WO2023097379A1 - Ammunition cartridge and method for manufacturing an ammunition cartridge - Google Patents

Ammunition cartridge and method for manufacturing an ammunition cartridge Download PDF

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WO2023097379A1
WO2023097379A1 PCT/BR2022/050355 BR2022050355W WO2023097379A1 WO 2023097379 A1 WO2023097379 A1 WO 2023097379A1 BR 2022050355 W BR2022050355 W BR 2022050355W WO 2023097379 A1 WO2023097379 A1 WO 2023097379A1
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WO
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polymeric body
ammunition
case
head insert
external fixation
Prior art date
Application number
PCT/BR2022/050355
Other languages
French (fr)
Portuguese (pt)
Inventor
Andre Giacomini Dias CARMONA
André Viegas Wentz
Claudio Wietky JÚNIOR
Felipe Vannucchi De CAMARGO
Frederico Eggers
Gláucio De Almeida CARVALHO
Marcelo MORENO
Vinicius CABREIRA
Vinicius Oliveira
Rodrigo José BENATTI
Rodrigo Motta DARTORA
Original Assignee
Companhia Brasileira De Cartuchos
Serviço Nacional De Aprendizagem Industrial - Departamento Regional Do Rio Grande Do Sul - Senai/Rs
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/26Cartridge cases
    • F42B5/30Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/26Cartridge cases
    • F42B5/30Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics
    • F42B5/307Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics formed by assembling several elements

Definitions

  • the invention falls within the technical field of ammunition for firearms, the arms and metallurgical industry, as well as in the fields of materials engineering and chemical engineering.
  • the present invention refers to an ammunition case made of polymeric material and equipped with a metal head, designed to have reduced weight and thus facilitate its transport.
  • a process for manufacturing said ammunition is also proposed.
  • Ammunition cases made of polymeric materials are commonly used in weapons of different calibers, automatically, semi-automatically or bolted. They are indicated, for example, for use in machine guns and rifles.
  • the geometry of the case is such that the projectile is mounted at the front end of this cone, and at the rear end a portion called the head is formed, where a fuze (primer) is mounted inside it. ) to serve as an ignition mechanism for the gunpowder stored in the cartridge, through the impact of the needle triggered by the gun's trigger.
  • the head is also where the user, or the weapon itself (in the case of automatic and semi-automatic weapons), manipulates the cartridge to insert and remove it from the weapon's chamber.
  • the first problem consists of the low mechanical resistance in the fixation between these two parts of the ammunition case, providing a material with flaws in the union of these parts.
  • the second problem consists of the inefficient sealing of the combustion chamber after the union of the body of the case with the metallic head, allowing more easily that the pressure of the gases escape between the parts and leave for the breech of the armament.
  • the low-efficiency seal also allows water to enter, which compromises product quality due to increased humidity.
  • the fourth problem refers to the use of adhesives for attaching the head to the body of the ammunition case which, as will be seen later in the description of state-of-the-art technologies, reduces the mechanical resistance of the product, demands an increase in steps in the manufacturing process and chemically damages the material.
  • Document KR102255849 describes an ammunition comprising a projectile, a polymer body case and a metal head. Although the use of a fixation ring is revealed, this ring is placed internally to the body of the case (it is an internal ring), having as its only function the fixation of the metallic head in the polymeric case. As a result of the design of an inner ring, the ammunition described in this article presents a problem with the "Crush Condition", because at the time of firing, the polymeric material in the case flows, without elastic return, jamming the internal barrel of the weapon. used an adhesive for the coupling of the internal fixation ring in the case, which reduces the quality of the final product.
  • the invention is an ammunition case comprising a polymeric body open at the front for mounting the projectile and at the back for mounting a head insert in aluminum alloy, reinforced by a ring of external fixation also in aluminum, using a thermal treatment of solubilization and aging in the insert to make the manufacturing process feasible.
  • the invention ends up solving the sum of the 4 (four) problems mentioned, involving the union between the body of the polymeric case and the head in metallic material.
  • the first problem is circumvented by ensuring a resistant form of fastening that can extract the case without failure in the union between the parts.
  • the third problem (“Crush Condition”) is circumvented by using, in the ammunition case, a material with a lower elastic modulus in relation to the armament barrel, and said material having yield stress and/or work hardening high, so that it can elastically return to a dimension smaller than the variation of the barrel.
  • the invention proposes the use of a unique characteristic of aluminum alloys, the thermal treatment of solubilization and artificial aging.
  • solubilization heat treatment a structural aluminum alloy can be altered so that it has the necessary ductility for the mechanical forming process. This treatment is initiated with a heating that will cause the dissolution of the alloying elements in the solid solution.
  • the present invention refers to an ammunition case comprising a polymeric body, a head insert provided with a head ring, a fuze pocket and at least one event hole, said ammunition case comprises the head insert provided with a crown in its upper portion, and comprises an external fixation ring fitted into a recessed lower portion of the polymeric body and joined with the head insert, said union of the external fixation ring with said metal insert is provided by means of the shaped crown mechanically inside the lower portion of the polymeric body.
  • the present invention refers to a process for manufacturing the ammunition case, said ammunition case being as described in the present invention, and said process comprising the following steps:
  • Figure 1 represents an exploded perspective view of the ammunition case
  • Figure 2 represents a front sectional view of the ammunition case
  • Figure 3 represents a front sectional view detailing the head insert mounted on the body
  • Figure 4 represents a front view in section detailing the head insert
  • Figure 5 represents a perspective detailing the head insert
  • Figure 6 represents a schematic diagram of an example of an ammunition case production process.
  • the present invention refers to an ammunition case (17), as shown in figures 1 and 2, comprising a polymeric body (1), a head insert (3) equipped with a rim head (8), a fuse pocket (11) and at least one event hole, said ammunition case (17) comprising the head insert (3) provided with a crown (4) in its upper portion, and comprises an external fastening ring (2) fitted into a recessed lower portion (5) of the polymeric body (1) and joined to the head insert (3), said union of the fastening ring external fixation (2) with said metal insert (3) is provided by means of the crown (4) mechanically shaped inside the lower portion of the polymeric body (1).
  • the crown (4) comprises a corrugated external surface (16) mounted inside the lower portion of the polymeric body (1) and the external fixation ring (2) comprises a surface internal corrugated (18) surrounding the recessed portion (5) of the polymeric body (1).
  • the polymeric body (1) comprises a front end (1A) connected with a rear end (1B) by means of a cone portion (9), said rear end ( 1B) comprising the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1).
  • the head insert (3) comprises, above the at least one event hole, a curvilinear shape followed by a conical portion of the crown (4), whose outer surface is corrugated ( 16) is surrounded by the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1).
  • the head insert (3) is a precipitation-hardenable metallic alloy
  • the external fixation ring (2) is a metallic material selected from the group comprising alloys of brass, steel or aluminum, preferably low alloy steels 2200, 2700, 4605, 316L, 420, 430L, 17-4, 17-4PH, 17-7, F15, Fe-3 % Si, Fe-50% Ni and Fe-50% Co.
  • metal compositions may include common trade names, for example, C-0000 Copper and Copper Alloys; copper alloys; CNZP-1816 Copper and copper alloys; CT-1000 Copper and Copper Alloys; CZ-1000 copper and copper alloys; CZ-2000 copper and copper alloys; CZ-3000 Copper and Copper Alloys; CZP-1002 copper and copper alloys; CZP-2002 Copper and copper alloys; CZP-3002 Copper and Copper Alloys; F-0000 Iron and Carbon Steel; F-0000-K; F-0005 Iron and carbon steel; FC-0200 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0205 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0208 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0505 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0508 Iron-Copper and Copper Steel; FC- 0808 Iron-Copper and Copper Steel; FC-1000 Iron-Copper and Copper Steel; FD-0200 Diffusion Alloy Steel; FD-0205 Diffusion Alloyed Steel; FD-0200
  • Titanium alloys that may be used in this invention include any known alloy or modified alloy, including titanium grades 5-38 and more specifically titanium grades 5, 9, 18, 19, 20 , 21, 23, 24, 25, 28, 29, 35, 36 or 38.
  • Grade 5 also known as T ⁇ 6AI4V, T ⁇ -6AI-4V or Ti 6-4, is the most commonly used alloy. It has a chemical composition of 6% aluminum, 4% vanadium, 0.25% (maximum) iron, 0.2% (maximum) oxygen and the remainder titanium.
  • One embodiment includes a composition with 3-12% aluminum, 2-8% vanadium, 0.1-0.75% iron, 0.1-0.5% oxygen, and the remainder titanium. More specifically, about 6% aluminum, about 4% vanadium, about 0.25% iron, about 0.2% oxygen, and the rest titanium.
  • a Ti composition may include 10 to 35% Cr, 0.05 to 15% Al, 0.05 to 2% Ti, 0.05 to 2% Y2O5, with the balance being Fe, Ni or Co, or an alloy consisting of 20 ⁇ 1.0% Cr, 4.5 ⁇ 0.5% Al, 0.5 ⁇ 0.1% Y2O5 or ThO2, with the balance being Fe.
  • metals for use in the present invention include, but are not limited to: stainless steel, including martensitic and austenitic stainless steel, steel alloys, tungsten alloys, soft magnetic alloys such as iron, ferrosilicon, electrical steel, ferrous nickel (50Ni -50F3), low thermal expansion alloys or combinations thereof.
  • the powdered metal is a mixture of stainless steel, brass and tungsten alloy.
  • the stainless steel used in the present invention can be any series 1 carbon steels, series 2 nickel steels, series 3 nickel-chromium steels, series 4 molybdenum steels, series chromium steels, series 6 chrome-vanadium steels, series 7 tungsten steels, 8 series nickel-chromium-molybdenum steels or 9 series silicon-manganese steels, e.g. 102, 174, 201, 202, 300, 302, 303, 304, 308, 309, 316, 316L, 316T ⁇ , 321, 405, 408 , 409, 410, 416, 420, 430, 439, 440, 446 or 601 -665 stainless steel.
  • the material used may be; SAE: 409, 410, 430, 440A, 440B, 440C, 440F, 410, 416, 420, 420F, 430F, 431 , 630 (17 -4 stainless steel), 301 , 301 LN, 304, 304L, 304L, 304L No, 304H, 305, 310, 3105, 316, 316LN, 316L, 316L, 316L, 316T ⁇ , 316LN, 317L, 321 , 321H, 2304, 2205, J405, 904L, 254SMO, 620Ni, 718Ni, 920 or super chrome.
  • the polymeric body (1) is a polymeric material selected from the group comprising polyurethane prepolymer, cellulose, fluoropolymer, ethylene interpolymer alloy elastomer, ethylene vinyl acetate, nylon , polyetherimide, polyester elastomer, polyester sulfone, polyphenylamide, polypropylene, polyvinylidene fluoride or thermosetting polyurea elastomer, acrylics, homopolymers, acetates, copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene, thermoplastic fluoropolymers, inomers, polyamides, polyamide-imides, polyacrylates , polyacrylates, polyacrylates, polycarbonates, polybutylene, terephthalates, polyether imides, polyether sulfones, thermoplastic polyimides, thermoplastic polyurethanes, polyphenylene sulfides,
  • the metal alloy hardenable by precipitation is chosen from aluminum alloys.
  • the at least one event hole is an event hole (12).
  • the ammunition case (17) is free of any adhesive materials for fixing the components together, such as the polymeric body (1), the external fixation ring (2) or the head insert (3).
  • the elimination of adhesive materials is mainly due to the constructiveness of the ammunition case (17) with its referred components, as well as to the case manufacturing process (17), as described herein.
  • the use of any adhesive material for bonding said components is unnecessary, favoring the achievement of an ammunition case (17) that is more mechanically robust.
  • State-of-the-art technologies for example, make use of adhesive materials to bond their components, impairing the quality of the final product, such as mechanical resistance during ammunition firing.
  • the polymeric body (1 ) has the function of housing the projectile at the end of the smallest diameter formed by the front end (1 A). In this region, the clearances between the barrel and the ammunition case (17) are greater to facilitate loading into the weapon, and therefore, at the time of firing, the ammunition case material (17) needs to be compliant and deform radially without breaking, leaning on the pipe weaponry. This deformation also has the function of sealing the combustion chamber, so that the gases do not return backwards through the gaps between the polymeric body (1) and the armament barrel.
