TW200909764A - Composite firearm barrel reinforcement - Google Patents

Description

200909764 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係關於槍支’且更特定言之係關於具有 腔室強化物之改良複合材料槍管。

C i 本申請案主張2006年2月23日申請之標題為"複合材料搶 官（Composite Firearm Barrel)"的申請中之先前美國專利申 "月案第11/360,197號之優先權且為該案之部分連續案，且 該案之全文以引用的方式併入本文中。 【先前技術】 搶支之搶管實質上為在搶支擊發時經受藉由點燃彈藥筒 $藥所產生之燃燒熱及力㈣力容器。因此，鋼已成為搶 γ之優選材料’此係由於其機械特性使其可重複經受住多 人搶支擊發循環。但完全由鋼製成之搶管傾向於較重，其 ^使仔鋼貝搶管型槍支沉重而不便於長時間攜帶或在射 =賽中固持穩定。一種製造較輕搶管之 使用鋁質搶瞢，甘三雄妨尸 ^ ^ 矣 ^彈徑具有經硬性塗佈或鍍膜之搶膛 μ等％官可能製造昂貴且經 隨時間推移而磨損。由兩㈣兩種=佈之搶膛表面可能 文中稱Α ρ 種4兩種以上不同組份製成之本 又1f稱為搶管的複合材料搶 包括鋼質内襯管盘由較㈣Θ Μ知的。一些該等搶管 樹脂）製成之# I ~ ^ 1之材料（諸如鋁或合成塑膠 衣战之外套管或外殼。狹而收々 起以形成能豹 ’、'、，將夕個組件連接在一 題。有時藉由黏著劑、固接合尚存在問 焊及藉由澆鑄或螺紋連接、溶焊或硬 卜套4内部鋼質概管相連接。該等生產 132666.doc 200909764 技術可能導致複合材料搶管經重複槍支擊發循環而分離， 此係由於内襯管與外套管或外殼之間的接合或搞接不足所 …些已知设叶亦可能需要多個製造步驟且生產耗費大 由此有時使得該等習知複合材料搶管之製造複 且卬貝。 因此，需要一種製造簡單且經濟，但仍提供内部與外部 組件之間的堅固且持久性接合之輕重量 【發明内容】 e

本發明提供-種改良複合材料槍管及形成其之新顆方法 以克服已知複合材料搶管之上述缺陷。在較佳實施例中， 根據本發明原理之複合材料槍管係藉由與上述已知製造技 術相比提供不同搶管組件之間優良且堅固接合之鍛造而製 成。本文所述鍛造方法之新顆用途與在生產搶管之槍支工 廠中通常所用之現有製造製程良好結合在—起。因此，其 他及/或更複雜之製造步驟及設備得以避免，此與已知方 法相比有利地使得製造有效且經、濟。如本文所述之複合材 料搶管及製造方法可用於長搶管式步槍及短搶管式手槍， 其在任一應用中具有同等優勢。 在一例示性實施例中，根據本發明原理之複合材料槍管 可包括一具有縱向延伸搶膛及第一密度之内襯管，及一具 有小於該内襯管之第一密度之第二密度的外套管，其中該 套f係鍛造於該内襯管上。内襯管可在外表面上包括複數 個凹入區域以用於收納藉由鍛造自外套管轉移之材料以使 該襯管與該套管接合在一起。在一實施例中，該等凹入區 132666.doc 200909764 域可呈凸紋界定之凹梓带4 凹槽形式，其二者均圍繞外表面之至少 部分及内襯管之長声g嫂始也 又累凝狀延伸。在一些實施例中，内 襯管較佳由鋼或鋼合金製成且外套管較佳由選自由紹、銘 合金、鈦及鈦合金組成之群的材料製成。

在另f施例中’複合材料搶管可包括一界定中心搶膛 且包括具有複數個凹入區域之外表面的内襯管，及一界定 通c且包括内表面之外套管。該内襯管較佳至少部分地收 納於特管中。套管在锻造之前具有第—組態且在锻造之 後具有第二組態’ t亥第一組態係不同於該第二組態。在一 實施例中’套官之内表面在第—組態中具有大體上光滑之 表面且在第二組態中具有複數個凸起區域。在另一實施例 中丄至少一些凸起區域收納於内襯管之凹入區域中以使内 襯吕與外套官接合在一起。内襯管之凹入區域較佳安置於 内襯官之外表面中且在一實施例中可圍繞外表面之至少一 部分周向延伸。在一例示性實施例中，内襯管之凹入區域 成形為至少部分沿襯管長度延伸之螺旋狀凹槽。在另一實 施例中’凹入區域可呈内襯管外表面之至少一部分上的滾 紋表面形式。 在另實施例中，複合材料槍管可包括一界定中心搶膛 且包括具有複數個凹人區域之外表面的内襯f，該内概管 具有第—密度；及一界定通道及内襯管至少部分收納於其 中之外套管，該套管具有小於該内襯管之第一密度的第二 饴度。套官在鍛造之前具有第一直徑且在鍛造之後具有第 一直锂，該第一直徑係大於該第二直徑。套管亦在鍛造之 132666.doc 200909764 前具有第一長度且在鍛造之後具有第二長度，該第二長度 係長於該第一長度。 形成複合材料搶管之方法可包括：提供一具有第一密度 之内襯管；提供一具有小於第一密度之第二密度的外套 管；將該内襯管至少部分地插入該外襯管中；沿徑向向内 方向用力衝擊套管，及轉移外套管之一部分以與内襯管哺 合，其中將套管與内襯管相接合以形成複合材料搶管。在 一實施例中，搶管係藉由以錘鍛件鍛造而形成。 在另一實施例中，形成複合材料槍管之方法可包括：提 供一包括外套管及至少部分安置於其中之内襯管的襯管_ 套g u成，δ亥套官具有内表面及外表面，該内襯管具有一 外表面；a向擊打套管之外表面；及將内襯管外表面之至 少一部分嵌入套管内表面中以使套管與内襯管接合。 形成複合材料物品之方法可包括：提供一包括外套管及 至少部分安置於其中之内襯管的襯管_套管總成，該套管 具有内表面及外表面，該内襯管具有一外表面；及锻造該 襯管-套管總成以使外套管與内襯管接合。在—實施例 中鍛&步驟包括沿一般徑向向内方向錘擊套管之外表 面。在-實施例中，襯管係由鋼或鋼合金製成且套管係^ 選自由銘、銘合金、欽及鈦合金組成之群的金屬製成。在 -實施例巾，襯管係由具有第一密度之金屬製成且套管係 由具有第二密度之金屬製成，該第—密度係不同於該第二 密度：較佳地’在較佳實施例中，第二密度係小於第； 度。忒方法可另外包括在鍛造步驟期間使襯管-套管總成 132666.doc 200909764

旋轉之步驟。在一實施例中，襯管_套管總成為槍管D 根據較佳實施例之另一態樣，提供一種具有強化物之改 良複合材料搶管以經受住高彈藥筒爆燃壓力，諸如通常與 一些中心發火型彈藥筒相關之彼等壓力。在一實施例中了 經鍛造複合材料槍管包括一具有縱向延伸搶膛及第一密度 之内襯官，一具有不同於該第一密度之第二密度且其中該 襯管之至少一部分收納於套管中所形成之通道中的'外Z 管，及一與套管藉由鍛造接合之強化構件。在較佳實施例 中，在錘鍛件中執行鍛造。在一實施例中，外套管之第二 密度較佳小於内襯管之第一密度。在另一實施例中，強： 構件具有大於套管之第二密度的第三密度。 在一可能實施例中，強化構件經組態為適合收納於套管 -端上或套管-端附近之圓柱形端帽。複合材料搶管較佳 包括-腔室，其係形成於在搶支擊發期間m撐該㈣ T強化構件内。在一些實施例中，内襯管及強化構件可由 選自由鋼及鋼合金組成之群之材料製成，且外套管可含有 選自由紹、紹合金、鈦及鈦合金組成之群的材料。在:實 施例中，強化構件可由選自由鋼及鋼合金組成之群的材料 製成。 在另-實施例中，具有強化腔室之經锻造複合材料槍管 包括.一具有縱向延伸搶膛及第—密度之内襯管； 小於該内襯管之第一密度之第二密度的外套管，該外套管 中收納内襯管之至少一部分；一安置於該套管上且且有大 於該外套管之第二密度之第三密度的強化構件；及一用於 I32666.doc 200909764 收納彈藥筒且至少部分地安置於在搶支擊發期間用以支撐 該腔室之強化構件内的腔室。較佳地，概管、套管及強化

