdrivna tryck få gjutforrnen att gå sönder när presstrycket närmar sig gjutformens bristningstryck. Detta gäller i synnerhet vid tillverkning av skott eller solida kulor, eftersom höga tryck används.

Projektilerna som används enligt metoderna beskrivna ovan kommer företrädesvis att uppfylla de tillämpliga standarderna för den producerade projektilen. Till exempel kommer skottet att vara tillräckligt hårt för att vid tändning av ammunitionen inte förändras med avseende på dess form. Detta är viktigt pä grund av att ”icke runda” skott förstör skottmönstret. Emellertid får inte skottet vara så hårt så att det orsakar skador på hagelbössans pipor.

Projektilerna tillverkade enligt föreliggande uppfinning kommer inte att skada typerna på äldre skjutvapen men är inte sköra. Vid användning av metoderna beskrivna här, kommer de resulterande projektilerna att ha en hårdhet som sträcker sig från ungefär 2Bh till ungefär 20 Bh på hårdhetsskalan. Den föredragna hårdheten för skottet är ungefär 8 Bh, vilket ligger nära hårdheten på 3% för bly som härdats med antimon. Solida, omantlade kulor har också företrädesvis en hårdhet på ungefär 8 Bh. Emellertid har kulkärnor tillverkade med metoden enligt föreliggande uppfinning företrädesvis en hårdhet på 5 Bh vilket är samma hårdhet som rent bly.

Blyfria skott tillverkade enligt föreliggande uppfinning kommer företrädesvis att ha en densitet inom området från approximativt 10,5 g/ cm3 till 13,5 g/ cm3.

Emellertid är det föredraget att densiteten är något högre än densiteten för bly, eller approximativt 11,3 g/ cmß. Kulkärnoma kommer också typiskt att ha en densitet nära den specifika vikten för bly, och liknande smidbarhet. Detta hänger främst samman med att många olika kultillverkningsmetoder, således 10 15 20 25 30 526 säs 17 om bly kan ersättas med ett väldigt likt kärnmaterial, kommer ett mera exakt resultat att uppnås vid användning av olika tillverkningsmetoder. Således kommer densiteten för kulkärnorna enligt föreliggande uppfinning generellt att ha en densitet inom området från ungefär 5 g/cmß till ungefär 13,5 g/ cm3, och optimalt ungefär 11 g/ cm3. Med avseende på solida kulor är det också fördelaktigt att tillverka en produkt som har liknande densitet och smidbarhet som bly. Emellertid, om en skytt är noggrann med träffsäkerheten, såsom vid målskjutning, är en metall med en lägre specifik vikt att föredra. I sådana fall är koppar generellt använt i stället för tyngre metaller såsom volfram. Kulorna tillverkade enligt föreliggande uppfinning kan göras så att de har en densitet inom området från 5 g/cmß till 13,5 g/cmß, även om de föredragna kulorna har en specifik vikt som ligger mycket nära den för bly, eller approximativt 11 g/cmß.

Med hänvisning till ritningarna kommer föredragna utföringsformer av metoderna för tillverkning av blyfria skott, kulkärnor och solida kulor att beskrivas ytterligare.

I metoden för tillverkning av blyfria skott enligt föreliggande uppfinning blandas blyfria metallpartiklar 6 och gummi 5 tillsammans för att forma en matris.

Matrisen tvingas sedan via injektionsöppningar 3 in i en gjutform eller formningsapparat 1 med en uppsättning skottkavíteter 2 uppskurna eller utborrade däri (Fig. 1). Ett minsta tryck på 4.000 PSI krävs för ordentlig formning av det färdiga skottet 4 (fig. 2). Gummit 5 i matrisen härdas sedan.

Skottet 4 kan förbli i formningsapparaten 1 under härdningsprocessen, eller skottet kan tagas bort från formningsapparaten 1 innan gummit 5 härdas. Det slutliga färdiga skottet 4 omfattar en tät matris av metallpartiklar 6 och härdat gummi 5 (Fig. 2).

Det färdiga skottet 4 kan också pläteras med metall eller metallegeringar, såsom koppar, zink, nickel eller någon annan blyfri metall. Denna process genomförs med användning av kända elektropläteringstekniker, och genomförs i vanliga 10 15 20 25 30 526 ass 18 fall för att tillverka ett skott med en pläteringsvikt mindre än 1% av totalvikten för det färdiga skottet 4.

I metoden för tillverkning av blyfria kulkärnor enligt föreliggande uppñnning blandas blyfria metallpartiklar 6 och gummi 5 tillsammans för att forma en matris. Enligt denna föredragna utföringsform placeras en specifik mängd av matrisen i en kärnformande gjutform 9 och pressas mellan en extern svamp 7 och en intern svamp 8 med ett minskat tryck på ungefär 4.000 PSI. Kulkärnan 11 placeras direkt inuti en metallkulemantel 10 med användning av den kärnformande gjutformen 9 (Fig. 3). Alternativt kan kulkärnan 11 formas separat i en kärngjutform och placeras inuti en metallkulemantel 10 i ett separat steg. Gummit 5 i matrisen härdas sedan och den resulterande kulan spetsformas med användning av en spetsformande gjutform. Enligt en annan utföringsform av denna metod kan gummit 5 i matrisen i kulkärnan 11 härdas efter den spetsformande processen.