  • part of the ammunition which comprises the ammunition case (17) is outside the barrel of the weapon and does not have the radial support of the armament to withstand the pressures of the explosive, and, for this reason, a metallic component is required.
  • the function of the head insert (3) is precisely to provide this mechanical resistance, as metallic materials can reach yield stresses above 500 MPa, a value necessary to withstand the internal pressures of military ammunition, for example.
  • the geometry of the head insert (3) allows the assembly of a fuze in the fuze pocket (11 ) and allows it to be loaded and extracted from the barrel in the conventional way by the head ring (8 ).
  • the head insert (3) has a central hole called the event hole (12), as mentioned above, through which the fuze flame communicates with the interior of the ammunition.
  • the inside of the head insert (3), above the event hole (12), has a curvilinear shape like the lid of a pressure vessel to homogeneously dissipate the efforts of gas expansion.
  • a conical portion now called crown (4) in the present invention, presents the corrugated external surface (16) to form a union with its metallic counterpart of the external fixation ring (2), restricting the movement of the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1) when formed.
  • This corrugated outer surface (16) of the crown (4) is seen in the images with four peaks and three valleys between these peaks, but it may have a greater or lesser amount of peaks, if the efforts to extract the ammunition case (17) allow this number to be reduced. Inevitably a minimum of one peak is required for coupling to occur.
  • the head insert (3) does not follow the conventional dimensions of ammunition, as it comprises the crown (4) with the corrugated external surface (16 ), where the coupling between the crown (4) and the polymeric body (1) occurs.
  • This crown (4) is dimensioned in such a way that during the conformation is flexible, using the solubilization treatment, so that it is able to fasten the polymeric body (1) against the corrugated internal surface (18) of the fixation ring (2), thus forming the ammunition case.
  • the external fixation ring (2) has the function of maintaining the dimensional of the ammunition case (17) when the crown (4) is formed, because without the external fixation ring (2) the side of the polymer body (1) would be crushed, from the inside out, by the crown (4) of the head insert (3).
  • Another function of the external fixation ring (2) is to transfer the longitudinal efforts of the polymeric body (1) to the head insert (3), through the straight sections (13) and (14) that interface between the polymeric body (1) and the head insert (3).
  • the external fixation ring (2) helps in the elastic recoil of the assembled assembly, when the propellant pressure ceases, preventing the ammunition case (17) from being trapped inside the weapon's chamber.
  • the present invention relates to a process for manufacturing an ammunition case (17), said ammunition case (17) being as described in the present invention, and said process comprising the following steps , referring to figure 6:
  • step (A) - not illustrated in the flowchart of figure 6 - the polymeric body (1) is manufactured by manufacturing methods selected from injection molding, machining, extrusion, blowing , rotational molding, thermosetting resin potting or additive manufacturing, preferably injection molding. More specifically, although injection molding is the preferred method for manufacturing the polymeric body (1), it can alternatively be manufactured by machining a semi-finished product such as a bar or tube, for example.
  • step (B) - not illustrated in the flowchart of figure 6 - the external fixation ring (2) and the head insert (3) comprising the crown (4) are manufactured by manufacturing methods selected from mechanical forming, machining, additive manufacturing, sintering, casting or metal injection.
  • the external fixation ring (2) and the head insert (3) can alternatively be manufactured using any of the methods available to produce components in aluminum alloys of the 2xxx families, 6xxx, 7xxx and 8xxx such as machine forming, machining, additive manufacturing, sintering or even casting methods such as diecast aluminum injection.
  • the external fixation ring (2) and the head insert (3) are manufactured by machining, more specifically, turning. Although turning is preferred, the external clamping ring (2) and the metallic insert can alternatively be manufactured by additive manufacturing or sintering.
  • the ammunition case manufacturing process (17) additionally comprises a step (C1), subsequent to step (B), and parallel or prior to step (C), said step (C1) comprising sending the head insert (3) to a solubilization heat treatment process (not illustrated in the flowchart), said solubilization process taking place in an oven at temperatures selected from the range between 480°C to 600°C , and in a period varying from 2 to 22 hours.
  • the temperature and time are dependent on the type of metallic material comprising the head insert (3).
  • the components are rapidly cooled, which may be in water at room temperature, and are ready for assembly and shaping.
  • step (C1) the solution heat treatment process is traditionally used in the aeronautical industry to enable the conformation of high-strength aluminum components. In this way, it is possible to make the fuselage of an aircraft with molded plates and, with subsequent aging, return its rigidity and resistance to withstand the mechanical efforts of the application.
  • step (C1) when the solubilization thermal treatment is used in a structural aluminum alloy, the material is temporarily softened giving the necessary ductility for the mechanical conformation of the head insert (3) in the later step (D).
  • This treatment is done with a heating that will cause the alloying elements to dissolve in the solid solution.
  • the solubilization process and rapid cooling occur, usually in water, which prevents the precipitation of the alloying elements, forming a saturated solution.
  • step (C1) the solubilization thermal treatment can alternatively be carried out using induction heating techniques, where the necessary temperatures are the same, but the times can be reduced due to the greater heating ramp provided by this method.
  • step (C1) the application of the solubilization heat treatment is performed on the entire head insert (3) of the ammunition case, but the objective with this treatment is to soften the crown region (4 ) so that it can be deformed beyond the breaking strength of aluminum, which is low when it is in its aged condition. This is important, as forming must achieve large deformations to generate a robust assembly.
  • Another gain from using this treatment is the reduction of the springback of the aluminum during forming, since the greater this springback after applying the punch displacement (7), the greater the tendency to loosen the connection between the parts when this displacement recedes and occurs. the effect also called Spring Back. It must be remembered that the elastic return of a material is proportional to its yield stress and inversely proportional to its elastic modulus.
  • the solubilization thermal treatment allows two gains in the assembly of the ammunition case (17): it enables large deformations when crimping the components, and it reduces the elastic return of the crown (4) when it is formed.
  • Step (D) is performed similarly to step (C), and is also illustrated in the flowchart of figure (6).
  • the head insert (3) is positioned and inserted into the polymeric body (1). At this moment, the pieces are positioned with minimal interference, just enough so that they do not disassemble under the action of their own weight.
  • step (E) the punch (7) is used to conform the crown (4) against the fixation ring (2), which results in the fixation of the polymeric body (1) between the crown ( 4) and the fixing ring (2).
  • This step is visualized in the flowchart of figure 6.
  • the punch (7) enters through the mouth of the ammunition case (17) where the projectile is mounted.
  • This punch (7) has the internal shape of the crown (4) in its deformed configuration and, thus, when used, imprints a deformation on this cylindrical section of the crown (4).
  • This cylindrical section yields under the action of the punch (7) and its end deforms the polymeric body (1), pressing it against the external fixation ring (2), and creating a contact pressure that seals the combustion chamber.
  • the punch (7) can be pressed by a hydraulic press, applying a pressure selected from the range between 1 and 10 tons force.
  • the ammunition case manufacturing process (17) additionally comprises a step (F), said step (F) being subsequent to step (E), and said step (F) comprising the submission of the ammunition case (17) of step (E) for an artificial aging method, said artificial aging being carried out at temperatures between 150°C and 250°C and for a period varying between 2h to 24h.
  • step (F) in a large-scale industrial process of a product such as ammunition, for example, it is not possible to wait for natural aging to occur for the material to recover its resistance, as this process can take months. In these cases a second treatment, i.e. artificial aging, is necessary to make the ammunition ready for sale. [73], Still regarding step (F), it is important to ensure that the artificial aging occurs at a temperature lower than the thermal deflection temperature of the polymer used in the polymeric body (1 ), as measured using the ASTM D648 standard. When the polymeric body is produced with polysulfone resin or some mixture containing sulfonated polymer, the maximum temperature at which artificial aging takes place, following ASTM D648, is up to 197°C.
  • the polymeric body consists of polyphenyl sulfone polymer (PPSU), being manufactured from raw material marketed under the Radel trademark;
  • PPSU polyphenyl sulfone polymer
  • the external fixation ring (2) is made of aluminum metal 7075, being manufactured from raw material marketed under the Zicral trade mark; It is
  • the head insert (3) is made of 7075 aluminum metal, being manufactured from raw material marketed under the Zicral trademark.
  • aluminum 7075 is an aluminum alloy comprising, by mass, 87.1 - 91.4% aluminum, 5 - 6% zinc, 2.1
  • magnesium 1.2 - 2.9% magnesium and 1.2 - 2% silicon, titanium, chromium, iron, manganese and other constituent metals.
  • step (C1 ) the oven temperature is 480°C and the heating time is 30 minutes. From the point of view of quenching in water, this is carried out at room temperature. After cooling, the conformation performed by the punch (7) must occur within ten hours.
  • step (F) artificial aging is performed at a temperature of 197°C and for a period of two hours.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to an ammunition cartridge (17) formed by a polymeric body (1) provided with a fastening ring (2) and a head (3) with a crown (4), both made of a metallic material, attached to the polymeric body (1) by a fastening device (15) and a press (6), such that when the cartridge is complete it can withstand mechanical stresses due to phenomena occurring at the moment of the shot. Another object of the invention is a method for manufacturing an ammunition cartridge based on metal alloy solubilising and ageing processes so as to achieve both the workability and mechanical resistance required for the head of the cartridge.

Description

ESTOJO DE MUNIÇÃO E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ESTOJO DE MUNIÇÃO AMMUNITION CASE AND AMMUNITION CASE MANUFACTURING PROCESS
CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[01 ], A invenção se insere no campo técnico de munições para armas de fogo, da indústria armamentista e metalúrgica, bem como nos campos da engenharia de materiais e engenharia química. [01 ], The invention falls within the technical field of ammunition for firearms, the arms and metallurgical industry, as well as in the fields of materials engineering and chemical engineering.
[02], Mais especificamente, a presente invenção se refere a um estojo de munição construído em material polimérico e dotado de uma cabeça metálica, desenvolvido para possuir peso reduzido e assim facilitar seu transporte. Além disso, é proposto também um processo para fabricar a referida munição. [02], More specifically, the present invention refers to an ammunition case made of polymeric material and equipped with a metal head, designed to have reduced weight and thus facilitate its transport. In addition, a process for manufacturing said ammunition is also proposed.
ESTADO DA TÉCNICA CONHECIDO STATE OF THE ART KNOWN
[03], Estojos de munição construídos em materiais poliméricos são comumente utilizados em armamentos de diversos calibres, de forma automática, semiautomática ou ferrolhada. São indicados, por exemplo, para utilização em metralhadoras e rifles. [03], Ammunition cases made of polymeric materials are commonly used in weapons of different calibers, automatically, semi-automatically or bolted. They are indicated, for example, for use in machine guns and rifles.
[04], A motivação para a invenção baseia-se no fato que a redução de peso em armamentos, traz maior conforto para o usuário em situações de rendição, que envolvem a manutenção dos braços na posição estendida, apontando o armamento em direção a um indivíduo potencialmente perigoso, enquanto o usuário aguarda a chegada de reforços. Este conforto resulta em uma melhor segurança para o usuário, que deve ser então capaz de se manter em guarda por mais tempo, especialmente necessário quando o local é de difícil acesso aos reforços. [04], The motivation for the invention is based on the fact that weight reduction in weapons brings greater comfort to the user in surrender situations, which involve keeping the arms in an extended position, pointing the weapon towards a potentially dangerous individual while the user waits for reinforcements to arrive. This comfort results in better security for the user, who should then be able to stay on guard for longer, especially necessary when the location is difficult to access for reinforcements.
[05], Outro benefício dos estojos poliméricos é o melhor aproveitamento logístico, uma vez que certos meios de entrega de armamentos possuem sérias restrições de peso no transporte, como furgões blindados em terrenos acidentados e íngremes, e aviões militares. [05], Another benefit of polymeric cases is the better logistical use, since certain means of delivering weapons have serious weight restrictions in transport, such as armored vans in rough and steep terrain, and military planes.