構件係藉由鍛造接合在一艇，A ^起在較佳實施例中該鍛造係於 錘鍛件中執行。在-實施例中，腔室之至少部分係形成於 崎内，其中内襯管之一部分係安置於腔室與強化構件 】在另f細例中’外套管之至少一部分位於與腔室 之至少-部分鄰接處以使得外套管與腔室鄰接之部分在搶 支擊發期間由強化構件炎Φ嫂·. 褥仟來支撐。在一實施例中，強化構件 $括-將外套管之一端收納於其中之内部空腔；該空腔界 疋”有複數個凹座之表面，該複數個凹座收納藉由鍛造 自外套管轉移之材料以防止套管及強化構件在槍支擊發期 間之軸向分離。在另一可能實施例中，強化構件為適合與 才君支之收納器連接之圓柱形端帽。 在另-實施例中，藉由锻造形成之強化複合材料搶管包 括内襯管，其界定提供子彈路徑之中心搶腔且包括具 U 錢數個用於與套管接合之凹座之外表面；一外套管，其 界定通道且該内襯管至少部分地收納於該通道中；一強化 構件，其界定内部空腔且至少部分地將套管之—部分收納 於其中’該空腔包括複數個用於與套管接合之凹座；及-腔f，其係用於收納彈藥筒且安置於強化構件内以加固該 工至較佳地内襯官及強化構件經由鍛造且更佳地藉由 在錘锻機中錘锻來與套管接合。 亦提供-種形成具有強化構件之複合材料槍管的方法。 在只施例中’該方法包括：提供一具有第一密度之内襯 132666.doc 200909764 T’·提供-具有小於該第一密度之第二密度的外套 外套管之至少一部分上·以將強化構件置放於 p刀上，以一物件沿徑向向内方向 擊套管及強化構件之外表面；及轉移外套管之 =管及強化構件响合，其中套管係與内襯管及強化構; 牛 喷口以形成複合材料搶管。在 由#^…土& 讀佳實施例中，搶管較佳藉 鍛1^且更佳藉由使用錘鍛件來形成。 在另-實靖’形成複合材料 一襯管-套管總成，並包括次匕括.知供 八包括界定周向外表面之外套營另 一至少部分地安置於兮叁 e ^ ^ 官中之内襯管，·將該套管之-端 收納於適合嚙合該套管 ^端 贫s且具有周向外表面之強化構件中. 及以複數個直徑方向相對 打套管及強化構件之外州11足夠之力沿徑向方向擊 周向表面以使套管變形且與内襯 " 構件接合。在—實施例中，該等直徑方向相對之 物件為錘鍛件中可移動支撐之錘。 、 在另-實施射，形成複合材料 ，-套管總成，其包括—界定周向外表面 :至少部分安置於該套管中之内襯管； 二 地收納於適合唾合該套 目至^分 構件中# “ S且”有周向外表面之圓柱形強化 ::中杜其中該強化構件及概管_套管總成界定 將該工件自一唑5 ψ 1丁， 另—端漸進式地推進穿過複數個直徑方 向相對之錘擊物件；及以 仫方 管及強化構件之外部鬥： ' 石徑向方向擊打套 管及強化構件接合。1表面’其中該套管變形且與内襯 在較佳實施例中，該方法另外包括在 132666.doc 200909764 搶管中形成收納彈藥筒之腔室’其中該腔室位於在搶支擊 發期間支撐且加強該腔室之強化構件内。 在另一實施例中，形成強化複合材料搶管之方法包括： 提供一襯管-套管總成，其包括一界定周向外表面之外套 官及一至少部分安置於該套管中之内襯管；將該套管至少 部分地收納於適合响合該套f且具有周向外表面之圓柱形 強化構件中，其中該強化構件及襯管_套管總成界定一工 件；在包括複數個可移動以沿徑向方向擊打該工件之直徑

方向相對錘之錘鍛件中鍛造該工件，其中該套管變形且與 内襯管及強化構件接合。在較佳實施例中，該方法另外包 括在搶管中形成—用於收納㈣筒之腔室，其中該腔室位 於在槍支擊發期間支撐且加強該腔室之強化構件内。 如本文中所使用’任何提及方位或方向主要意欲便於描 述較佳實施例且並不意欲以任何方式限制本發明之 【實施方式】 Ο 將參考以下圖式描述較佳實施例 經類似標記。 之特徵’其中類似元件 =發:月’現將參考圖式描述僅以實例方式給出之 實細例。較佳實施例為參考方便起見而加以描述且並 不限於步槍之搶管。然而 (，， 个又τ所揭不之原理對於手搶

Ostol，handgun)而言可以同等優勢 一 寻馒勢進仃使用。因此，就此 而吕本發明並不受限 外 邱杜夕制$ 本文所述之製造複合材料 。/1件之裘程可同樣用於製立 除檢总W冰ΛΑ 、 /、令重量及製造節約為有利之 除搶g以外的輕重量 件（邊如在航空工業中）。因此，本 I32666.doc 12 200909764 程並不僅限於搶管生 文所述之製造複合材料物品之較佳製 產。 現參看展示搶支—部分之橫截面的圖丄，較佳實施例中 根據本發明原理形成之搶支如所示通常包括-搶管2〇,其 可經由-螺紋或非螺紋連接物24與—收納器22在搶管之近 端收納器端26處相連接。搶管2〇界定一提供一自發射彈藥 筒推進之子彈可經其行推夕w α 進之路徑的内部搶膛36; —位於一 端之用以收納及固持彈藥筒之腔室28;及一位於第二相對 端之子彈最終自其離開搶支之搶口 30。如所示，槍腫触 腔室28相連通且經槍管2Q之縱向“線自腔㈣延伸至搶 口 30。搶腔36界定搶管2〇之縱向軸。如圖i所示，腔室μ 較佳經組態且適合於順應彈藥筒之形狀。如此項技術中通 常所實踐，麟48較佳提供於搶㈣之表面上以使離開之 子彈旋轉以改良精度。膛線48可稱為、淺螺旋狀凹槽，其可 在搶膛36之壁中切割或形成。 搶管20較佳為由不同材料形成之複合材料結構以使得可 實現總搶管重量之減輕。在所示之較佳實施例中，搶管2〇 包括一内襯管32及一與該内襯管連接之外套管“。較佳 地，内襯管32由具有足夠強度及延性之金屬或金屬合金 (諸如鋼或鋼合金）製成以經受住發射彈藥筒時所產生之燃 燒熱及壓力。在一些實施例中’内襯管32可由不鏽鋼或 鉻-鉬鋼製成。襯管可由圓料鑽孔（dri出ng r〇undst〇ck)、澆 鑄、擠壓或此項技術中常用之任何其他製程而製成。内襯 管32充當外套管34之襯墊。 132666.doc •13· 200909764 外套官34較佳由重量及密度小於内襯管32之重量及密度 的可锻金屬或金屬合金製成以降低槍管2〇之組合總重量。 亦參看圖4，套管34亦較佳呈類似於内襯管32之襯管形式 且具有外徑ODs。在較佳實施例中，外套管34由鋁或鈦， 或紹或欽之合金製成。一些較佳例示性鋁為丁65丨型及 T6511型。一種較佳例示性鈦合金為Ti-6A1-4V。應注意， Ο

'函蓋且可使用其他輕重量金屬（例如鎂或鎂合金等），只要 套管材料具有小於内襯襯管32之重量及密度的重量及密度 且對於鍛造及與内襯管接合而言充分可鍛即可。 可用於内襯管32之一些實施例中的鋼或鋼合金之密度的 典型代表性範圍視所用鋼之類型及任何合金元素含量而定 非限制性地為約7.5_8>1公克/立方公分1或@合金之典 3L範圍非限制性地為約2·7_2 8公克/立方公分。鈦或鈦合 金之典型範圍非限制性地為約4 4_4 6公克/立方公分。因 員而易見以較低密度且因此較輕重量之鋁或鈦替代 鋼來製造至少部分之搶管將使得重量減輕。 現將更詳細描述較佳實施例之複合材料槍管組件，繼而 描述形成該複合_槍管之較佳方法或製程。 ’看圖2 ’内襯f 32具有外表面4()，其較佳經組態以收 納由锻造製程所產生之自外套管34用力轉移且突出之材 料。較佳地，出於此目的而向其中提供包括凹入區域（諸 如凹陷或空腔）之外表面4G結構。因此’在較佳實施例 中，表面40具有凸起表面區域與凹入表面區域之組合以使 外套管34鎖定哺合且緊固至内襯管32,由此阻止連接或接 132666.doc •14· 200909764 合在一起時套管與襯管之間的相對縱向軸向移動。 在如所示之一實施例中，内襯管32之外表面結構可呈形 成於内襯管32之外表面40上之螺旋狀螺紋42的形式。螺紋 42可包括凸起螺旋狀凸紋46及安置於連續凸紋卷之間的較 低螺旋狀凹槽44。凸紋46之頂部界定螺紋42之大徑且凹槽 44之底部界定螺紋小徑。凸紋46較佳自外部襯管表面仂之 小徑且高於該小徑徑向向外突出。凸紋46較佳可由習知方