I ett exempel av tillverkning av solida, rnantelfria, blyfria kulor enligt föreliggande uppfinning blandas blyfria metallpartiklar 6 och gummi 5 tillsammans för att forma en matris vid ett speciellt förhållande. Efter blandning placeras matrisen inuti en kulforrnande gjutform 12 och pressas med ett tryck på åtminstone 4.000 PSI av en extern stamp 7' och en intern starnp 8' (Fig. 5).

Det skall förstås att den externa stampen 7' och den interna stampen 8' skiljer sig från den externa stampen 7 och den interna stampen 8 som användes för att forma kulkärnor 11, och väljs baserat på den önskade formen och storleken av kulan 13. Gummit 5 i matrisen vid kulan 13 kan härdas under formningssteget, eller efter att kulan 13 har tagits bort från den kulformande gjutformen 12.

Ovan angivet år exemplifierande utföringsformer av föreliggande uppfinning och en fackman inom området inser att modifiering av dessa utföringsformer kan göras utan att gå utanför skyddsomrâdet för föreliggande uppfinning.

Claims (30)

526 883 19 PATENTKRAV:

1. l. Blyfri partikelformig komposition omfattande metallpartiklar och gummi, kännetecknad av att gummit är ett formbart, härdbart gummi och nämnda metallpartiklar föreligger i en homogen blandning överdragen med tiämnda gufnrni.

2. Komposition enligt krav l, kännetecknad av att metallpartiklarna omfattar någon av eller flera av metallerna valda från gruppen som består av koppar, volfrain, järn, tenn, och andra blyfria inetaller med en densitet mellan 2 g/cms och 15 g/cmi.

3. Komposition enligt krav l eller 2, kännetecknad av att gummit väljs från gruppen bestående av naturligt gummi, neopren, polyisopren och styren-butadiengummi,

4. Komposition enligt något av kraven l till 3, kännetecknad av att metallpartiklarna kan vara i fonnen av pulver, granulat, flingor eller andra kompakterbara partikelfornier eller en kombination av dessa.

5. Komposition enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknad av att gummit är iiaturligt gummi, vilket initialt har bringats till vätskeform, med en viskositet som sträcker sig från ungefär 48 KU till ungefär 125 KU, och därefier torkats for att leda till nämnda partikelformiga komposition.

6. Komposition enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknad av att gummit är naturligt gummi, vilket initialt har bringats till vätskefonn, med en viskositet som sträcker sig från ungefär 75 till 80 KU, och därefter torkats för att leda till nämnda partikelformi ga komposition.

7. Komposition enligt något av kraven 1 till 6, kännetecknad av att rnetallpartiklarna och gummit blandas i ett förhållande som sträcker sig från ungefär 2511 till ungefär 70:l i delar av vikten metallpartiklar till delar av vikten gummi.

8. Användning av kompositionen enligt något av kraven l till 7, kännetecknad av att nämnda komposition används för att tillverka projektiler, projektilkäriior, hjulvikter eller fiskevikter, eller som ett blyersättningsmaterial i röntgenskyddande västar.

9. Metod för tillverkning av en blyfri partikelforrnig komposition effektiv for användning som forinbart material med en densitet mellan 2 g/cms och 15 g/cmi, kännetecknad av stegen av att: blanda metallpartiklar och formbart, härdbart gummi for att forma gummiöverdragna metallpartiklar; och torka de överdragna partiklarna for att tillverka nämnda komposition, varvid metallpartiklarna är homogent överdragna med det formbara och härdbara gummit.

10. Metod enligt krav 9, kännetecknad av att nämnda metallpartiklar omfattar en eller flera av metallema valda från gruppen som består av koppar, volfram, järn, tenn och andra blyfria metaller med en densitet mellan 2 g/cm3 och 15 g/cm3 och föreligger i form av pulver, granulat, flingor eller andra kompakterbara partikelforrner eller en kombination av dessa.

11. 1 1. Metod enligt krav 9 eller 10, kännetecknar] av att nämnda gummi väljs från gruppen bestående av naturligt gummi, neopren, polyisopren och styren-butadiengummi.

12. Metod enligt något av kraven 9 till l 1, kännetecknad av att nämnda gummi är naturligt gummi, vilket har bringats till vätskefortn, med en viskositet som sträcker sig från ungefär 48 KU till ungefär 125 KU.