[06], Com o surgimento dos materiais poliméricos no século XX, começaram a surgir armamentos construídos com materiais plásticos, como as consagradas pistolas semiautomáticas da fabricante austríaca Glock, que possuem armação fabricada em poliamida injetada, diminuindo o peso da arma descarregada de 970g (Beretta 9mm) para apenas 670g, uma redução de 30% do peso. [06], With the emergence of polymeric materials in the twentieth century, weapons made of plastic materials began to appear, such as the consecrated semi-automatic pistols from the Austrian manufacturer Glock, which have a frame made of injected polyamide, reducing the weight of the unloaded weapon from 970g ( Beretta 9mm) to just 670g, a 30% weight reduction.
[07], Entretanto, ainda que aperfeiçoamentos tenham sido feitos para reduzir o peso em armas de fogo, o esforço realizado para reduzir o peso de munições para estas armas ainda não obteve êxito em produzir uma solução robusta, confiável e financeiramente viável. Ainda que o peso individual desses tipos de munições seja de apenas 10 a 25 g para armamentos considerados leves, o peso acumula-se rapidamente quando considerado o fato que um carregador de munição possui cerca de 15 munições no caso de uma pistola, 30 no caso de fuzis e 100 para cofres do calibre .50BMG, por exemplo. Ainda, na ocasião de conflitos armados, torna-se necessário transportar toneladas de cartuchos para abastecer a infantaria, e cada grama economizado no peso de um cartucho individual, se traduz no abastecimento de suprimentos adicionais ao considerar- se o tamanho dos carregamentos envolvidos. [07], However, even though improvements have been made to reduce the weight of firearms, the effort made to reduce the weight of ammunition for these weapons has not yet succeeded in producing a robust, reliable and financially viable solution. Even though the individual weight of these types of ammunition is only 10 to 25 g for weapons considered light, the weight accumulates quickly when considering the fact that an ammunition loader has about 15 ammunition in the case of a pistol, 30 in the case of rifles and 100 for .50BMG caliber safes, for example. Also, on the occasion of armed conflicts, it becomes necessary to transport tons of cartridges to supply the infantry, and each gram saved in the weight of an individual cartridge translates into the supply of additional supplies when considering the size of the shipments involved.
[08], A falta de inovações no campo técnico de cartuchos para munições se deve às preocupações com segurança e confiabilidade envolvidas na elaboração de uma munição adequada, bem como os custos e produtividade de fabricação. [08], The lack of innovations in the technical field of cartridges for ammunition is due to concerns about safety and reliability involved in the elaboration of an adequate ammunition, as well as the costs and productivity of manufacture.
[09], Não só um estojo deve manter segura a carga de propelente, impedindo a ignição acidental, como também deve ser capaz de suportar a montagem dos demais componentes que compõem a munição. [09], Not only must a case hold the propellant charge securely, preventing accidental ignition, but it must also be able to support the assembly of the other components that make up the ammunition.
[10], Além disso, deve também ser considerada a resistência mecânica do cartucho em resposta à ignição do propelente. Ainda que a munição seja um consumível, e os cartuchos muitas vezes não são reaproveitados, estes não podem se deformar ou se fragmentar após um disparo, uma vez que é necessário a ejeção do estojo vazio após um disparo, alimentando outra munição na câmara da arma e reiniciando o ciclo do disparo. Deformações ou fragmentos remanescentes do cartucho anterior podem causar emperramento da arma, tomando o usuário vulnerável até que este seja capaz de desemperrar a arma. [10], In addition, the mechanical strength of the cartridge in response to propellant ignition must also be considered. Although ammunition is a consumable, and cartridges are often not reused, they cannot deform or fragment after a shot, since it is necessary to eject the empty case after a shot, feeding other ammunition into the weapon's chamber. and restarting the firing cycle. Deformations or remaining fragments of the previous cartridge can cause the weapon to jam, making the user vulnerable until he is able to unjam the weapon.
[11 ]. Tradicionalmente, o material utilizado para a produção de cartuchos é o latão, uma vez que este é capaz de se manter intacto após o disparo das munições, e também é resistente à corrosão, mantendo-se funcional mesmo após ser imerso ou armazenado em presença de umidade, essencial para as mais diversas condições de utilização. [11]. Traditionally, the material used for the production of cartridges is brass, since it is able to remain intact after firing the ammunition, and is also resistant to corrosion, remaining functional even after being immersed or stored in the presence of humidity, essential for the most diverse conditions of use.
[12], A fabricação destes cartuchos se dá por processos de conformação automatizados, resultando em uma grande produtividade. Entretanto, esta modalidade de processo gera encruamento do latão utilizado, sendo necessárias etapas intercaladas de moldagem e tratamentos térmicos de recozimento. [12], The manufacture of these cartridges is carried out by automated conformation processes, resulting in high productivity. However, this type of process generates hardening of the brass used, requiring interspersed steps of molding and annealing thermal treatments.
[13], Uma das alternativas propostas para a substituição do latão estampado para a produção de estojos é o uso do processo de injeção de plásticos, visando menor peso e custo de produção, além de maior produtividade. Este processo é conhecido na indústria por ser um dos mais eficientes para produção de componentes em larga escala, entretanto apresenta uma série de limitações quanto à geometria das peças possíveis de serem produzidas. [13], One of the proposed alternatives for replacing stamped brass for the production of cases is the use of the plastic injection process, aiming at lower weight and production cost, in addition to greater productivity. This process is known in the industry for being one of the most efficient for the production of components on a large scale, however it presents a series of limitations regarding the geometry of the possible parts. to be produced.
[14], No processo de moldagem por injeção, peças com partes ocas inevitavelmente precisam de uma parte do molde, chamada de macho, para fazer a porção interna da cavidade da peça. Após a injeção esse macho precisa ser removido da peça, e para tal, deve ser utilizado um ângulo de extração no componente fabricado, como um cone dentro de outro, para que possa sair pela maior abertura da peça. [14], In the injection molding process, parts with hollow parts inevitably need a mold part, called a core, to make the inner portion of the part cavity. After injection, this male needs to be removed from the part, and for that, an extraction angle must be used on the manufactured component, like a cone inside another, so that it can exit through the largest opening in the part.
[15], No caso de munições, a geometria do estojo é tal que, na extremidade dianteira desse cone é montado o projétil, e na extremidade posterior forma-se uma porção chamada de cabeça, onde no seu interior é montada uma espoleta (primer) para servir de mecanismo de ignição da pólvora armazenada no cartucho, através do impacto da agulha acionada pelo gatilho da arma. A cabeça também é por onde o usuário, ou o próprio armamento (no caso de armas automáticas e semiautomáticas), manipula o cartucho para inserir e remover o mesmo da câmara da arma. [15], In the case of ammunition, the geometry of the case is such that the projectile is mounted at the front end of this cone, and at the rear end a portion called the head is formed, where a fuze (primer) is mounted inside it. ) to serve as an ignition mechanism for the gunpowder stored in the cartridge, through the impact of the needle triggered by the gun's trigger. The head is also where the user, or the weapon itself (in the case of automatic and semi-automatic weapons), manipulates the cartridge to insert and remove it from the weapon's chamber.
[16], Em razão destes requisitos geométricos, a forma mais simples de moldar um estojo por injeção é fazê-lo sem a cabeça, com o macho do molde de injeção entrando por esta abertura, e posteriormente montar uma cabeça no corpo injetado, devido às limitações desse processo de fabricação. [16], Due to these geometric requirements, the simplest way to mold an injection case is to do it without the head, with the injection mold male entering through this opening, and later to mount a head on the injected body, due to the limitations of this manufacturing process.
[17], Para que a munição possa ser manipulada pelo armamento, é necessário que uma porção da cabeça do cartucho fique para fora do cano, para que o aro de cabeça possa ser acessado pelo ferrolho do armamento. Em razão dessa porção da cabeça da munição não estar suportada pelo cano, a mesma deve ter resistência mecânica para sozinha suportar a pressão da expansão dos gases. Desta forma, torna-se inviável confeccionar um estojo apenas de materiais poliméricos, sendo necessário que as munições poliméricas possuam a cabeça em material de maior resistência que o usado na porção do corpo. [17], So that the ammunition can be manipulated by the weapon, it is necessary that a portion of the head of the cartridge is outside the barrel, so that the head rim can be accessed by the bolt of the weapon. As this portion of the ammunition head is not supported by the barrel, it must have mechanical strength to withstand the pressure of gas expansion alone. In this way, it becomes impracticable to make a case only of polymeric materials, being necessary that the polymeric ammunition have the head in material of greater resistance than that used in the body portion.
[18], Para contornar estas limitações, no estado da técnica existem dezenas de patentes que dispõem sobre formas de fixação entre cabeça e corpo, algumas usam engates por interferência, adesivos, outras estampam elementos de fixação e existem as que fazem engates tipo “Snap-fit”. As patentes que moldam a cabeça como inserto no processo de injeção não serão citadas, pois essa forma de fabricação não pode ser usada em um estojo com ombro e pescoço, pois o macho que forma a parte interna do estojo não poderá ser extraído da peça. [18], To circumvent these limitations, in the state of the art there are dozens of patents that provide for forms of attachment between head and body, some use interference couplings, adhesives, others stamp fastening elements and there are those that make couplings of the “Snap” type. -fit”. The patents that mold the head as an insert in the injection process will not be cited, as this manufacturing method cannot be used in a case with a shoulder and neck, as the core that forms the inner part of the case cannot be extracted from the part.
[19], Como se verá adiante, as tecnologias atualmente existentes apresentam quatro problemas envolvendo a união entre o corpo do estojo polimérico e a cabeça metálica. O primeiro problema consiste na baixa de resistência mecânica na fixação entre essas duas partes do estojo munição, provendo um material com falhas na união dessas partes. [19], As will be seen below, the currently existing technologies present four problems involving the union between the body of the polymeric case and the metallic head. The first problem consists of the low mechanical resistance in the fixation between these two parts of the ammunition case, providing a material with flaws in the union of these parts.
[20], O segundo problema consiste na ineficiente vedação da câmara de combustão após a união do corpo do estojo com a cabeça metálica, permitindo mais facilmente que a pressão dos gases escape entre as peças e saia para a culatra do armamento. A vedação de pouca eficácia também permite a entrada de água, o que compromete a qualidade do produto pela elevação de umidade. [20], The second problem consists of the inefficient sealing of the combustion chamber after the union of the body of the case with the metallic head, allowing more easily that the pressure of the gases escape between the parts and leave for the breech of the armament. The low-efficiency seal also allows water to enter, which compromises product quality due to increased humidity.
[21 ], O terceiro problema que existe em munições do estado da técnica, chamado de “Crush Condition", ocorre quando o retorno elástico do estojo é menor que o retomo elástico do cano da arma. O estojo acaba ficando preso pelo cano do armamento. Esse nome vem do fato do estojo ter aumentado de tamanho plasticamente com a expansão, e com o alívio de pressão acabe esmagado pelo cano ao retornar a dimensão original. [21 ], The third problem that exists in state-of-the-art ammunition, called "Crush Condition", occurs when the elastic return of the case is less than the elastic return of the gun barrel. The case ends up being trapped by the barrel of the weapon This name comes from the fact that the case has plastically increased in size with the expansion, and with the pressure relief it ends up crushed by the barrel when returning to the original dimension.
[22], O quarto problema se refere à utilização de adesivos para acoplamento da cabeça no corpo do estojo de munição que, como se verá adiante na descrição das tecnologias do estado da técnica, reduz a resistência mecânica do produto, demanda aumento de etapas no processo de fabricação e danifica quimicamente o material. [22], The fourth problem refers to the use of adhesives for attaching the head to the body of the ammunition case which, as will be seen later in the description of state-of-the-art technologies, reduces the mechanical resistance of the product, demands an increase in steps in the manufacturing process and chemically damages the material.
[23], De modo a melhor compreender os problemas citados, que são resolvidos pela presente invenção, as tecnologias atualmente existentes no estado da técnica serão descritas a seguir. [23], In order to better understand the aforementioned problems, which are solved by the present invention, the technologies currently existing in the state of the art will be described below.