法產生，該等習知方法諸如在内襯管32之外表面4〇中切割 凹槽44。在其他實施例中，若内襯管32由澆鑄製成，則凸 紋及凹槽可澆鑄於該襯管中。在一實施例中，凸紋乜較佳 具有成形為大體上平坦之頂部表面；然而，可使用其他頂 部形狀，諸如弓形、尖形等。凸紋46之軸向側壁表面（其 亦形成凹槽44之壁）可為直線形、弓形、角形或另一形 狀。較佳地，凸紋46可具有等於或大於凹槽44之軸向縱向 寬度的軸向縱向寬度。凹槽44亦較佳可具有大體上平坦、 弓形或具有尖銳角之底部表面。在僅以實例方式說明之一 個可能實施例中，凸紋46可具有約〇〇9吋之典型寬度且凹 槽44可具有約〇例之典型寬度。“，可提供凸紋似 凹槽44之其他寬度。螺紋42在一些實施例中較佳可具有約 8個螺紋/忖至20個螺紋/忖之典型間距，且更佳為約_螺 紋/吋至16個螺紋/时。 螺 凸 與特徵在於緊密間隔、具有线角之頂及間之習知細 旋式螺紋或機式螺紋對比，具有相對較寬及平坦頂部之 紋46(及較寬間隔開之凹槽44)的上述較佳螺紋有利地有 132666.doc -15- 200909764 助於螺紋防止在锻造製程中完全變平或壓碎，以使得自外 套管34轉移之材料可大體上均句且深度地進入凹⑽中以 提供套管與内襯管32之間的緊密接合。產生具有較寬間隔 凹槽44之較佳螺紋與若使用具有緊密間隔之頂及凹槽的習 知螺紋相比亦有利地減少切割螺紋之製造時間及成本。 儘管上文描述⑽管32之較㈣紋外表面狀結構，仍 涵蓋且可使用其他合適之組態。舉例而言，可使用具有尖 銳角度螺紋凸紋或頂及位於其間U形凹部的習知螺紋（未 展-)，只要提供足以提供套管與内襯管32之間的緊固及 鎖定關係的凹槽深度即可，其中該凹槽深度收納藉由锻造 自外套管34轉移之材料。可使用此項技術中已知之各種螺 紋組態，諸如梯形、蛇形、球形、斜方形及其他組態。 :瞭解，外表面4。可呈現除螺紋以外之諸多其他形式或 形狀’只要在内部鋼質襯營 & 2之外表面4G中提供具有足夠 Ο 冰度之凹座或凹陷以收納由锻造製程所產生之來 34之變形材料即可。在—替代性實施例中’襯管32之外表 ^可具有複數㈣隔開之環形凹槽44，其類似於圖” 向但其不為螺旋狀且大體上垂直於概管32之縱 Π。 )。在圖5所示之另-可能實施例中，在外 外^可提供滾紋60形式之凹入區域來代替螺紋。此 ，均^所示’外表面4G之結構在㈣或圖案方面無 二：二凹入區域可包含非均一或不規則形狀之任意圖 二 4或其他組態。此可僅包括内概管32之充八粗 糙或有凹痕之外矣；w ^ 2之充刀粗 ，/、提供具有足夠深度之空腔以藉 132666.doc 200909764 由鍛造將外套管34縱向鎖定於該襯管中。在另一可能實施 例中，儘管並非較佳實施例，襯管32之外表面40及套管34 之内表面5 2在鍛造在一起之前可相對平滑。亦應注意，在 其他可能實施例中’襯管32之僅一部分外表面4〇可含有凹 入區域。因此，凹入區域無需沿内襯管3 2之整個長度提 供’或可提供於間隔開之圖案中或沿襯管長度分組。因 此，顯而易見，本發明並不限於本文所揭示之可能凹入表 面組態的少數實例。 〇 . 外部襯管螺紋42可較佳（但無需必定）沿槍膛36中切割或 形成於搶管20中之膛線48(參見圖1}的相反方向定向。舉例 而言，在較佳實施例中，螺紋42為左旋的且膛線48為右旋 的。在其他實施例中，螺紋42可為右旋的而艘線48為左旋 的。在如下詳細描述之製造複合材料槍管2〇之製程期間， 對於外部螺紋42及腔線48而言使用相反方向之螺紋更加確 保當將膛線添加至搶管中時外套管Μ與内襯管Μ之連接不 u 會#A㉛f際上，使用相反方向之螺紋將有利地傾向於繃 此套s 34與内襯官32之間的連接。或者，應瞭解，在一 f實施例中’若需要’外部襯管螺紋42與膛線48可具有相 1接1或方向之螺紋’此係因為外套管34與内概管32之間 接而犯主要係由鍛造及材料變形而形成’而非僅由螺紋連 接而形成。 :看展不經根據較佳實施例形成之完工複合材料搶 枚載面的圖3， ^ 容納在其中+ 較佳具有壁厚Tt，其一方面足以 刀割膛線48及保持合適強度以吸收與發射彈藥 132666.doc 200909764 筒相關之力，㈣另-方面，其足夠小而不會向搶管細 =二重量。外套管34較佳具有一定壁厚以足以構成: " 斤而外徑且向複合材料搶管提供可能需要之任何額 外強度。應瞭解，内襯管32及套管34之厚度將隨所製造搶 支及所用彈藥之尺寸及類型及選擇用於内襯管及套管之材 料而變化。對於所需應用及材料確定適當厚度易於在熟習 此項技術者之能力範圍内。 現將參考圖卜3描述製造根據本發明原理之複合材料搶 管的較佳方法或製程。複合材料搶管2Q較佳藉由锻造，且 更佳藉由使用市售錘鍛機（諸如由Steyr，Austria之