13. Metod enligt något av kraven 9 till l l, kännetecknad av att nämnda gummi är iiaturligt gummi, vilket har bringats till vätskcfonn, med en viskositet som sträcker sig från ungefär 75 KU till 80 KU. - É 526 ass 1 N

14. Metod enligt något av kraven 9 till 13, kännetecknad av att nämnda metallpartiklar och gummi blandas i ett förhållande som sträcker sig från ungefär 25:l till ungefär 70:l i delar av vikten metallpartiklar till delar av vikten gummi.

15. Metod enligt något av kraven 9 till 14, kännetecknad av att nämnda gummi är naturligt gummi I S vilket har 'oringats till vätskeforrn, och nämnda blandning lufttorkas för' att låta tlyfktiga kornponenter i nämnda naturliga gummi, vilket har bringats till vätskeform, att indunsta.

16. Metod enligt något av kraven 9 till 15, kännetecknad av att nämnda komposition efter torkning granuleras för att minska viktvariationen i hela kompositionen.

17. Metod enligt krav 16, kännetecknad av att nämnda komposition granuleras med hjälp av en rullkompaktor eller fräs.

18. Metod enligt krav 16 eller 17, kännetecknad av att nämnda granulerade komposition formas till en formbar kärna med användning av en roterande eller enkelstegstablettpressande maskin.

19. Formbar kärna, kännetecknad av att nämnda kärna tillverkas enligt metoden i krav 18.

20. Metod för att tillverka blyfria projektiler och kärnor, vilka används för att tillverka projektiler, kännetecknad av stegen av att: -tillverka en blyfri partikelformig komposition enligt något av kraven 1 till 7 eller enligt ett förfarande enligt något av kraven 9 till 17; - tillverka kompositionen under tryck i en formapparat för att forma en formbar kärna; - forma den formbara kärnan under tryck medelst en projektil eller formapparat för att forma en formad projektil eller projektilkärna, och - härda gummit i nämnda komposition för att tillverka en slutlig blyfri projektil eller projektilkärna.

21. Metod enligt krav 20, kännetecknad av att nämnda formapparat är en roterande eller enkelstegstablettpressande maskin eller en kulkämeformapparat.

22. Metod enligt krav 20 eller 21, kännetecknad av att härdniiigen genomförs vid en teinperatur som sträcker sig från ungefär 235 F till ungefär 485 F under en varaktighet som sträcker sig från ungefär 1 minut till ungefär 20 minuter, och genomförs efter att den formade projektilen eller projektilkärnan har tagits bort från formapparaten, eller i formapparaten före borttagandet.

23. Metod enligt något av kraven 20 till 22, kännetecknad av att den färdiga projektilen eller projektilkäman pläteras med användning av elektroplätering eller andra pläteringsmetoder med en metall som väljs från gruppen bestående av zink, koppar, kopparlegering och andra pläteringslegeringar.

24. Metod enligt något av kraven 20 till 23, kännetecknad av att metallpartiklarnas storlek är från approximativt 5 mikron till approximativt 30 mikron idiameter.

25. Metod enligt något av kraven 20 till 24, kännetecknad av att formtrycket sträcker sig från approximativt 4.000 PSI till approximativt 35.000 PSI, formapparaten är en skottformniiigsapparat, och projektilen som formas är ett blyfritt skott med en densitet som sträcker sig från approximativt 7 g/cmll till 15 g/cma.

26. Metod enligt något av kraven 20 till 24, kännetecknad av att formtrycket sträcker sig från approximativt 4.000 PSI till approximativt 35.000 PS1, formapparaten är en kulkämeformapparat, och proje3ktilen formad är en kulkärna med en densitet som sträcker sig från approximativt 2 g/cm” till 15 g/cm _ - 526 ass Ü

27. Metod enligt krav 26, kännetecknad av att den vidare omfattar stegen att placera kulkärnan inuti en kulmantel och spetsformning för att åstadkomma en kula, varvid placeringssteget genomförs separat efter formsteget, eller samtidigt med formsteget genom att forma den formbara kärnan i kulmantelr..

28. 23. Metod enligt något av kraven 20 till 24, kännetecknar! av att forrnnyfcket sträcker sig f~ån approximativt 4.000 PSI till approximativt 35.000 PSI, forinapparaten är en kulformningsapparat, och projektilen formad är en solid mantelfri, blyfri kula med en densitet som sträcker sig från approximativt 2 g/cmS till 15 g/cma.

29. Metod enligt något av kraven l9 till 27, kännetecknad av att den färdiga blyfria projektilen eller projektilkäman beläggs med en eller flera av beläggningarna som väljs från polyester TGIC pulverbeläggning, polyuretanpulverbeläggning och epoxipttlverbeläggning.

30. Blyfritt skott, kulkärna eller solida, mantlade kulor, kännetecknat av det omfattar kompositionen enligt något av kraven l till 7, eller omfattar en blyfri komposition tillverkad enligt metoden enligt något av kraven 9 till 18 eller tillverkas enligt metoden som definieras av något av kraven 20 till 29.