[24], O documento US2021041213A1 , por exemplo, revela engates do tipo Snap-Fit. No entanto, para viabilizar sua execução, o corpo do estojo precisa ser espesso e, consequentemente, não é possível extrair um macho de dentro da peça se esta for fina na região próxima ao pescoço e ombro, mas espessa abaixo onde os “dentes” do engate seriam moldados. Fazendo todo o corpo espesso como existe atualmente, se perde volume interno necessário para abrigar o propelente e aumenta o consumo de matéria prima. [24], Document US2021041213A1 , for example, reveals Snap-Fit couplings. However, to make its execution feasible, the body of the case needs to be thick and, consequently, it is not possible to extract a tap from inside the piece if it is thin in the region close to the neck and shoulder, but thick below where the “teeth” of the coupling would be molded. Making the entire body thick as it currently exists loses the internal volume needed to house the propellant and increases raw material consumption.
[25], O documento KR102255849 descreve uma munição que compreende um projétil, um estojo de corpo polimérico e uma cabeça metálica. Embora seja revelado o uso de um anel de fixação, esse anel é disposto internamente ao corpo do estojo (trata-se de um anel interno), apresentando como única função a fixação da cabeça metálica no estojo polimérico. Como consequência da concepção de um anel interno, a munição descrita nessa anterioridade apresenta como problema o “Crush Condition", pois no momento do disparo o material polimérico do estojo escoa, sem retomo elástico, emperrando o cano interno do armamento. Além disso, é utilizado um adesivo para o acoplamento do anel de fixação interno no estojo, o que reduz a qualidade do produto final. A utilização de adesivos para fixação de corpo e cabeça no processo de fabricação de estojo de munição resulta em um produto mecanicamente não confiável, sendo ainda comum interações químicas indesejáveis entre adesivo e o polímero que constitui o corpo do estojo, levando à sua danificação. Nesse documento do estado da técnica, por exemplo, a fixação do anel no estojo mediante utilização de adesivo implica em etapas adicionais para cura, tomando mais complexo o processo como um todo. [25], Document KR102255849 describes an ammunition comprising a projectile, a polymer body case and a metal head. Although the use of a fixation ring is revealed, this ring is placed internally to the body of the case (it is an internal ring), having as its only function the fixation of the metallic head in the polymeric case. As a result of the design of an inner ring, the ammunition described in this article presents a problem with the "Crush Condition", because at the time of firing, the polymeric material in the case flows, without elastic return, jamming the internal barrel of the weapon. used an adhesive for the coupling of the internal fixation ring in the case, which reduces the quality of the final product. The use of adhesives to fix the body and head in the ammunition case manufacturing process results in a mechanically unreliable product, and undesirable chemical interactions between the adhesive and the polymer that constitutes the case body are still common, leading to its damage. In this prior art document, for example, attaching the ring to the case using an adhesive implies additional steps for curing, making the process as a whole more complex.
[26], O documento US4726296 descreve um processo de montagem de munição, realizada por interferência. Nesse contexto, a fixação da cabeça no corpo é realizada por interferência e não aplica outra ação sobre a parte interna da cabeça que faz interface com o polímero. As soluções que fazem a união entre cabeça e corpo por interferência deformam o estojo na montagem, afetando sua precisão dimensional. Além disso, a utilização de adesivos, prevista nesse tipo de montagem, demanda etapas adicionais no processo de fabricação, aumenta a necessidade de controles morosos para um produto feito em grande escala e reduz a qualidade do produto final. Conforme descrito para a anterioridade KR102255849, utilização de adesivos para fixação de corpo e cabeça no processo de fabricação de estojo de munição resulta em um produto mecanicamente não confiável. Esse processo revelado em US4726296 serviu como uma das inspirações para a presente invenção, por conta de o processo utilizado danificar o polímero e a interferência forçar o plástico para fora de sua dimensão nominal. Para que a variação dimensional seja desprezível, os dentes do engate devem ser pequenos e logo perdem eficiência na transmissão do esforço de tração entre cabeça e corpo. [26], Document US4726296 describes an ammunition assembly process, performed by interference. In this context, the fixation of the head on the body is carried out by interference and does not apply another action on the internal part of the head that interfaces with the polymer. Solutions that join the head and body by interference deform the case during assembly, affecting its dimensional accuracy. In addition, the use of adhesives, foreseen in this type of assembly, requires additional steps in the manufacturing process, increases the need for time-consuming controls for a product made on a large scale and reduces the quality of the final product. As described for KR102255849, the use of adhesives for body and head attachment in the ammunition case manufacturing process results in a mechanically unreliable product. This process disclosed in US4726296 served as one of the inspirations for the present invention, because the process used damages the polymer and the interference forces the plastic out of its nominal dimension. For the dimensional variation to be negligible, the coupling teeth must be small and soon lose efficiency in the transmission of the traction effort between head and body.
Objetivo e solução proporcionada pela invenção Purpose and solution provided by the invention
[27], O invento trata-se de um estojo de munição compreendido por um corpo polimérico aberto na parte da frente para montagem do projétil e na parte de trás para montagem de um inserto de cabeça em liga de alumínio, reforçado por um anel de fixação externo também em alumínio, sendo utilizado um tratamento térmico de solubilização e envelhecimento no inserto para viabilizar o processo de fabricação do mesmo. [27], The invention is an ammunition case comprising a polymeric body open at the front for mounting the projectile and at the back for mounting a head insert in aluminum alloy, reinforced by a ring of external fixation also in aluminum, using a thermal treatment of solubilization and aging in the insert to make the manufacturing process feasible.
[28], Em razão das limitações do processo de injeção, e propriedades necessárias para garantir o funcionamento com segurança, foi desenvolvido uma forma geométrica de unir cabeça e corpo onde a cabeça é feita usando ligas de alumínio e um tratamento térmico para viabilizar sua execução. A montagem é feita usando um processo de conformação mecânica e para viabilizar essa conformação sem reduzir a resistência mecânica necessária na região não suportada, é proposto um tratamento térmico no componente durante a sequência de fabricação. [28], Due to the limitations of the injection process, and necessary properties to ensure safe operation, a geometric form was developed to join head and body where the head is made using aluminum alloys and a heat treatment to enable its execution. . The assembly is made using a mechanical forming process and to make this forming possible without reducing the mechanical strength necessary in the unsupported region, a thermal treatment of the component during the manufacturing sequence is proposed.
[29], A invenção acaba por resolver o somatório dos 4 (quatro) problemas citados, envolvendo a união entre o corpo do estojo polimérico e a cabeça em material metálico. O primeiro problema é contornado garantindo-se uma forma de fixação resistente que possa extrair o estojo sem falhas na união entre as partes. [29], The invention ends up solving the sum of the 4 (four) problems mentioned, involving the union between the body of the polymeric case and the head in metallic material. The first problem is circumvented by ensuring a resistant form of fastening that can extract the case without failure in the union between the parts.
[30], O segundo, é resolvido por meio de uma eficiente vedação provida pela construtividade do estojo de munição e das particularidades de seu processo de produção. Essa eficiente vedação permite isolar a câmara de combustão para impedir que a pressão dos gases escape entre as peças e saia para a culatra do armamento, além de vedar contra entrada de água. [30], The second is solved by means of an efficient seal provided by the constructiveness of the ammunition case and the particularities of its production process. This efficient seal makes it possible to isolate the combustion chamber to prevent gas pressure from escaping between the parts and exiting to the breech of the armament, in addition to sealing against water ingress.
[31 ], O terceiro problema (“Crush Condition") é contornado por meio da utilização, no estojo de munição, de um material com menor módulo elástico em relação ao cano do armamento, e dito material tendo tensão de escoamento e/ou encruamento altos, para que possa retornar elasticamente até uma dimensão menor que a variação do cano. [31 ], The third problem (“Crush Condition”) is circumvented by using, in the ammunition case, a material with a lower elastic modulus in relation to the armament barrel, and said material having yield stress and/or work hardening high, so that it can elastically return to a dimension smaller than the variation of the barrel.
[32], O quarto problema técnico, por fim, é resolvido pela presente invenção por meio da não utilização de materiais adesivos do processo, resultando, inclusive, na redução de etapas. A retirada de adesivo nesse contexto só foi possível devido à nova construtividade do estojo de munição, resultado de esforços para desenvolvimento, bem como à adaptação do processo de produção de dito estojo de munição. [32], Finally, the fourth technical problem is solved by the present invention through the non-use of adhesive materials in the process, resulting in the reduction of steps. Removing the adhesive in this context was only possible due to the new constructiveness of the ammunition case, the result of development efforts, as well as the adaptation of the production process of said ammunition case.
[33], A solução convencional para os problemas um, dois e três (e consequentemente para o problema quatro), na geometria de corpo proposta, é fazer uma cabeça metálica unida por engate tipo snap-fit, mas para tal, a espessura do corpo deve ser grande o suficiente para criar os dentes do engate, e isso consome material e aumenta o peso total do componente. [33], The conventional solution for problems one, two and three (and consequently for problem four), in the proposed body geometry, is to make a metal head joined by a snap-fit coupling, but for that, the thickness of the body must be large enough to create the hitch teeth, and this consumes material and adds to the overall weight of the component.
[34], Como forma de resolver estes problemas e reduzir a espessura do corpo do estojo, foi proposta uma geometria onde a porção posterior do mesmo possui uma parte cilíndrica para interface com a cabeça. Esta cabeça possui uma seção conformável, chamada de coroa, na forma similar a uma sanfona e um anel externo de fixação para dar apoio no ato da conformação com a forma negativa desta sanfona. Esta solução por si só não é viável, pois gera um problema adicional, solucionado de maneira inédita na arte de munições de baixo peso. [34], As a way to solve these problems and reduce the thickness of the case body, a geometry was proposed where the rear portion of the case has a cylindrical part to interface with the head. This head has a conformable section, called crown, in the shape similar to an accordion and an external fixation ring to support the act of conformation with the negative shape of this accordion. This solution by itself is not viable, as it generates an additional problem, solved in an unprecedented way in the art of low weight ammunition.
[35], A solução para esse problema adicional é conseguir um material com resistência mecânica adequada para suportar a pressão do disparo, mas também prover alongamento necessário para permitir a conformação mecânica necessária para formar o engate entre cabeça e corpo. [35], The solution to this additional problem is to obtain a material with adequate mechanical resistance to withstand the pressure of the shot, but also to provide elongation necessary to allow the mechanical conformation necessary to form the coupling between head and body.
[36], Em geral, os materiais com alta tensão de escoamento alcançam essa característica comprometendo o alongamento na ruptura. E o inverso também é verdade: metais muito dúcteis que podem ser deformados sem romper, têm, relativamente, baixa tensão de escoamento. Desta forma, a solução para o problema adicional pode ser vista como a necessidade de fazer a cabeça da munição com estas duas características antagônicas no mesmo material. [36], In general, materials with high yield stress achieve this characteristic by compromising the elongation at break. And the reverse is also true: very ductile metals that can be deformed without breaking have relatively low yield stress. In this way, the solution to the additional problem can be seen as the need to make the ammunition head with these two antagonistic characteristics in the same material.
[37], Para solucionar esta dificuldade, a invenção propõe a utilização de uma característica única das ligas de alumínio, o tratamento térmico de solubilização e envelhecimento artificial. Se utilizando do tratamento térmico de solubilização, uma liga de alumínio estrutural pode ser alterada para que tenha a ductilidade necessária para o processo de conformação mecânica. Este tratamento é iniciado com um aquecimento que causará a dissolução dos elementos da liga na solução sólida. [37], To solve this difficulty, the invention proposes the use of a unique characteristic of aluminum alloys, the thermal treatment of solubilization and artificial aging. Using solubilization heat treatment, a structural aluminum alloy can be altered so that it has the necessary ductility for the mechanical forming process. This treatment is initiated with a heating that will cause the dissolution of the alloying elements in the solid solution.
[38], Após isso, ocorre o processo de solubilização e o resfriamento rápido, geralmente na água, que previne a precipitação dos elementos da liga, formando uma solução saturada. Nesse momento é possível conformar o componente sem quebrá-lo, pois o material está dúctil e é o momento ideal para montar a cabeça no corpo polimérico. Após este, como o estado solubilizado é instável, naturalmente outras fases precipitam no material e ele recobre sua resistência mecânica, fenômeno chamado de envelhecimento natural. [38], After that, the solubilization process and rapid cooling occur, usually in water, which prevents the precipitation of the alloy elements, forming a saturated solution. At this moment, it is possible to shape the component without breaking it, as the material is ductile and it is the ideal moment to mount the head on the polymeric body. After this, as the solubilized state is unstable, other phases naturally precipitate in the material and it regains its mechanical resistance, a phenomenon called natural aging.