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Geseuschaft Fur Fertigungstechnik und Masehine加 (GFM)所建造之彼等鐘锻機）錘锻而形成。—般而言，在搶 支工業中錘锻件通常用於製造—件式鋼f搶管。習知製程 以鐘過輯之搶管料料，該搶管料通常比所需完工 搶管短。其上之凸起處可包括膛線之㈣（未展示）係經搶 脸中之&件向下插人。由於心軸基本上設^鍛造後搶管之 最小最終‘膛直’因此心軸之直徑係部分基於所需最終 槍膛直徑來選擇。隨後使坯件經機器漸進式饋入且以稱作 旋轉鍛造之製程由相對錘繞心軸錘擊。此製程使搶管變細 且伸長以產生具有比該製程開始所用之链件長且小之完工 長度及外徑的槍管。膛線同時在搶管搶腔中並行產生。或 者，腔線可在單獨操作中切人搶管搶腔中。此相同锻造機 可用於使用本文所述之方法產生複合材料搶管，迄今為止 該方法尚未用於達成此目的H槍支4並不需要新 132666.doc -18· 200909764 其=%卜二機械工件來產生根據本發明原理之複合材料搶 …消除了額外之資本支出及維護/操作成本。 製造複合㈣搶管之較佳方法藉由提供可呈圓料形式之 堪件起始。隨後可在搶管述件中藉由鑽孔產生具 内部槍腔3—Λ 鋼質襯管32的空心結構來形成 _36。隨後將外部螺紋42切入襯管32之外表面4〇以 提供凹槽44形式之矣品如十 衣曲4〇以 # # ^ 座，其經組態以收納由鍛造製程 Γ u Β 34的變形材料。或者，然而，應瞭解該f程 可精由獲取且提供預製造内部鋼質概管Μ起始，其中^ 製造内部鋼質檷；+ τ 貝 42。若接:广 外表面4〇或包括外部螺紋 中。以、平坦外表面4〇,則外部螺紋42必須切入表面 亦提供外殼或套f34，其較佳呈具有外表㈣且界Μ 之通道54的襯管形式（參見圖4)。内表面52較佳可為 平滑或略粗趟的’此係由於意欲使材料藉由锻造而變开，且 使其進入内襯管32中。因此，内表面修整並不重要，Γ要 :藉由鍛造製程使套管材料進入襯管外表㈣之凹 中料。、然而較佳地，内表面52不具有經組態具有凹座或 凹區域之表面，該等凹座或凹陷區域可能會對藉由鍛造 使來自套管34之材料相對均一地進入内襯管32之凹槽44中 產生干擾。外套管34較佳具有大體上均一之壁厚τ§。外套 管34可以與上文關於内襯扣所述之相同通用方式或料由 擠塵或在金屬組件製造技術中通常使用之其他技術而曰產 生。在較佳實施例中，外套管34較佳由銘、鈦或銘或鈦之 132666.doc •】9· 200909764 合金製成；然而，可使用其他合適之輕重量金屬或金屬合 金，只要其具有足夠可鍛性以在鍛造製程期間經受變形二 填充内襯管32中之凹槽44即可（參見圖2)。 搶管形成製程藉由將内襯管32插入外套管34中而繼續。 &舉使得外套管34之内表面52接近之外表面二， 但不一定在沿套管及内襯管之長度及周長的所有位置處接 觸内襯管。内部鋼質襯裏襯管32之外徑叫（圖2)較佳心 p 於外套管34之内徑IDs(圖ιμχ使得襯f可滑人外套管中 ‘ 料前内概管32與外套管34之間的相對緊密配合及略緊密 之尺寸公差為較佳的但並非必需的，只要外套管Μ接近鋼 質襯管32之凹槽44且可使其完全進入鋼質概管^之凹槽 中以在錘鍛製程期間產生緊固接合即可。 曰 應注意，襯管·套管總成32、34在锻造之前具有第_初 始或預製組態及尺寸。參看展示套管34之圖4及9(後者展 示經由鍛造前插入外套管34内之内襯管32之一部分的局部 Ο 橫截面）’套管通道54之外套管内表面52較佳為相對均一 且平滑的，而無任何自其徑向突出或凹入其中之任何實質 表面結構’該等實質表面結構可能會對藉由鍛造形成於概 • f與外套管之㈣良好接合產生干擾。在較佳實施例中， 内襯管32可如圖2所示，其具有外部螺紋42及相對平滑之 搶膛36(未展示）。 參看圖6,隨後將襯管-套管總成32、34裝载於_機 中。將錘鍛心轴（未展示）經襯管32之搶膛36插入，且其中 插入心軸之襯管-套管總成32、34沿軸向方向f推進至鍛造 132666.doc -20- 200909764 機中：心軸與襯管-套管總成32、34當在機器中軸向向前 移動時同時由鍛造機旋轉。襯管-套管總成32、34繼續向 機范之锻造部位推進且經過直徑方向相對之振遭衝擊或擊 打構件(諸如錘70) ’該等構件以相當大之力擊打且接觸(亦 即錘擊”)套管34之外表面。此製程亦稱作旋轉锻造。錘70 以極高速度沿方向〇來回振盘，其較佳通常垂直於工件表 面（諸如套管34之外表面5〇)。 、在—實施例中，鍛造機可含有四個錘7〇(在圖6之側面正 ^圖中圖解展示）’其中兩對各以18G度之角度沿直徑方向 目對。在圖6中’展示垂直之相對錘7〇對，而出於清晰描 迷襯管-套管總成32、34之目的而省略水平鐘對。鐘之支 撐結構、錘锻機之其他組件細節及其操作可易於由孰習此 項技術者參考鍛造機製造商之操作及維護手冊來確定。因 此’為簡潔起見，锻造機之該等態樣及參考文獻並不在本 2中重複。應注意’襯管-套管總成32、34之軸向饋入速 2及旋轉速度(職)可視需要由锻造機使用者基於總成之 及組件之壁厚來調整及優化以達成襯管與套管之間的 合。此可易於由熟習此項技術者經由參考锻造機製 k商手冊以搶管材料進行常規試運行來確定。 32圖=來自圖6之典型鐘的正視圖（沿概管-套管總成 、=锻造機之饋入方向F上轴向觀察）。在—實施例 〇均可為-般三角形形狀且具有擊打表面7〗，其 擊打工件（諸如襯管-套管總成32、34)且使其變形。在一此 實施例中’擊打表面71可略呈圓弧及/或角形以形成㈣ 132666.doc -21 · 200909764 不之擊打表面角A1以順應工件之一般圓形橫截面。在一些 實施例中，角A1通常可為約135度至約155度，但可視襯 官-套官總成32、34之直徑而小於或大於該範圍。改變角 A1可用於產生不同類型之自極平滑（其中套管“之外表面 50上之錘擊標記可能不易察覺）至較粗糙之修整（其中錘擊 標記有意為可察覺的）的美學表面修整。因此，角Al並不 限於上述範圍。

應注意，本發明並不受限於所用商業鍛造機之類型、所 用鍛錘之位置或數目，或錘本身之個別組態或細節。可使 用任何類型之錘锻機或其他合適類型之锻造裝置及操作， 只要可以與本文所述之相同或等效方式使外套管變形且與 内襯管接合即可。 再參看圖6，襯管套管總成32、竭續軸向饋入且經鍾 鍛件推進。衝擊錘70以極大力打擊套管34之外表面5〇，該 力繞锻造心軸漸進式地錘擊襯管_套管總成。㈣較佳近 似垂直於外表面50且沿徑向向内方向擊打套管34。以此方 式位向壓縮套管34且使其變形，該套管34基本上係在内部 之心軸及内襯管32與外部之周向壓迫套管之錘7〇之間擠 壓二錘擊使得來自套管内表面52之材料轉移且使其流入内 襯e外表面40之空腔或凹入區域（諸如凹槽44)中。來自外 套管34之轉移材料後入凹槽料中，以使得套管與内襯管” =凹槽唾合而使套管與襯管接合在一起。較佳地，來自套 之材料填充至少部分之凹槽44深度。更佳地，大體上 整個凹槽44深度填充有來自外套管“之嵌入材料。锻造操 132666.doc •22· 200909764 作亦使得來自套管34之材料沿縱向方向流動，使鍛造後之 長度比鍛造之前長。當搶管20行進經過振盪錘時，其美本 上擠壓出心軸。應注意，或者，當將凸紋44壓入外套管Μ 之内表面52中時，可相反地自内襯管之透視圖觀察鍛造操 作’由此在套管中形成對應於襯管之凸紋44的凹陷。 如圖6所示，襯管-套管總成32、34在鍛造製程期間發生 尺寸方面之物理變換，由此產生不同於總成之第—初始預 製尺寸的第二最終尺寸。當襯管-套管總成32、34移動經 過錘70且將材料轉移時，該總成通常直徑減小且長度在縱 向上伸長或增加。經組合之襯管-套管總成長度可伸長約 15%或15%以上。因此，鍛造之後，外套管34之最終外徑 ODs小於初始外徑〇Ds。套管壁厚Ts亦變得小於其初始厚 度。且套管長度Ls(參見圖4)在锻造製程之後變長。内襯管 32之長度Lt在鍛造後變得比其第一預製長度長。外徑〇Dt 及壁厚1\經受尺寸縮減且變小。 舉例而言，在使用錘鍛機進行22 口徑邊緣發火式步槍之 複合材料搶管之一次試生產中，具有鋼質内襯管32及鈦質 外套管34之槍管產生以下尺寸變換。锻造之前，内襯管32 具有0.375忖之初始ODt及〇_245忖之IDt。鍛造之後，襯管 32具有0.325吋之最終外徑〇.2i75吋之IDt(最終IDt係 基於所需槍腔直徑及生產所需搶膛直徑所必需之合適心軸 直徑的選擇）。因此’以襯管32之外徑〇Dt計，鍛造使直徑 減小約1 3%。伴隨地’此亦使得襯管32之長度Lt增加約 13°/。，因為藉由鍛造壓縮且轉移之材料使得材料縱向轉移 132666.doc -23· 200909764 / 吏得概管伸長。心轴及鋼之機械特性基本上部分地限制 :官材料向㈣向轉移及直徑減小，其隨㈣代地使材料 方向轉移。應瞭解’襯管32之壁厚Tt的減小可在鍛 程期間伴隨發生(在以上實例中為約〇.〇2吋)。 ^ 則，在同一 22 口徑邊緣發火式步搶試生產中，外 套官34具有1.120忖之初始叫及^爪忖之ms。锻造之

後，套管34具有0.947吋之最終外徑〇Ds及約〇 325吋之 IDy因此，以套管34之外徑〇Ds計，鍛造使直徑減小約 伴隨地’此亦使得套管34之長度Ls增加約15%，因 為藉由鍛這壓縮且轉移之套管材料使得材料縱向轉移且使 知套$伸長。内襯管3 2及鈦之機械特性基本上部分地限制 套管材料之最大向内徑向轉移及直徑減小，其隨後替代地 使材料沿縱向方向轉移。應瞭解，套管34之壁厚Ts的減小 可在鍛造製程期間伴隨發生（在以上實例中為約〇12吋）。 在舞x造操作期間，除上述所發生之尺寸變化以外，外套 管3 4亦伴隨經受組態或形狀之變換。鍛造之後，套管3 *之 内表面52經再成形而現特徵在於一系列螺旋狀凸起凸紋及 凹入凹槽，該等螺旋狀凸起凸紋及凹入凹槽大體上為内襯 管32之凸紋46及凹槽44之相反影像。此係由外套管34藉由 鍛造之變形而產生，該鍛造使得外套管3 4之材料流入内襯 管32之凸紋46及凹槽44中以使套管與襯管永久地接合在一 起。因此’與此前所用之已知複合材料槍管製造技術相 比’根據本發明原理之最終再組態複合材料搶管自該再成 形變換有利地產生堅固且緊固之接合。此外，與具有洗禱 132666.doc -24- 200909764 於其上之套管的搶管襯塾相比，本發明之锻造複合材料搶 管具有優良強度。 在鍛造襯管-套管總成32、34的同時，若提供如上所述 之在凸起凸紋中具有腔線之心軸，則可視情況在内概管Μ t搶膛36中錘擊膛線48。或者，可藉由切割或藉由拉動安 • f於液壓撞錘之長桿上的具有凸起部分之旋轉按鈕經過搶 官槍膛之冷成型將膛線添加至搶膛36中。在使外套管Μ與 〇 Θ襯管32接合之後，視需要隨後可對襯管-套管總成32、 34完成任何最終加工或修整步驟，諸如磨削、拋光、在搶 管中加工腔室等。 鍛造製程及所得材料變形在襯管32與外套管34之間產生 疋程度之堅固且緊固之接合以使兩個組件之材料實際上 融合在一起成為單一雙金屬組件，以使得内襯管與外套管 材料之間的卩面變得幾乎不可察％。再形成之複合材料搶 笞由此避免了（否則）在重複搶支擊發循環後振動且可能分 Q 離之接合搶管組件之間的潛在鬆他性。應注意，無需藉由 U使來自外套管34之材料完全進入内襯管螺旋狀凹槽44 之每部分中，只要凹槽之足夠周向及縱向範圍填充有套 官材料以提供搶管組件之間的堅固接合即可。因此，其中 接σ並不理想之搶管2〇的某些部分為可接受的。 鈑k製程可有利地產生輕重量且堅固之複合材料搶管， 。亥搶官如上所述在兩個組件之間纟有強度及而才久性優於將 不同％官組件接合在一起之習知方法的接合。該等習知方 &在結構上並未使組件材料再形成及再成形，而僅試圖將 132666.doc •25- 200909764 槍官組件機械地耦接在一起而不改變其結構或形狀。且與 使用基本上僅以螺釘擰在一起之兩個螺紋組件的習知複入 材料搶管構造相比，由上述鍛造製程製成之複合材料好 將材料融合在—起，該材料不能手動或藉由經搶支擊發所 誘發之振動旋開或鬆開。因&，本發明之複合材料搶管不 會ik時間而鬆弛及顫動。另夕卜，錘鍛製程有利地在單一操 作中使=已用於運作及生產其他搶支組件（諸如全鋼搶管）

之現有搶支工薇設備來產生接合。因&，可實現生產經濟 化及效率化。 舉例而言’根據本發明原理所形成之複合材料步搶搶管 與具有相同尺寸之全鋼搶管相比可達成之典型重量減輕對 於使用紹質外套管而言在約7•㈣之範圍内且對於使用欽 負外套管而§在4-5碎之範圍内。 之材料類型及壁厚，以及經過 、3 4之饋入速率及心軸之rpm 應注意，襯管及套管所用 鐘鍛件之襯管-套管總成3 2 =疋鍛造力及襯管與套f之間的所得接合強度。基於生產 習知-件式鋼質搶管時使用錘锻機的經驗，熟習此項技術 :完全能夠優化上述參數以產生襯管與套管之間的令人滿 u接。亦應瞭解，產生適當尺寸之最終鍛造複合材料 槍管所必需之襯瞢；5、 及套e的初始鍛造前〇D及壁厚將基於 欲產生之槍管的口徑而變化β 上述锻&可用於製造分別用於步槍或手槍之複合材 料長或短槍管。此外，預期可使用本發明之鍛造製程及原

理將兩種以上材料接a A 接D在一起以產生複合材料搶管或與搶 132666.doc •26· 200909764 支無關之其他物品。舉例而言，可能需要建構具有如本文 逆之堅固、硬質内襯管及較輕重量之套管，而為達成 更佳抗衝擊性在套管頂部具有堅固硬質最外層外殼的物 在種該可能實施例十，該構造可包括鋼質内襯管及 帛型鋼質最外層外殼’其中！呂質或鈦質套管安置於其間。 因此，存在涵蓋在内且可根據本文所述之本發明原理產生 之多種材料複合材料物品的諸多變化。 0 根據本發明之另一態樣，上述製程可用於產生用於與槍 支無關之諸多應用的複合材料部件，在該等應用中出於各 種原因（諸如對外加負載之抗衝擊性）’需要在複合材料管 狀結構外部上具有更堅固且更密集之材料。實質上，該構 造與上述例示性搶管構造相反。因此，在一種可能實施例 中，邊複合材料結構可包括由鋁、鈦或其合金製成之較低 密度内襯管及由鋼製成之較高密度外套管。該等組件可以 與上述内襯管32及外套管34相同之方式組態，而僅在内襯 〇 管及外套管之位置上顛倒較輕及較重材料。複合材料部件 之組件隨後可經由以類似於上文關於襯管-套管總成3 2、 34所述之方式錘鍛而接合在一起。該等構造可有利地用於 其中堅固但輕重量型管狀構造有利之航天及航空工業中。 根據本發明之另一態樣，提供複合材料槍管2〇，其在接 近搶管之近端收納器端26處包括一強化構件以強化腔室 28。該強化構件強化搶管2〇之腔室區域且向其提供額外強 度以更佳地經受住較高燃燒壓沩及與點燃一些類型及/或 口徑之彈藥（諸如中心發火型彈藥筒）相關之力。中心發火 132666.doc -27- 200909764 型彈藥筒現今通常用於大於0·22之口徑且因此產生高於通 常仍用於小於0.22 口徑彈藥筒之邊緣發火型彈藥筒的燃燒 壓力。在較佳實施例中，強化構件與複合材料搶管同時經 錘鍛以形成如本文所述之整體且堅固之結構。 Ο

圖10及圖11展示強化構件之一種可能實施例，該強化構 件可呈強化端帽100之形式，其經組態且適合裝配於將形 成腔室28之複合材料搶管2〇的收納器端26上。因此，如本 文中所說明，收納器端26較佳進行與端帽1 〇〇在尺寸及組 怠方面互補之端加工以將端帽收納於其上。圖1 〇展示在組 裝及錘鍛組件中任—者之前及在其中形成彈藥筒腔室之 前’端帽1〇0及由内襯管32及外套管34界定之襯管·外殼總 成32、34。展示在置放於襯管_套管總成32、“之收納器 端26上之前的端帽100，且端帽100可插於其上。 參看圖1G ’在—實施例中’複合材料搶管2G之收納器端 26可經組態為具有延伸超出外套管34之末端的内襯管32以 界定肩部⑽，該肩部105經組態以與端 部1_接且配合(參見圖12) :之：應肩 )門视官32較佳具有外徑 〇Dt，該外徑0Dt經定尺 队、門於鳊巾目100中。内襯管32 ° : 〃文其他處已描述相同之構造。因此，在一實施 例中，内物較佳包括螺紋42(例如參見圖2)或實： 凹座以在錘锻期間收納自外套㈣轉移之材料。” 在一種可能之實施例中，可提供外套管A 級外部周向表面50界定之外部肩部” …、有由刀 有一且右篦一冰°亥周向表面50具 ” ㈣DS,之部分及—具有較佳小於第一外徑 132666.doc •28· 200909764 當襯管·襯管總成32、34插入強 ，肩部11 8經組態以與強化端帽 之第二外徑odS2的部分。 化端帽100中（參見圖12)時 100之末端116鄰接。 參看圖!〇及圖U ’強化端帽1〇〇通常可為圓柱形空心或 管狀結構形狀，其具有長度Lr及較佳自一端ιΐ4至相對端 "6延伸完全穿過端帽以用於收納彈藥筒之内部空腔收。 在-實施例中，空腔102經形成為具有_由分級内表面1〇8

界定之肩部H)3,該内表面1〇8係由界定内徑mu之較大第 -空腔HM及界定較小第二内徑IDrt之與該第一空腔相連 通之鄰接較小第二空腔106而產±。在一實施例中，空腔 1〇6及1()4較佳經定尺寸且經組態以分別收納内襯扣及外 套管34之一部分。 繼續參考圖丨0及圖U，強化端帽1〇〇包括一外部周向表 面112。在-些實施例中’端帽⑽可包括—收納器連接物 11〇以將完工複合材料搶管2〇與搶支之收納㈣相連接。 收納器連接物110視所選用以連接複合材料搶管2〇與收納 器之系統類型而定可具有藉由習知方法（例如螺紋、平 紋、狹槽，其組合等)緊固至收納器22的任何合適組態。 在如圖1〇所示之一種可能之實施例中，收納器連接物ιι〇 可為端帽100之直徑減小部位。因此，在—些實施例中， 收納器連接物HO可具有小於0Dri之夕卜徑〇〜以界定端帽 1〇〇之外表面112的分級轉變。應注意’收納器連接物ιι〇 可在錘鍛複合材料槍管20完成之後經加工以產生所示減小 之直徑ODr2輪廓及任何其他所需之附件。在所涵蓋之其他 132666.doc -29· 200909764 Λ鈀例中，外表面112可能不分級，使得收納器連接物110 可能不具有減小之直徑ODR2,而應與外徑0DR〗相同。