[39], Caso se tente fazer a forma de fixação proposta neste invento, por conformação, porém em outro material que não o alumínio com o tratamento térmico proposto, o resultado é que o material irá quebrar na conformação por ser muito rígido ou, se for dúctil, não terá o retomo elástico necessário para escapar do deslocamento do cano, e evitar o fenômeno de Crush Condition explicado anteriormente. [39], If one tries to make the way of fixing proposed in this invention, by forming, but in a material other than aluminum with the proposed heat treatment, the result is that the material will break in the forming because it is too rigid or, if is ductile, it will not have the necessary elastic return to escape the displacement of the pipe, and avoid the phenomenon of Crush Condition explained previously.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
[40], Em um primeiro aspecto, a presente invenção se refere a um estojo de munição compreendendo um corpo polimérico, um inserto de cabeça dotado de um aro de cabeça, um bolso de espoleta e pelo menos um furo de evento, sendo que dito estojo de munição compreende o inserto de cabeça dotado de uma coroa em sua porção superior, e compreende um anel de fixação externo encaixado em uma porção inferior rebaixada do corpo polimérico e unido com o inserto de cabeça, sendo que dita união do anel de fixação externo com dito inserto metálico é provida por meio da coroa conformada mecanicamente no interior da porção inferior do corpo polimérico. [40], In a first aspect, the present invention refers to an ammunition case comprising a polymeric body, a head insert provided with a head ring, a fuze pocket and at least one event hole, said ammunition case comprises the head insert provided with a crown in its upper portion, and comprises an external fixation ring fitted into a recessed lower portion of the polymeric body and joined with the head insert, said union of the external fixation ring with said metal insert is provided by means of the shaped crown mechanically inside the lower portion of the polymeric body.
[41 ], Em um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um processo de fabricação do estojo de munição, dito estojo de munição sendo tal como ora descrito na presente invenção, e dito processo compreendendo as seguintes etapas: [41], In a second aspect, the present invention refers to a process for manufacturing the ammunition case, said ammunition case being as described in the present invention, and said process comprising the following steps:
(A) fabricação do corpo polimérico; (A) manufacture of the polymeric body;
(B) fabricação do anel de fixação externo e do inserto de cabeça; (B) fabrication of the external fixation ring and the head insert;
(C) montagem do anel de fixação externo junto ao corpo polimérico, em que o corpo polimérico é inserido em um dispositivo de posicionamento e o anel de fixação externo é movido por uma prensa até sua posição final; (C) assembly of the external fixation ring next to the polymeric body, in which the polymeric body is inserted in a positioning device and the external fixation ring is moved by a press to its final position;
(D) montagem do inserto de cabeça no corpo polimérico compreendendo o anel de fixação externo montado conforme etapa, em que a prensa move o inserto de cabeça até sua posição final; e (D) assembly of the head insert in the polymeric body comprising the external fixation ring assembled according to the step, in which the press moves the head insert to its final position; It is
(E) conformação da coroa do inserto de cabeça contra o anel de fixação externo por meio de um punção; e obtenção do estojo de munição. (E) forming the crown of the head insert against the external fixation ring by means of a punch; and obtaining the ammo kit.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[42]. A fim de que a invenção seja plenamente compreendida e levada à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será descrita de forma clara, concisa e suficiente, tendo como base os desenhos anexos, que a ilustra e subsidia: [42]. In order for the invention to be fully understood and put into practice by any technician in this technological sector, it will be described in a clear, concise and sufficient manner, based on the attached drawings, which illustrate and support it:
Figura 1 representa uma vista em perspectiva explodida do estojo de munição; Figure 1 represents an exploded perspective view of the ammunition case;
Figura 2 representa uma vista frontal em corte do estojo de munição; Figure 2 represents a front sectional view of the ammunition case;
Figura 3 representa uma vista frontal em corte detalhando o inserto de cabeça montado no corpo; Figure 3 represents a front sectional view detailing the head insert mounted on the body;
Figura 4 representa uma vista frontal em corte detalhando o inserto de cabeça; Figure 4 represents a front view in section detailing the head insert;
Figura 5 representa uma perspectiva detalhando o inserto de cabeça; Figure 5 represents a perspective detailing the head insert;
Figura 6 representa um diagrama esquemático de um exemplo de processo de produção do estojo de munição. Figure 6 represents a schematic diagram of an example of an ammunition case production process.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[43], Em um primeiro aspecto, a presente invenção se refere a um estojo de munição (17), conforme demonstrado nas figuras 1 e 2, compreendendo um corpo polimérico (1 ), um inserto de cabeça (3) dotado de um aro de cabeça (8), um bolso de espoleta (11 ) e pelo menos um furo de evento, sendo que dito estojo de munição (17) compreende o inserto de cabeça (3) dotado de uma coroa (4) em sua porção superior, e compreende um anel de fixação externo (2) encaixado em uma porção inferior rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ) e unido com o inserto de cabeça (3), sendo que dita união do anel de fixação externo (2) com dito inserto metálico (3) é provida por meio da coroa (4) conformada mecanicamente no interior da porção inferior do corpo polimérico (1 ). [43], In a first aspect, the present invention refers to an ammunition case (17), as shown in figures 1 and 2, comprising a polymeric body (1), a head insert (3) equipped with a rim head (8), a fuse pocket (11) and at least one event hole, said ammunition case (17) comprising the head insert (3) provided with a crown (4) in its upper portion, and comprises an external fastening ring (2) fitted into a recessed lower portion (5) of the polymeric body (1) and joined to the head insert (3), said union of the fastening ring external fixation (2) with said metal insert (3) is provided by means of the crown (4) mechanically shaped inside the lower portion of the polymeric body (1).
[44], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, a coroa (4) compreende uma superfície externa corrugada (16) montada no interior da porção inferior do corpo polimérico (1 ) e o anel de fixação externo (2) compreende uma superfície interna corrugada (18) envolvendo a porção rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ). [44], In a non-restrictive embodiment of the present invention, the crown (4) comprises a corrugated external surface (16) mounted inside the lower portion of the polymeric body (1) and the external fixation ring (2) comprises a surface internal corrugated (18) surrounding the recessed portion (5) of the polymeric body (1).
[45], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o corpo polimérico (1 ) compreende uma extremidade dianteira (1A) ligada com uma extremidade posterior (1 B) por meio de uma porção de cone (9), dita extremidade posterior (1 B) compreendendo a porção inferior rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ). [45], In a non-restrictive embodiment of the present invention, the polymeric body (1) comprises a front end (1A) connected with a rear end (1B) by means of a cone portion (9), said rear end ( 1B) comprising the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1).
[46], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o inserto de cabeça (3) compreende, acima do pelo menos um furo de evento, uma forma curvilínea seguida de uma porção cônica da coroa (4), cuja superfície externa corrugada (16) é envolvida pela porção inferior rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ).Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o inserto de cabeça (3) é uma liga metálica endurecível por precipitação, o anel de fixação externo (2) é um material metálico selecionado do grupo compreendendo ligas de latão, aço ou alumínio, preferencialmente aços de baixa liga 2200, 2700, 4605, 316L, 420, 430L, 17-4, 17-4PH, 17-7, F15, Fe-3% Si, Fe-50% Ni e Fe- 50% Co. Além disso às composições de metal específicas podem incluir designações comerciais comuns, por exemplo, C-0000 Cobre e Ligas de Cobre; ligas de cobre; CNZP- 1816 Cobre e ligas de cobre; CT-1000 Cobre e Ligas de Cobre; Cobre CZ-1000 e ligas de cobre; Cobre CZ-2000 e ligas de cobre; Cobre CZ-3000 e ligas de cobre; Cobre CZP- 1002 e ligas de cobre; CZP-2002 Cobre e ligas de cobre; Cobre CZP-3002 e ligas de cobre; F-0000 Ferro e Aço Carbono; F-0000-K; F-0005 Ferro e aço carbono; FC-0200 Ferro-Cobre e Aço Cobre; FC-0205 Ferro-Cobre e Aço Cobre; FC-0208 Ferro-Cobre e Aço Cobre; FC-0505 Ferro-Cobre e Aço Cobre; FC-0508 Ferro-Cobre e Aço Cobre; FC- 0808 Ferro-Cobre e Aço Cobre; FC-1000 Ferro-Cobre e Aço Cobre; FD-0200 Aço com Liga por Difusão; FD-0205 Aço Ligado por Difusão; FD-0208 Aço com Liga por Difusão; FD-0400 Aço Ligado por Difusão; FD-0405 Aço Ligado por Difusão; FD-0408 Aço Ligado por Difusão; FF-0000 Ligas magnéticas suaves; FL-4005 Aço Pré-ligado; FL-4205 Aço Pré-ligado; FL-4400 Aço Pré-ligado; FL-4405 Aço Pré-ligado; FL-4605 Aço Pré-ligado; FL-4805 Aço Pré-ligado; FL-48105 Aço Pré-ligado; FL-4905 Aço Pré-ligado; FL-5208 Aço Pré-ligado; FL-5305 Aço Pré-ligado; FLC-4608 Aço endurecido por sinterização; FLC- 4805 aço sinterizado; FLC-48108 Aço temperado por sinterização; FLC-4908 Aço endurecido por sinterização; FLC2-4808 Aço endurecido por sinterização; FLDN2-4908 Aço com Liga por Difusão; FLDN4C2-4905 Aço ligado por difusão; FLN-4205 Steel; FLN- 48108 Aço endurecido por sinterização; FLN2-4400; FLN2-4405 Steel; FLN2-4408 Aço endurecido por sinterização; FLN2C-4005; FLN4-4400; FLN4-4405 aço híbrido de baixa liga; FLN4-4408 Aço temperado por sinterização; FLN4C-4005; FLN6-4405; FLN6-4408 Aço endurecido por sinterização; FLNC-4405; FLNC-4408 Aço endurecido por sinterização; FN-0200 Ferro-Níquel e Níquel Aço; FN-0205 Ferro-Níquel e Níquel Aço; FN-0208 Ferro-Níquel e Níquel Aço; FN-0405 Ferro-Níquel e Níquel Aço; FN-0408 Ferro- Níquel e Níquel Aço; FN-5000 Ligas magnéticas macias; FS-0300 Ligas magnéticas macias; Ferro e aço infiltrados com cobre FX-1000; Ferro e aço infiltrados com cobre FX- 1005; FX-1008 Ferro e Aço Infiltrados com Cobre; Ferro e aço infiltrados com cobre FX- 2000; FX-2005 Ferro e Aço Infiltrados com Cobre; FX-2008 Ferro e Aço Infiltrados com Cobre; Ligas magnéticas macias FY-4500; Ligas magnéticas macias FY-8000; P / F- 1020 Aço Carbono PF; P / F-1040 Aço Carbono PF; P / F-1060 Aço Carbono PF; P / F- 10C40 