Ο 仍參看圖10及圖11，在較佳實施例中，内表面108可包 括類似於内襯管3 2之螺紋4 2的螺紋或本文所述之其他類型 表面凹座以使襯管-套管總成32、34與端帽1〇〇之間在將兩 個組件錘鍛在一起時形成緊密接合，由此使來自套管Μ之 材料流入内表面108中所形成之凹座中。由於套管34之材 料較佳比用於製造端帽1〇〇之材料可锻，故錘锻之後該兩 個組件之間所形成之接合將有利地強化以更佳經受住與搶 支擊發相關之力而不會沿縱向軸La方向軸向分離。如⑼ 如）圖13A及圖13B所示，縱向軸、係由襯 W定。較佳地，欲收納端帽⑽之外套管34之：;=非 螺紋的且具有相對光滑之表面以促進套管材料沿端帽之内 表面⑽均-流人螺紋42(或可提供之其他類型表面凹 中。儘管端帽100之内表面1〇8可包括如所示之表面凹座， 但在其他實施例中(未展示），可提供不具有任何該等凹座 之内表面108且其可為平滑或平坦的。 較佳地，強化端帽1〇〇係由具有大於外套管Μ 度及延性的材料製成以經受住與搶支擊發相關之姆械強 壓力。因此’在-實施例巾，端帽1〇〇較佳具有：於外套 官34之重置及密度，該外套管34之較佳較輕重 料係經選擇以降低搶管2〇之重量。 又材 外奮T 34之材料如所 較佳更可锻以與端帽】⑽及内觀管32在鐘锻期間接合。f 本文所述，在-些較佳實施例中，外套h可由如本文所 132666.doc -30- 200909764

著較低密度之銘、銘合金、鈦或鈦合金製成。在 ,:可i之實施例中’端帽⑽可由與内襯管叫目同之材 料製成；然、而端帽可由不同材料製成。在一些例示性實施 4中端巾目100較佳可由鋼或鋼合金（包括不鏽鋼，諸如 聽1型41G不鏽鋼，其代表性密度為約7·8公克/立方公分） t成在其他例不性實施例中，端帽1⑼可為碳鋼，諸如 规1型1137碳鋼，其代表性密度為約7.7-8.0公克/立方公 刀、k s鋼及鋼合金為較佳的，但應瞭解可選擇任何合適 材料以用於強化端帽1〇〇，只要該材料具有足夠強度：勒 性以經受住與搶支擊發相關之力及壓力即可。 “視所選材料類型及預期使用條件而冑，強化端帽⑽可 :由任何合適方法來形成，該方法諸如“旦不限於)習知鍛 ^ '堯鑄加工及其組合。任何螺紋或於上述端帽1 〇〇之 内表面108上添加表面凹座均可與產生端帽同時進行，或 隨後藉由合適加工或形成製程而完成。 在較L實施例中，端帽⑽可藉由熱處理/感應硬化來硬 化以增強抗衝擊性而在搶支擊發及螺釘反衝之後受到螺釘 (未展示）擊打。 狄現將參考圖UM3描述形成具有強化構件之複合材料搶 官20的較佳方法。在初始步驟期間，強化端帽ι〇〇 '内襯 管32及外套管34係以上述方式預製造，且以鍛造前總成之 獨立組件形式提供。在—實施例中，锻造前總成可如下製 以。首先可將襯管32插入套管34中以產生圖9中所示之襯 官-套官總成32、34。隨後可將端帽1〇〇置放於襯管_套管總 132666.doc -31 - 200909764 成32、34之收納器端26上以完成圖12中所示之界定工件之 鍛造前總成。端帽1〇〇、襯管32及套管34在鍛造之前組裝 之次序可變化且以任何次序實施，只要產生圖12中所示之 鍛造前總成即可。 在下一步驟中’將包含如圖12所示之端帽100及襯管-套

管總成32、34之工件隨後以與先前本文中僅關於襯管-套 管總成32、34所述相同之方式行進經過錘鍛機。簡言之， 將工件由心軸支撐且由工件一端開始漸進式向前推進經過 錘鍛件直至到達工件之另一端。錘鍛件之振盪錘沿工件長 度以徑向向内方向擊打端帽1〇〇及套管34之外部周向表 面由此使工件變形且使套管與端帽及内襯管3 2接合以形 成整體式複合材料結構。由此可產生如圖13A或13B所示 之具有強化端帽1〇〇之經錘鍛複合材料搶管2〇。端帽1⑼包 裹套官34之一部分（例如，在接近腔室28之搶口端12〇的區 域中），使該部分夾在内襯管32與端帽之間，由此有利地 強化且加強該區域中之套管以使其更佳經受住與搶支擊發 相關之燃燒壓力及力。在鍛造製程中，端帽1〇〇較佳不； 逆地融σ或接合於整個襯管_套管總成32、34上且與其成 為整體以產生具有所有三種組件之整體堅固結構。因此， 在較佳實施例中’將端帽1〇〇藉由鍛造製程永久地與套管 3 4接合且不能在不損壞總成及端帽的情況下自襯管-套： 〜成32、34非破壞性地移除。與藉由機械緊固技術每裝 複合材料結構（㈣複合材料結構可逆轉及拆卸）不同，、 帽刚及襯管-套管總成32、34有利地經永久接合以更佳經 132666.doc •32· 200909764 而不會在搶支有 受住與重複搶支擊發相關之㈣性應力 效壽命期間使組件分離。 腔室28可在襯管·套f總成32、财藉由任何 形成，諸如藉由在產生複合材料搶管2〇之 二二 時藉由提供上面具有所需腔宮.斤夕^ ^ Γθ1 ^ 有所需腔至輪廓之心軸進行錘鍛而形 成。或者’腔室㈣在襯管.套管總成32、34仍保留在鐘 鍛機中之心軸上時或在其後形成。如此項技術中所熟知，

Ο 腔室28可具有任何合適組態且將適合於匹配欲用於搶支中 之彈藥筒包（Cartddge⑽ing)的形狀，以適當地在開火期 間支撐彈藥筒。因&，腔室28並不限於任何特定尺寸及組 態。 應瞭解，腔室28之長度及直徑將視欲與複合材料搶管2〇 -起使用之彈藥筒口徑而變化。較佳㉛，強化端帽_具 有長度LR(圖1〇) ’該長度至少與腔室28之長度乙“參見圖 13A及13B)共同延伸以強化腔室區域及/或套管34。更佳 地，如圖13A及13B所示，端帽100具有長於腔室28之長度 Lc的長度LR，以使得端帽向前延伸超出腔室“之搶口端 120(對應於彈藥筒包之口端）合適距離以強化較佳較輕重量 及較低強度之套管3 4而使其免受與搶支擊發相關之膨脹燃 燒氣體之壓力及力的影響。如圖13A及13B所示，外套管 34之一部分可位於與腔室28之至少部分鄰接處。然而，在 其他可能之實施例（未展示）中，強化端帽j 〇〇可經過腔室28 之搶口端120向前延伸甚至遠於圖13A及13B所示，以使得 套管3 4無位於與腔室任何部分鄰接處之部分。熟習此項技 132666.doc •33· 200909764 術者70全能夠易於基於特定應用之設計需求、欲與搶支一 起使用之彈藥口徑及組件材料來確定端帽100之適當長度 LR。 在具有經加工腔室28之一些實施例中，内襯管32之部分 視欲與複合枯料槍管2〇 一起使用之所欲彈藥筒的口徑及類 型而疋，可在移除襯管材料以形成腔室時完全移除。在如 圖13B所示之一些可能實施例中，將腔室28鍛造後加工成 搶管20使得完全移除搶管腔室區域之部分中的内襯管32之 邛刀’在搶官腔室區域之部分中腔室28之直徑％最大（對 應於彈藥筒包之主體因此，腔室28實質上完全在強化 鳊托100内形成。相反地，如圖1 3B所示，未移除内襯管32 在腔室28之搶口端12〇前面或附近之部分，對應於彈藥筒 包之頸部及肩部區域。 在圖13A所不之其他可能實施例中’將腔室28鍛造後加 工成搶官20使得僅部分移除槍管腔室區域中之内襯管32。 因此與襯笞之腔至搶口端120前面或附近之明顯較厚部 分（對應於彈藥筒包之頸部及肩部μ目比，内襯管32在腔室 28之直徑Dc最大處（對應於彈藥筒包之主體）具有減小之襯 s厚度Tt。在其他可能實施例（未展示）中，應瞭解當欲收 納不存在所定義之肩部及頸部之彈藥筒（諸如一些類型之 邊緣發火式彈藥）時，腔室28可沿其長度具有一般均勻之 形狀及直徑Dc。因此，本發明並不限於具有任何特定形狀 或組態之腔室，諸如本文中所示之具有頸部及肩部區域， 對應於具有彼等特徵之彈藥筒的彼等腔室。 132666.doc • 34- 200909764 儘管在較佳實施例中，内概 ⑽，但如圖1〇所示在其他實"丨广全延伸穿過端帽 再他實知例中亦涵蓋以下 管32之末端可與外套f34之末端iu(未展示）齊平·规 =納器端-其中概管並不延伸超出套管之末端⑴： 因為不同於較佳較輕重量且更 尺』鍛之套f 34，端帽較 類似於内襯管32之高強度及延性 才料集·成且能夠經受住嫩 燒塵力及力，故此類型之構造亦為可行的。 燃 在具有端請之強化複合材料搶管2〇經完全锻造及製 造後，隨後可藉由任何合適方式 乃式將其連接至如圖13A及 13B所示搶支之收納器22。 在預期用於高燃燒壓力應用之其他實施例中，若選擇罝 有合適強度及厚度之材料（例如鋼、鋼合金等）用於搶支: 收納益22,則該收納器可向收納於其中之複合材㈣㈣ 之部分提供一些強化。因此，在一 ^ 二貫把例中，強化構件 可為如圖14所示之具有伸長環形或開口圓柱形結構之管狀 帽·。管狀帽較佳以本文所述之相同方式錘鍛至外套 官34上且強化套管鄰近腔室28之彼等部分以使其經受住鱼 槍支擊發相關之力及麗力。管狀帽2〇〇之内表面可包括類 似於本文所述之其他實施例發揮作用之螺紋仏或其他表面 凹座以在將帽及外套管34锻造在一起時促進該兩個組件之 間的堅固接合°如圖14所示’概管_套管總成32、34之收 納器連接物24經端帽200完全突出以與收納器㈣接來代 替在端帽上形成收納器連接物（如（例如）圖1〇所示）。如所 示’收納器22之位於與外套管34之收納器連接㈣鄰接處 132666.doc -35· 200909764 且覆蓋於其上之側面部分23在接近腔室28之該套管區域中 至少部分地用以提供適當支撐。

儘管本文已描述詩經锻造複合材料結構之強化構 強化槍管之彈藥筒腔室’但在其他實施例中，預期該強化 構件可用於以類似方式強化搶管或與搶支無關之其他類型 複合材料結構的其他部分。此外，強化構件可用於本文所 述之複合材料結構，諸如（不限於）彼等適用於航空工業之 複合材料結構，其中較輕及較低密度之材料較佳安置於較 重及較密集材料内部以提供對抗複合材料結構上之外加負 載的抗性。在該後者應用及構造類型中，強化構件可用於 加強及強化機械應力（例如彎曲、扭轉、拉伸、加壓等）及 應力集中可能較高之點處（諸如與各種座架及附件之連接 點處）的複合材料結構。因此，強化構件可用於經锻造複 合材料結構之應用並不限於本文所述之彼等應用。 儘管錘鍛製程在本文中加以描述且為較佳，但應瞭解， 亦涵蓋其他鍛造技術及機器且其可用於製造本文所述之根 據本發明原理之複合材料搶管。 儘管以上描述及圖式代表本發明之較佳實施例，然而應 瞭解在不背離如隨附申請專利範圍中所定義之本發明之精 神及㈣的情況下，可進行各種增加、修改及替代。詳= 之’熟習此項技術者應瞭解，在不背離本發明之原理的情 況下’可以尤其適於特定需要及操作需求的用於本發明之 實踐的結構、s己置、比例、尺寸、材料及組件之許多修改 來使用本發明。因& ’目前所揭示之實施例在各方面應視 132666.doc -36- 200909764 為說明性的而非對由隨附申請專利範圍所定義之本發明之 辜巳嘴的限制，且並不限於以上描述或實施例。 【圖式簡單說明】 圖1為經根據本文所述之較佳產生方法所產生之複合材 搶I'的較佳實化例所獲取且展示外套管及内襯管之 橫截面； 圖2為圖1之槍管之内襯管的側視圖，其展示襯管之可能 〇 外表面結構的-個實妳 " 圖3為圖1之搶管橫截面之一部分的詳圖； 圖4為圖1之搶管之外套管之一部分的縱向橫截面； 圖5為圖1之槍管之内襯管的側視圖，其展示襯管之外表 面結構的另一可能實施例； 圖6為圖1之槍管的側視圖，展示當其經較佳製造製程使 用錘郐X機饋入時其自最初鍛造前形式至最終鍛造後形式之 進程； (j 圖7為圖6之鍛錘中之一者的正視圖； 圖8為經圖1之完工搶管所獲取之橫截面；且 圖9為經鍛造前之圖丨之槍管的部分縱向橫截面，且其展 ' 示插入外套管中之内襯管。 圖10為具有襯管·套管總成之一部分的分解圖中之圖】之 複合材料搶管之強化構件的橫截面圖； 圖11為沿圖10中之線ll_u獲取之強化構件的端視圖； 圖12為鍛造之前上述強化構件及襯管_套管總成的橫截 面圖； 132666.doc -37- 200909764 圖13Α為上述強化構件及襯管-套管總成在鍛造及於其中 形成腔室之後的橫截面圖； 圖13Β為上述強化構件及襯管-套管總成在鍛造及於其中 形成腔室之後之替代性實施例的橫截面圖；且 圖14為強化構件與襯管-套管總成在鍛造之後之替代性 實施例的橫截面圖。 【主要元件符號說明】 20 搶管/複合材料搶管 22 23 24 26 28 30 32 34 36 40 42 收納器/搶支之收納器 ί ί苈ff外套管之收納器連接物鄰接 處且覆蓋於其上之側面部分 州恢 ίίί非螺紋連接物/襯管-套管總成之收納器 J管之近端收納器端/襯管-套管總成之收納器 位於第 搶口 位於一端之用以收納及固持彈藥筒之腔室 ί. 相對端之子彈最終自其離開搶支之 ΪΪ管/内襯襯管/内部鋼質襯管/内部鋼質襯裏 與内襯管連接之外套管/外殼 ⑼筒推進之子彈可經其行進之 ^管之外表面/外部襯管表面/螺紋外表面 形成於内襯管之外# 襯管螺紋/外部螺紋、 之螺旋狀螺紋/外部 132666.doc •38. 200909764 續凸紋卷之間的較低螺旋狀凹槽/襯 46 凸起螺旋狀凸紋/内襯管之凸紋 48 膛線 50 套官之外表面/分級外部周向表面 52 彳套管之内表面/套管通道之外套管内表面 60 2外表面且界定内表面之料/套管通道

70 錘 71 擊打表面 1 〇 0 強化端帽 ^ 知至相對端延伸完全宫讲 納彈藥筒之内部空腔甲70王穿過端帽以用於收 103 分級内表面界定之肩部 104 界定内徑、之較大第一空腔 105 肩部 106 108 110 111 112 114 ⑶:;:以;〜之與$ 分級内表面/凹座之内表面/端 收納器連接物 外套管之末端 空腔相連通之 <内表面 外部周向表面/端帽之外表面 帽之一端 116 強化端帽之末端 由分級外部周向砉 部 J衣面界定之外部肩 132666.doc -39· 118 200909764 120 腔室之槍口端 200 具有伸長環形或開口圓柱形結構之管狀帽/端 帽 A1 擊打表面角

Dc 腔室之直徑 F 軸向方向 IDrs 内徑 IDrt 第二内徑

IDS 外套管之内徑

La 縱向軸

Lc 腔室之長度

Lr 長度

Ls 套管長度

Lt 内襯管之長度 Ο 方向 ODri 外徑 〇DR2 外徑 〇Ds 外徑 ODsi 第一外徑 odS2 第二外徑 ODt 内襯管之外徑

Ts 壁厚

Tt 壁厚/襯管厚度 132666.doc • 40-

Claims (1)