Cobre Aço PF; P / F-10050 Cobre Aço PF; P / F-10060 Cobre Aço PF; P / F-1140 Aço Carbono PF; P / F-1160 Aço Carbono PF; P / F-11 C40 Aço Cobre PF; P / F-11050 Aço Cobre PF; P / F-11060 Aço Cobre PF; P / F-4220 Liga Baixa P / F-42XX Aço PF; P / F-4240 Liga Baixa P / F-42XX Aço PF; P / F-4260 Liga Baixa P / F-42XX Aço PF; P / F- 4620 Liga Baixa P / F-46XX Aço PF; P / F-4640 Liga Baixa P / F-46XX Aço PF; P / F- 4660 Liga Baixa P / F-46XX Aço PF; P / F-4680 Liga Baixa P / F-46XX Aço PF; SS-303L Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-303N1 Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-303N2 Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-304H Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-304L Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-304N1 Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-304N2 Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-316H Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-316L Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-316N1 Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-316N2 Aço Inoxidável — Liga Série 300; SS-409L Aço Inoxidável — Liga Série 400; SS-409LE Aço Inoxidável — Liga Série 400; Aço inoxidável SS-410 - liga da série 400; SS-410L Aço Inoxidável - Liga Série 400; SS-430L Aço Inoxidável — Liga Série 400; SS-430N2 aço inoxidável - liga da série 400; SS-434L Aço Inoxidável — Liga Série 400; SS-434LCb Aço Inoxidável - Liga da Série 400; e SS-434N2 aço inoxidável - liga da série 400. As ligas de titânio que podem ser usadas nesta invenção incluem qualquer liga ou liga modificada conhecida, incluindo titânio graus 5-38 e mais especificamente titânio graus 5, 9, 18, 19, 20, 21 , 23, 24, 25, 28, 29, 35, 36 ou 38. Graus 5, 23, 24, 25, 29, 35 ou 36 recozidos ou envelhecidos; Graus 9, 18, 28 ou 38 trabalhados a frio e aliviados de tensão ou recozidos; Graus 9, 18, 23, 28 ou 29 condição beta transformada; e Graus 19, 20 ou 21 tratados com solução ou tratados com solução e envelhecidos. Grau 5, também conhecido como TÍ6AI4V, TÍ-6AI-4V ou Ti 6-4, é a liga mais comumente usada. Tem uma composição química de 6% de alumínio, 4% de vanádio, 0,25% (máximo) de ferro, 0,2% (máximo) de oxigênio e o restante de titânio. Uma modalidade inclui uma composição com 3-12% de alumínio, 2-8% de vanádio, 0,1 -0,75% de ferro, 0,1 -0, 5% de oxigênio e o restante titânio. Mais especificamente, cerca de 6% de alumínio, cerca de 4% de vanádio, cerca de 0,25% de ferro, cerca de 0,2% de oxigênio e o restante titânio. Por exemplo, uma composição de Ti pode incluir 10 a 35% de Cr, 0,05 a 15% de Al, 0,05 a 2% de Ti, 0,05 a 2% de Y2O5, com o equilíbrio sendo Fe, Ni ou Co, ou uma liga consistindo em 20 ± 1 ,0% Cr, 4,5 ± 0,5% Al, 0,5 ± 0,1 % Y2O5 ou ThO2, com o equilíbrio sendo Fe. Exemplos de metais para uso na presente invenção incluem, mas não estão limitados a: aço inoxidável, incluindo aço inoxidável martensítico e austenítico, ligas de aço, ligas de tungsténio, ligas magnéticas macias, como ferro, ferro-silício, aço elétrico, ferro-níquel (50Ni -50F3), ligas de baixa expansão térmica ou combinações das mesmas. Em uma modalidade, o metal em pó é uma mistura de aço inoxidável, latão e liga de tungsténio. O aço inoxidável utilizado na presente invenção pode ser quaisquer aços carbono série 1 , aços níquel série 2, aços níquel-cromo da série 3, aços molibdênio série 4, aços cromo série, aços cromo-vanádio da série 6, aços tungsténio série 7, 8 aços série níquel-cromo- molibdênio ou aços silício-manganês série 9, por exemplo, 102, 174, 201 , 202, 300, 302, 303, 304, 308, 309, 316, 316L, 316TÍ, 321 , 405, 408, 409, 410, 416, 420, 430, 439, 440, 446 ou 601 -665 de aço inoxidável. Em outra concretização, o material usado por ser; SAE: 409, 410, 430, 440A, 440B, 440C, 440F, 410, 416, 420, 420F, 430F, 431 , 630 (17 -4 aço inoxidável), 301 , 301 LN, 304, 304L, 304L, 304LN, 304H, 305, 310, 3105, 316, 316LN, 316L, 316L, 316L, 316TÍ, 316LN, 317L, 321 , 321 H, 2304, 2205, J405, 904L, 254SMO, 620Ni, 718Ni, 920 ou super cromo. [46], In a non-restrictive embodiment of the present invention, the head insert (3) comprises, above the at least one event hole, a curvilinear shape followed by a conical portion of the crown (4), whose outer surface is corrugated ( 16) is surrounded by the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1). In a non-restrictive embodiment of the present invention, the head insert (3) is a precipitation-hardenable metallic alloy, the external fixation ring (2) is a metallic material selected from the group comprising alloys of brass, steel or aluminum, preferably low alloy steels 2200, 2700, 4605, 316L, 420, 430L, 17-4, 17-4PH, 17-7, F15, Fe-3 % Si, Fe-50% Ni and Fe-50% Co. In addition to specific metal compositions may include common trade names, for example, C-0000 Copper and Copper Alloys; copper alloys; CNZP-1816 Copper and copper alloys; CT-1000 Copper and Copper Alloys; CZ-1000 copper and copper alloys; CZ-2000 copper and copper alloys; CZ-3000 Copper and Copper Alloys; CZP-1002 copper and copper alloys; CZP-2002 Copper and copper alloys; CZP-3002 Copper and Copper Alloys; F-0000 Iron and Carbon Steel; F-0000-K; F-0005 Iron and carbon steel; FC-0200 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0205 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0208 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0505 Iron-Copper and Copper Steel; FC-0508 Iron-Copper and Copper Steel; FC- 0808 Iron-Copper and Copper Steel; FC-1000 Iron-Copper and Copper Steel; FD-0200 Diffusion Alloy Steel; FD-0205 Diffusion Alloyed Steel; FD-0208 Diffusion Alloy Steel; FD-0400 Diffusion Alloyed Steel; FD-0405 Diffusion Alloyed Steel; FD-0408 Diffusion Alloyed Steel; FF-0000 Soft Magnetic Alloys; FL-4005 Prealloyed Steel; FL-4205 Prealloyed Steel; FL-4400 Pre-alloyed Steel; FL-4405 Prealloyed Steel; FL-4605 Prealloyed Steel; FL-4805 Prealloyed Steel; FL-48105 Pre-alloyed Steel; FL-4905 Prealloyed Steel; FL-5208 Prealloyed Steel; FL-5305 Prealloyed Steel; FLC-4608 Sinter Hardened Steel; FLC-4805 sintered steel; FLC-48108 Sinter Hardened Steel; FLC-4908 Steel hardened by sintering; FLC2-4808 Sinter Hardened Steel; FLDN2-4908 Diffusion Alloy Steel; FLDN4C2-4905 Diffusion-alloyed steel; FLN-4205 Steel; FLN- 48108 Sinter hardened steel; FLN2-4400; FLN2-4405 Steel; FLN2-4408 Sinter Hardened Steel; FLN2C-4005; FLN4-4400; FLN4-4405 low alloy hybrid steel; FLN4-4408 Sinter Hardened Steel; FLN4C-4005; FLN6-4405; FLN6-4408 Sinter Hardened Steel; FLNC-4405; FLNC-4408 Sinter Hardened Steel; FN-0200 Iron-Nickel and Nickel Steel; FN-0205 Iron-Nickel and Nickel Steel; FN-0208 Iron-Nickel and Nickel Steel; FN-0405 Iron-Nickel and Nickel Steel; FN-0408 Iron-Nickel and Nickel Steel; FN-5000 Soft Magnetic Alloys; FS-0300 Soft Magnetic Alloys; Iron and steel infiltrated with copper FX-1000; Iron and steel infiltrated with copper FX-1005; FX-1008 Iron and Steel Infiltrated with Copper; Iron and steel infiltrated with copper FX-2000; FX-2005 Iron and Steel Infiltrated with Copper; FX-2008 Iron and Steel Infiltrated with Copper; FY-4500 Soft Magnetic Alloys; FY-8000 Soft Magnetic Alloys; P / F- 1020 Carbon Steel PF; P / F-1040 Carbon Steel PF; P / F-1060 Carbon Steel PF; P / F- 10C40 Copper Steel PF; P / F-10050 Copper Steel PF; P / F-10060 Copper Steel PF; P / F-1140 Carbon Steel PF; P / F-1160 Carbon Steel PF; P / F-11 C40 Steel Copper PF; P / F-11050 Steel Copper PF; P / F-11060 Steel Copper PF; P / F-4220 Low Alloy P / F-42XX Steel PF; P / F-4240 Low Alloy P / F-42XX Steel PF; P / F-4260 Low Alloy P / F-42XX Steel PF; P / F-4620 Low Alloy P / F-46XX Steel PF; P / F-4640 Low Alloy P / F-46XX Steel PF; P / F-4660 Low Alloy P / F-46XX Steel PF; P / F-4680 Low Alloy P / F-46XX Steel PF; SS-303L Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-303N1 Stainless Steel — Alloy Series 300; SS-303N2 Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-304H Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-304L Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-304N1 Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-304N2 Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-316H Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-316L Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-316N1 Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-316N2 Stainless Steel — Series 300 Alloy; SS-409L Stainless Steel — 400 Series Alloy; SS-409LE Stainless Steel — 400 Series Alloy; SS-410 stainless steel - 400 series alloy; SS-410L Stainless Steel - Alloy Series 400; SS-430L Stainless Steel — 400 Series Alloy; SS-430N2 stainless steel - 400 series alloy; SS-434L Stainless Steel — 400 Series Alloy; SS-434LCb Stainless Steel - 400 Series Alloy; and SS-434N2 stainless steel - 400 series alloy. Titanium alloys that may be used in this invention include any known alloy or modified alloy, including titanium grades 5-38 and more specifically titanium grades 5, 9, 18, 19, 20 , 21, 23, 24, 25, 28, 29, 35, 36 or 38. Grades 5, 23, 24, 25, 29, 35 or 36 annealed or aged; Grade 9, 18, 28 or 38 cold worked and stress relieved or annealed; Grade 9, 18, 23, 28 or 29 transformed beta condition; and Grades 19, 20 or 21 solution-treated or solution-treated and aged. Grade 5, also known as TÍ6AI4V, TÍ-6AI-4V or Ti 6-4, is the most commonly used alloy. It has a chemical composition of 6% aluminum, 4% vanadium, 0.25% (maximum) iron, 0.2% (maximum) oxygen and the remainder titanium. One embodiment includes a composition with 3-12% aluminum, 2-8% vanadium, 0.1-0.75% iron, 0.1-0.5% oxygen, and the remainder titanium. More specifically, about 6% aluminum, about 4% vanadium, about 0.25% iron, about 0.2% oxygen, and the rest titanium. For example, a Ti composition may include 10 to 35% Cr, 0.05 to 15% Al, 0.05 to 2% Ti, 0.05 to 2% Y2O5, with the balance being Fe, Ni or Co, or an alloy consisting of 20 ± 1.0% Cr, 4.5 ± 0.5% Al, 0.5 ± 0.1% Y2O5 or ThO2, with the balance being Fe. Examples of metals for use in the present invention include, but are not limited to: stainless steel, including martensitic and austenitic stainless steel, steel alloys, tungsten alloys, soft magnetic alloys such as iron, ferrosilicon, electrical steel, ferrous nickel (50Ni -50F3), low thermal expansion alloys or combinations thereof. In one embodiment, the powdered metal is a mixture of stainless steel, brass and tungsten alloy. The stainless steel used in the present invention can be any series 1 carbon steels, series 2 nickel steels, series 3 nickel-chromium steels, series 4 molybdenum steels, series chromium steels, series 6 chrome-vanadium steels, series 7 tungsten steels, 8 series nickel-chromium-molybdenum steels or 9 series silicon-manganese steels, e.g. 102, 174, 201, 202, 300, 302, 303, 304, 308, 309, 316, 316L, 316TÍ, 321, 405, 408 , 409, 410, 416, 420, 430, 439, 440, 446 or 601 -665 stainless steel. In another embodiment, the material used may be; SAE: 409, 410, 430, 440A, 440B, 440C, 440F, 410, 416, 420, 420F, 430F, 431 , 630 (17 -4 stainless steel), 301 , 301 LN, 304, 304L, 304L, 304L No, 304H, 305, 310, 3105, 316, 316LN, 316L, 316L, 316L, 316TÍ, 316LN, 317L, 321 , 321H, 2304, 2205, J405, 904L, 254SMO, 620Ni, 718Ni, 920 or super chrome.