1. 200909764 十、申請專利範圍： 1. 一種經鍛造複合材料槍管，其包含： 一具有縱向延伸搶腔及一第―冑度之内襯管； 具有一小於該内襯管之第一密声 ^ 在度之弟一密度的外套 官，該襯管之至少部分係收納於該套管中之一通道中；及 一藉由鍛造接合至該套管之強化構件。 2. 如請求们之槍管’其中該強化構件具有一具有—空腔 之圓板形形狀且該外套管之至少部分係收納於該空腔 中。 3. 如請求項2之槍管，|中該内襯管之至少部分係收納於 該空腔中。 月求項1之搶管，其中該強化構件係鍛造至該外套管 與該内概管兩者上。 月求項1之搶管，其中該強化構件具有一大於該套管 之第二密度的第三密度。 月长項1之槍管，其中該強化構件具有一大體上與該 内襯f之第一密度相同或大於該内襯管之第一密度的第 三密度。 7·如凊求項1之槍管，其中該強化構件係經組態為一適合 收納於該套管之一端上或接近該套管之一端的圓柱形端 帽。 8,如叫求項1之搶管，其進一步包含一形成於該強化構件 内部之腔室以用於在槍支擊發期間支撐該腔室。 9_如叫求項8之槍管，其中該腔室具有一長度且該強化構 132666.doc 200909764 件具有一至少與該腔室之長度共同延伸之長声。 10·如請求項!之槍管，其中該内襯管、外套管：強 係藉由錘鍛而永久地接合在一起。 牛 11. :請求項k搶管’其中該強化構件包括複數個凹座， 八收納藉由鍛造而自該外套管之一内表面轉移之材料 以防止搶支擊發期間該強化構件與外套管之轴向分離。 12. 如請求項!之搶管，其中該強化構件係由鋼或鋼 成。 衣 13·如請求❿之槍管，其令該内襯管及強化構件係由選自 由鋼及鋼合金組成之群之材料製成，且該外套管含有選 自由鋁、鋁合金、鈦及鈦合金組成之群之材料。 、 14. -種具有—強化腔室之經锻造複合材料搶管，其包含： -具有一縱向延伸之搶腔及—第—密度之内概管； ，-具有-小於該内襯管之第—密度之第二密度的外套 管，該外套管將該内襯管之至少部分收納於其中； -安置於該套管上且具有一大於該外套管之第二密度 之第三密度的強化構件；及 -用於收納-彈藥筒且至少部分地安置於在搶支擊發 期間用以支撐該腔室之該強化構件内部的腔室； 其中該襯管、套管及強化構件係藉由鍛造接合在— 起。 15.如請求項Μ之搶管，其中該腔室之至少部分係形成於該 内襯s内D亥内襯官之一部分係安置於該腔室與該強化 構件之間。 132666.doc 200909764 1 6.如請求項丨4之槍管，苴* ^ ，、中該外套官之至少一部分係位於 ”腔至之至少部分鄰接處，其t該外套管與該腔室鄰接 之該部分係由該強化構件來支撐。 月长員1 4之槍官’其中該強化構件包括一將該外套管 之一端收納於其中之内部空腔，該空腔界定一具有複數 個凹座之表面’該複數個凹座收納藉由锻造自該外套管 轉移之材料以防止在搶支擊發期間該套管及該強化構件 之軸向分離。 18·如請求項14之搶管，其中該強化構件為一適合與該搶支 之一收納器連接之圓柱形端帽。 19. 如請求項14之搶管，其中該腔室具有一長度且該強化構 件具有一至少與該腔室之長度共同延伸之長度。 20. —種藉由鍛造形成之強化複合材料搶管，該搶管包含： 一内襯管，其界定一提供一子彈路徑之中心搶膛且包 括一具有複數個用於與該套管接合之凹座的外表面；

   一外套管，其界定一通道且該内襯管係至少部分地收 納於該通道中； 一強化構件，其界定一内部空腔且將該套管之—部分 至少部分地收納於其中，該空腔包括複數個用於與該套 管接合之凹座； 一腔室’其係用於收納一彈藥筒且係安置於該用於加 強該腔室之強化構件内； 其中該内襯管及強化構件係經由鍛造與該套管接人。 2 1.如請求項20之槍管’其進一步包含一連接物，該連接物 132666.doc 200909764 係形成於該搶管上 器。 以使該搶管連接 至该搶支之一收納

   2 2.如晴求項2 0之搶管，甘中兮· 1 〜 -中遠外套管係由密度小於該内襯 官及強化構件所用材料之密度的材料而製成。 23.如請求項2〇之搶管’其中該外套管含有選自由銘、紹合 金、鈦及鈦合金組成之群之材料。 24. 一種形成一複合材料搶管之方法，其包含： 提供一具有一第一密度之内襯管； 提供一具有一小於該第一密声 ^ 在度之弟二密度的外套管； 將該内襯管至少部分地插入該外套管中； 將一強化構件置放於該外套管之至少一部分上；及 以一物件沿徑向向内方向用 之外表面； 力衝擊該套管及強化構件 轉移該外套管之一部分以嚙合該内襯管 其中該套管係與該内襯管及強化構件接合 材料搶管。 及強化構件， 以形成一複合 25. 如請求項24之方法 26. 如請求項25之方法 成。 其中該搶管係藉由鍛造而形成。 其中該搶管係使用—錘鍛件而形 27·如請求項24之方法’其進—步包含具有複數個凹入區域 之強化構件’且其中該轉移步驟包括轉移該外套管之至 少-部分以鳴合至少-些該等凹人區域以防止搶支擊發 期間該強化構件與該外套管之間的軸向分離。 X 28.如請求項27之方法，其中該等凹入區域係成形為螺㈣ 132666.doc 200909764 29.如請求項24之方法，其進一步包含在該衝擊步驟之前具 有一第一組態且在該衝擊步驟之後具有一第二組態的該 外套管，該第二組態係不同於該第一組態。 3〇_如請求項29之方法，其中該外套管之第二組態包括形成 於该外套管之一表面上的收納於該強化構件之凹入區域 中的凸起區域。 31·如請求項24之方法，其中該強化構件為一具有一空腔之 圓柱形端帽，該置放步驟包括將該外套管之—端收納於 該空腔中。 ' 、 32·:請求項24之方法，其進一步包含一形成一用以將一彈 藥筒收納於該搶管中之腔室的步驟。 33.種形成一複合材料搶管之方法，其包含： 該襯管-套管總成包括— & 六sώ枯一界定 至少部分地安置於該套管中 k供一襯管-套管總成，·| 一周向外表面之外套管及一 之内襯管； 周向外表面之強化構件中；及 將該套管之一端收納於一 適合與該套管嚙合且具有— 以足夠之力沿徑向方向 向表面以使該套管變形 以複數個直徑方向相對之物件 擊打該套管及強化構件之外部周 且與該内襯管及強化構件接合。

   35.如請求項33之方法， 其中該擊打步驟係於 一錘鍛件中執 ，其進一步包含— 將該外套管之至少 132666.doc 200909764 之複數個凹座中的步 中該等凹座係成形為 驟。 螺旋狀凹 一部分嵌入該強化構件中 36.如請求項35之方法，其 槽0 π以將一彈 37·^求項33之方法，其進-步包含 篥筒收納於該搶管中之腔室的步驟胃 38.=二：33之方法，其中該襯管及強化構件各自係由密 X大於該套管之材料製成。 39:=m:其中該内襯管及強化構件係由鋼或 金製成，且该外套管含有選自由鋁、鋁合 鈦合金組成之群之材料。 、 40. 如請求項33之方法，其 乂匕3在該擊打步驟期間旋 轉該襯管-套管總成。 41. 如=求項33之方法，其進一步包含在該擊打步驟之前具 有-第-組態且在該擊打步驟之後具有一第二組態之該 外套S，該第一組態係不同於該第—組態。 42. —種形成一複合材料搶管之方法，其包含： 提供—襯管-套管總成，該襯管·套管總成包括一界定 一周向外表面之外套管及—至少部分地安置於該套管中 之内襯管； 將該套管至少部分地收納於一適合與該套管嗔合且旦 :-周向外表面之圓柱形強化構件中，該強化構件及襯 管-套管總成界定一工件； 將該工件自-端呈另一端漸進式地推進穿過複數個直 徑方向相對之錘擊物件；及 132666.doc -6 - 200909764 以該等錘擊物件沿徑向方向擊打該套管及強化構件之 外部周向表面，其中該套管變形且與該内襯管及強化構 件接合。 43. 如n月求項42之方法，其中該外套管及強化構件各自在該 擊打步驟之前具有-各別第一直徑1在該擊打步驟之後 具有一各別第二直徑，該套管及強化構件之該等第二直 徑係小於該套管及強化構件之該等第一直徑。 44. 如請求項42之方法，其中該複數個直徑方向相對之錘擊 物件為由一錘鍛件支撐以沿該徑向方向移動之錘。 45. :請求項42之方法’其進一步包含一形成一用以將一彈 藥筒收納於該搶管中之腔室的步驟，其中該腔室位於該 強化構件内。 46. 如請求項42之方法，其進一步包含在該擊打步驟期間旋 轉該工件。 47. —種形成一強化複合材料搶管之方法，其包含： 提供-襯管-套管總成’該襯管_套管總成包括一界定 一周向夕卜表面之外套管及一至少部分地安置於該套管中 之内襯管； 將該套管至少部分地收納於—適合與該套管唾合且具 有-周向外表面之圓柱形強化構件中，該強化構件及襯 管-套管總成界定一工件； 在-包括複數個直徑方向相對之可移動鐘的鐘鍛件中 鍛造該工件以沿徑向方向擊打該工件，其中該套管變形 且與該内襯管及強化構件接合。 132666.doc 200909764 48.如請求項47之方法，其進一步包含一形成一用以將一彈 藥筒收納於該槍管中之腔室的步驟，其中該腔室位於該 強化構件内。

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