[47], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o corpo polimérico (1 ) é um material polimérico selecionado do grupo compreendendo o pré-polímero de poliuretano, celulose, fluoropolímero, elastômero de liga interpolímero de etileno, etileno vinil acetato, náilon, poliéterimida, elastômero de poliéster, poliéster sulfona, polifenilamida, polipropileno, fluoreto de polivinilideno ou elastômero de poliureia termoendurecível, acrílicos, homopolímeros, acetatos, copolímeros, acrilonitrila- butadineno-estireno, fluoro polímeros termoplásticos, inômeros, poliamidas, poliamida- imidas, poliacrilatos, poliacrilatos, poliacrilatos, poliacrilatos policarbonatos, polibutileno, tereftalatos, imidas de poliéter, sulfonas polier, poliimidas termoplásticas, poliuretanos termoplásticos, sulfuretos de polifenileno, polietileno, polipropileno, polisulfonas, polyvinylchlorides, acrilonitrilos estireno, poliestirenos, polifenileno, misturas de éter, estireno anidridos maleico, policarbonatos, alilos, aminos, cianatos , epóxis, fenólicos, poliésteres insaturados, bismaleimidas, poliuretanos, silicones, vinilésteres, híbridos de uretano, polifenilsulfonas, copolímeros de polifenilsulfonas com polietersulfonas ou polissulfonas, copolímeros de polifenilsulfonas com siloxanos, misturas de polifenilsulfonas com polifenilsulfonas com polietersulfonas ou polissulfonas, copolímeros de polifenilsulfonas com siloxanos, misturas de polifenilsulfonas de polifenilsulfonas com copolímeros de polifenilsulfonas e copolimidas de polifenilsulfonas com siloxanos, misturas de polifenilsulfonas e copolimidas de polifenilsulfonas, polissiloxanos, ou misturas de poliéterimidas e copolímeros de poli (eterimida-siloxano), preferencialmente o grupo das polisulfonas. [47], In a non-restrictive embodiment of the present invention, the polymeric body (1) is a polymeric material selected from the group comprising polyurethane prepolymer, cellulose, fluoropolymer, ethylene interpolymer alloy elastomer, ethylene vinyl acetate, nylon , polyetherimide, polyester elastomer, polyester sulfone, polyphenylamide, polypropylene, polyvinylidene fluoride or thermosetting polyurea elastomer, acrylics, homopolymers, acetates, copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene, thermoplastic fluoropolymers, inomers, polyamides, polyamide-imides, polyacrylates , polyacrylates, polyacrylates, polyacrylates, polycarbonates, polybutylene, terephthalates, polyether imides, polyether sulfones, thermoplastic polyimides, thermoplastic polyurethanes, polyphenylene sulfides, polyethylene, polypropylene, polysulfones, polyvinylchlorides, styrene acrylonitriles, polystyrenes, polyphenylene, ether mixtures, styrene maleic anhydrides, polycarbonates, allyls, aminos, cyanates, epoxies, phenolics, unsaturated polyesters, bismaleimides, polyurethanes, silicones, vinylesters, urethane hybrids, polyphenylsulfones, copolymers of polyphenylsulfones with polyethersulfones or polysulfones, copolymers of polyphenylsulfones with siloxanes, blends of polyphenylsulfones with polyphenylsulfones with polyethersulfones or polysulfones, polyphenyl copolymers sulfones with siloxanes , mixtures of polyphenylsulfones of polyphenylsulfones with copolymers of polyphenylsulfones and copolymers of polyphenylsulfones with siloxanes, mixtures of polyphenylsulfones and copolymides of polyphenylsulfones, polysiloxanes, or mixtures of polyetherimides and copolymers of poly(etherimide-siloxane), preferably the group of polysulfones.
[48], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, a liga metálica endurecível por precipitação é escolhida dentre ligas de alumínio. [48], In a non-restrictive embodiment of the present invention, the metal alloy hardenable by precipitation is chosen from aluminum alloys.
[49], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o pelo menos um furo de evento é um furo de evento (12). [49], In a non-restrictive embodiment of the present invention, the at least one event hole is an event hole (12).
[50], Em uma modalidade da presente invenção, o estojo de munição (17) é isento de quaisquer materiais adesivos para fixação dos componentes entre si, tais como o corpo polimérico (1 ), o anel de fixação externo (2) ou o inserto de cabeça (3). A eliminação de materiais adesivos se deve, principalmente, à construtividade do estojo de munição (17) com seus referidos componentes, bem como ao processo de fabricação de estojo (17), tal como ora descrito. Ao desenvolver o estojo de munição (17) e seu respectivo processo de fabricação, os inventores descobriram que a utilização de qualquer material adesivo para colagem dos referidos componentes é desnecessária, favorecendo a obtenção de um estojo de munição (17) mais robusto mecanicamente. As tecnologias do estado da técnica, por exemplo, fazem uso de materiais adesivos para colagem de seus componentes, prejudicando a qualidade do produto final, tal como a resistência mecânica durante o disparo da munição. [50], In one embodiment of the present invention, the ammunition case (17) is free of any adhesive materials for fixing the components together, such as the polymeric body (1), the external fixation ring (2) or the head insert (3). The elimination of adhesive materials is mainly due to the constructiveness of the ammunition case (17) with its referred components, as well as to the case manufacturing process (17), as described herein. When developing the ammunition case (17) and its respective manufacturing process, the inventors discovered that the use of any adhesive material for bonding said components is unnecessary, favoring the achievement of an ammunition case (17) that is more mechanically robust. State-of-the-art technologies, for example, make use of adhesive materials to bond their components, impairing the quality of the final product, such as mechanical resistance during ammunition firing.
[51 ], O corpo polimérico (1 ) tem a função de abrigar o projétil no extremo de menor diâmetro conformado pela extremidade dianteira (1 A). Nesta região as folgas entre cano e o estojo de munição (17) são maiores para facilitar o carregamento na arma, e, portanto, no momento do disparo o material do estojo de munição (17) precisa ser complacente e se deformar radialmente sem romper, se apoiando no cano do armamento. Essa deformação também tem a função de vedar a câmara de combustão, para que os gases não retomem para trás pelas folgas entre o corpo polimérico (1 ) e o cano do armamento. [51 ], The polymeric body (1 ) has the function of housing the projectile at the end of the smallest diameter formed by the front end (1 A). In this region, the clearances between the barrel and the ammunition case (17) are greater to facilitate loading into the weapon, and therefore, at the time of firing, the ammunition case material (17) needs to be compliant and deform radially without breaking, leaning on the pipe weaponry. This deformation also has the function of sealing the combustion chamber, so that the gases do not return backwards through the gaps between the polymeric body (1) and the armament barrel.
[52], Por esta razão é possível construir o estojo de munição (17) usando material polimérico na seção frontal da munição, isto é, no corpo polimérico (1 ) como um todo, porém, o mesmo não pode ser dito para a região da cabeça, dita região de cabeça compreendendo o inserto de cabeça (3) e o anel de fixação externo (2). [52], For this reason it is possible to build the ammunition case (17) using polymeric material in the frontal section of the ammunition, that is, in the polymeric body (1) as a whole, however, the same cannot be said for the region of the head, said head region comprising the head insert (3) and the external fixation ring (2).
[53], Neste outro extremo, parte da munição, que compreende o estojo de munição (17), está fora do cano da arma e não conta com o suporte radial do armamento para suportar as pressões do explosivo, e, por essa razão, um componente metálico é necessário. A função do inserto de cabeça (3) é justamente prover essa resistência mecânica, pois materiais metálicos conseguem alcançar tensões de escoamento acima de 500 MPa, valor necessário para suportar as pressões internas de munições militares, por exemplo. [53], At this other extreme, part of the ammunition, which comprises the ammunition case (17), is outside the barrel of the weapon and does not have the radial support of the armament to withstand the pressures of the explosive, and, for this reason, a metallic component is required. The function of the head insert (3) is precisely to provide this mechanical resistance, as metallic materials can reach yield stresses above 500 MPa, a value necessary to withstand the internal pressures of military ammunition, for example.
[54], Auxiliado pelas figuras 3 a 5, a geometria do inserto de cabeça (3) permite a montagem de uma espoleta no bolso de espoleta (11 ) e permite ser carregado e extraído do cano da forma convencional pelo aro da cabeça (8). O inserto de cabeça (3) possui um furo central chamado de furo do evento (12), tal como ora mencionado, por onde a chama da espoleta se comunica com o interior da munição. O interior do inserto de cabeça (3), acima do furo do evento (12), tem uma forma curvilínea como a tampa de um vaso de pressão para dissipar de forma homogênea os esforços da expansão dos gases. Acima do fundo interno da cabeça, uma porção cônica, ora denominada na presente invenção como coroa (4), apresenta a superfície externa corrugada (16) para formar uma união com a sua contraparte metálica do anel de fixação externo (2), restringindo o movimento da porção inferior rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ) quando conformada. Essa superfície externa corrugada (16) da coroa (4), é vista nas imagens com quatro picos e três vales entre estes picos, mas pode ter uma quantidade maior ou menor de picos, caso os esforços de extração do estojo de munição (17) permitam reduzir este número. Inevitavelmente o mínimo de um pico é necessário para o acoplamento ocorra. [54], Aided by figures 3 to 5, the geometry of the head insert (3) allows the assembly of a fuze in the fuze pocket (11 ) and allows it to be loaded and extracted from the barrel in the conventional way by the head ring (8 ). The head insert (3) has a central hole called the event hole (12), as mentioned above, through which the fuze flame communicates with the interior of the ammunition. The inside of the head insert (3), above the event hole (12), has a curvilinear shape like the lid of a pressure vessel to homogeneously dissipate the efforts of gas expansion. Above the inner bottom of the head, a conical portion, now called crown (4) in the present invention, presents the corrugated external surface (16) to form a union with its metallic counterpart of the external fixation ring (2), restricting the movement of the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1) when formed. This corrugated outer surface (16) of the crown (4) is seen in the images with four peaks and three valleys between these peaks, but it may have a greater or lesser amount of peaks, if the efforts to extract the ammunition case (17) allow this number to be reduced. Inevitably a minimum of one peak is required for coupling to occur.
[55], A diferença do invento para o estado da técnica inicia-se no fato de que o inserto de cabeça (3) não segue o dimensional convencional de uma munição, pois compreende a coroa (4) com a superfície externa corrugada (16), onde ocorre o acoplamento entre a coroa (4) e o corpo polimérico (1 ). Esta coroa (4) é dimensionada de forma que durante a conformação seja flexível, usando o tratamento de solubilização, para que seja capaz de prender o corpo polimérico (1 ) contra a superfície interna corrugada (18) do anel de fixação (2), formando assim o estojo da munição. [55], The difference between the invention and the state of the art begins with the fact that the head insert (3) does not follow the conventional dimensions of ammunition, as it comprises the crown (4) with the corrugated external surface (16 ), where the coupling between the crown (4) and the polymeric body (1) occurs. This crown (4) is dimensioned in such a way that during the conformation is flexible, using the solubilization treatment, so that it is able to fasten the polymeric body (1) against the corrugated internal surface (18) of the fixation ring (2), thus forming the ammunition case.
[56], Por último, o anel de fixação externo (2) tem a função de manter o dimensional do estojo de munição (17) quando ocorre a conformação da coroa (4), pois sem o anel de fixação externo (2) a lateral do corpo polimérico (1 ) ficaria amassada, de dentro para fora, pela coroa (4) do inserto de cabeça (3). Outra função do anel de fixação externo (2) é transferir os esforços longitudinais do corpo polimérico (1 ) para o inserto de cabeça (3), pelas seções retas (13) e (14) que fazem interface entre o corpo polimérico (1 ) e o inserto de cabeça (3). No momento do disparo, o anel de fixação externo (2) ajuda no retomo elástico do conjunto montado, quando a pressão do propelente cessa, evitando que o estojo de munição (17) fique preso dentro da câmara da arma. [56], Finally, the external fixation ring (2) has the function of maintaining the dimensional of the ammunition case (17) when the crown (4) is formed, because without the external fixation ring (2) the side of the polymer body (1) would be crushed, from the inside out, by the crown (4) of the head insert (3). Another function of the external fixation ring (2) is to transfer the longitudinal efforts of the polymeric body (1) to the head insert (3), through the straight sections (13) and (14) that interface between the polymeric body (1) and the head insert (3). At the moment of shooting, the external fixation ring (2) helps in the elastic recoil of the assembled assembly, when the propellant pressure ceases, preventing the ammunition case (17) from being trapped inside the weapon's chamber.
[57], Em um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um processo de fabricação de estojo de munição (17), dito estojo de munição (17) sendo tal como ora descrito na presente invenção, e dito processo compreendendo as seguintes etapas, fazendo referência à figura 6: [57], In a second aspect, the present invention relates to a process for manufacturing an ammunition case (17), said ammunition case (17) being as described in the present invention, and said process comprising the following steps , referring to figure 6:
(A) fabricação do corpo polimérico (1 ); (A) manufacture of the polymeric body (1);
(B) fabricação do anel de fixação externo (2) e do inserto de cabeça (3); (B) manufacture of the external fixation ring (2) and the head insert (3);
(C) montagem do anel de fixação externo (2) junto ao corpo polimérico (1 ), em que o corpo polimérico (1 ) é inserido em um dispositivo de posicionamento (15) e o anel de fixação externo (2) é movido por uma prensa (6) até sua posição final; (C) assembly of the external fixation ring (2) next to the polymeric body (1), in which the polymeric body (1) is inserted in a positioning device (15) and the external fixation ring (2) is moved by a press (6) to its final position;
(D) montagem do inserto de cabeça (3) no corpo polimérico (1 ) compreendendo o anel de fixação externo (2) montado conforme etapa (C), em que a prensa (6) move o inserto de cabeça (3) até sua posição final; e (D) assembly of the head insert (3) in the polymeric body (1) comprising the external fixation ring (2) assembled according to step (C), in which the press (6) moves the head insert (3) to its final position; It is
(E) conformação da coroa (4) do inserto de cabeça (3) contra o anel de fixação externo (2) por meio de um punção (7); e obtenção do estojo de munição (17). (E) conformation of the crown (4) of the head insert (3) against the external fixation ring (2) by means of a punch (7); and obtaining the ammunition kit (17).
[58], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, na etapa (A) - não ilustrada no fluxograma da figura 6 - o corpo polimérico (1 ) é fabricado por métodos de fabricação selecionados dentre moldagem por injeção, usinagem, extrusão, sopro, rotomoldagem, envasamento de resina termorrígida ou manufatura aditiva, preferencialmente moldagem por injeção. Mais especificamente, apesar de a moldagem por injeção ser o método preferido para fabricação do corpo polimérico (1 ), este pode alternativamente ser fabricado por usinagem de um semiacabado como barra ou tubo, por exemplo. [59], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, na etapa (B) - não ilustrada no fluxograma da figura 6 - o anel de fixação externo (2) e o inserto de cabeça (3) compreendendo a coroa (4) são fabricados por métodos de fabricação selecionados dentre métodos de conformação mecânica, usinagem, manufatura aditiva, sinterização, fundição ou injeção de metais. [58], In a non-restrictive embodiment of the present invention, in step (A) - not illustrated in the flowchart of figure 6 - the polymeric body (1) is manufactured by manufacturing methods selected from injection molding, machining, extrusion, blowing , rotational molding, thermosetting resin potting or additive manufacturing, preferably injection molding. More specifically, although injection molding is the preferred method for manufacturing the polymeric body (1), it can alternatively be manufactured by machining a semi-finished product such as a bar or tube, for example. [59], In a non-restrictive embodiment of the present invention, in step (B) - not illustrated in the flowchart of figure 6 - the external fixation ring (2) and the head insert (3) comprising the crown (4) are manufactured by manufacturing methods selected from mechanical forming, machining, additive manufacturing, sintering, casting or metal injection.
[60], Ainda com relação à etapa (B), o anel de fixação externo (2) e o inserto de cabeça (3) podem ser alternativamente fabricados usando qualquer um dos métodos disponíveis para produzir componentes em ligas de alumínio das famílias 2xxx, 6xxx, 7xxx e 8xxx como, por exemplo, conformação mecânica, usinagem, manufatura aditiva, sinterização ou até métodos de fundição, como injeção de alumínio fundido. [60], Still regarding step (B), the external fixation ring (2) and the head insert (3) can alternatively be manufactured using any of the methods available to produce components in aluminum alloys of the 2xxx families, 6xxx, 7xxx and 8xxx such as machine forming, machining, additive manufacturing, sintering or even casting methods such as diecast aluminum injection.
[61 ], Ainda com relação à etapa (B), e em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o anel de fixação externo (2) e o inserto de cabeça (3) são fabricados por usinagem, mais especificamente, torneamento. Apesar de o torneamento ser preferencial, o anel de fixação externo (2) e o inserto metálico podem ser alternativamente fabricados por manufatura aditiva ou sinterização. [61], Still regarding step (B), and in a non-restrictive embodiment of the present invention, the external fixation ring (2) and the head insert (3) are manufactured by machining, more specifically, turning. Although turning is preferred, the external clamping ring (2) and the metallic insert can alternatively be manufactured by additive manufacturing or sintering.
[62], Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o processo de fabricação de estojo de munição (17) adicionalmente compreende uma etapa (C1 ), posterior à etapa (B), e paralela ou anterior à etapa (C), dita etapa (C1 ) compreendendo o envio do inserto de cabeça (3) para um processo de tratamento térmico de solubilização (não ilustrado no fluxograma), dito processo de solubilização ocorrendo em um forno a temperaturas selecionadas da faixa entre 480°C a 600°C, e em um período variando de 2 a 22 horas. A temperatura e o tempo são dependentes do tipo de material metálico que compreende o inserto de cabeça (3). Além disso, durante o processo de aquecimento podem existir mais de um patamar de temperatura durante este ciclo para permitir a fusão controlada dos diferentes elementos no material que compreende o inserto de cabeça (3). Após este estágio os componentes são resfriados rapidamente, podendo ser em água a temperatura ambiente, e estão prontos para a montagem e conformação. [62], In a non-restrictive embodiment of the present invention, the ammunition case manufacturing process (17) additionally comprises a step (C1), subsequent to step (B), and parallel or prior to step (C), said step (C1) comprising sending the head insert (3) to a solubilization heat treatment process (not illustrated in the flowchart), said solubilization process taking place in an oven at temperatures selected from the range between 480°C to 600°C , and in a period varying from 2 to 22 hours. The temperature and time are dependent on the type of metallic material comprising the head insert (3). Furthermore, during the heating process there may be more than one temperature step during this cycle to allow the controlled melting of the different elements in the material comprising the head insert (3). After this stage, the components are rapidly cooled, which may be in water at room temperature, and are ready for assembly and shaping.
[63], Ainda com relação à etapa (C1 ), o processo de tratamento térmico de solubilização é tradicionalmente usado na indústria aeronáutica para viabilizar a conformação de componentes em alumínio de alta resistência. Desta forma, é possível fazer a fuselagem de uma aeronave com chapas moldadas e, com o posterior envelhecimento, retornar a sua rigidez e resistência para suportar os esforços mecânicos da aplicação. [63], Still regarding step (C1), the solution heat treatment process is traditionally used in the aeronautical industry to enable the conformation of high-strength aluminum components. In this way, it is possible to make the fuselage of an aircraft with molded plates and, with subsequent aging, return its rigidity and resistance to withstand the mechanical efforts of the application.
[64], Ainda com relação à etapa (C1 ), quando o tratamento térmico de solubilização é utilizado em uma liga de alumínio estrutural, o material é amolecido temporariamente dando a ductilidade necessária para a conformação mecânica do inserto de cabeça (3) na etapa (D) posterior. Este tratamento é feito com um aquecimento que causará a dissolução dos elementos da liga na solução sólida. Após isso, ocorre o processo de solubilização e o resfriamento rápido, geralmente na água, que previne a precipitação dos elementos da liga, formando uma solução saturada. Nesse momento é possível conformar o inserto de cabeça (3) sem quebrá-lo na etapa (C), pois dito inserto de cabeça (3) está dúctil. Esse é o momento ideal para montar a cabeça no corpo polimérico (1 ), e utilizando o punção (7), aplicar, internamente, a deformação na região da coroa (4) necessária para ajustar o corpo polimérico (1 ) entre os componentes metálicos (2) e (3). [64], Still regarding step (C1), when the solubilization thermal treatment is used in a structural aluminum alloy, the material is temporarily softened giving the necessary ductility for the mechanical conformation of the head insert (3) in the later step (D). This treatment is done with a heating that will cause the alloying elements to dissolve in the solid solution. After that, the solubilization process and rapid cooling occur, usually in water, which prevents the precipitation of the alloying elements, forming a saturated solution. At that moment, it is possible to shape the head insert (3) without breaking it in step (C), since said head insert (3) is ductile. This is the ideal moment to mount the head on the polymeric body (1), and using the punch (7), apply, internally, the deformation in the region of the crown (4) necessary to adjust the polymeric body (1) between the metallic components (2) and (3).
[65], Ainda com relação à etapa (C1 ), o tratamento térmico de solubilização pode alternativamente ser realizado usando técnicas de aquecimento por indução, onde as temperaturas necessárias são as mesmas, mas os tempos podem ser reduzidos em razão da maior rampa de aquecimento proporcionada por este método. [65], Still regarding step (C1), the solubilization thermal treatment can alternatively be carried out using induction heating techniques, where the necessary temperatures are the same, but the times can be reduced due to the greater heating ramp provided by this method.
[66], Ainda com relação à etapa (C1 ), a aplicação do tratamento térmico de solubilização é feita em todo o inserto da cabeça (3) do estojo da munição, mas o objetivo com este tratamento é amolecer a região da coroa (4) para que esta possa ser deformada além do limite de ruptura do alumínio, que é baixo quando este está na sua condição envelhecida. Isto é importante, pois a conformação deve atingir grandes deformações para gerar uma montagem robusta. Outro ganho do uso deste tratamento é a redução do retorno elástico do alumínio no momento da conformação, pois quanto maior este retomo após a aplicação do deslocamento do punção (7), maior tendência de afrouxar a conexão entre as partes quando este deslocamento recua e ocorre o efeito também chamado de Spring Back. É preciso lembrar que o retomo elástico de um material é proporcional à sua tensão de escoamento e inversamente proporcional ao seu módulo elástico. Dessa forma é importante que a conformação ocorra quando o material está com a sua tensão de escoamento reduzida para minimizar o retomo elástico. Em resumo, o tratamento térmico de solubilização permite dois ganhos na montagem do estojo de munição (17): viabilizar grandes deformações no ato da crimpagem dos componentes, e reduzir o retomo elástico da coroa (4) quando esta é conformada. [66], Still regarding step (C1), the application of the solubilization heat treatment is performed on the entire head insert (3) of the ammunition case, but the objective with this treatment is to soften the crown region (4 ) so that it can be deformed beyond the breaking strength of aluminum, which is low when it is in its aged condition. This is important, as forming must achieve large deformations to generate a robust assembly. Another gain from using this treatment is the reduction of the springback of the aluminum during forming, since the greater this springback after applying the punch displacement (7), the greater the tendency to loosen the connection between the parts when this displacement recedes and occurs. the effect also called Spring Back. It must be remembered that the elastic return of a material is proportional to its yield stress and inversely proportional to its elastic modulus. Thus, it is important that the conformation occurs when the material has its yield stress reduced to minimize the elastic return. In summary, the solubilization thermal treatment allows two gains in the assembly of the ammunition case (17): it enables large deformations when crimping the components, and it reduces the elastic return of the crown (4) when it is formed.
[67], Acima foi descrito como o retomo elástico da coroa (4) é maléfico para estojo de munição (17) durante a montagem, mas é importante entender, que no momento do disparo da munição compreendendo dito estojo de munição (17), ele passa a ser benéfico. Isso ocorre, pois é este retomo à forma original que impede que a munição fique presa no cano, ou seja, evita o fenômeno de Crush Condition. [67], Above it was described how the elastic return of the crown (4) is harmful to the ammunition case (17) during assembly, but it is important to understand, that at the time of firing the ammunition comprising said ammunition case (17), it becomes beneficial. This occurs because it is this return to the original form that prevents the ammunition from get stuck in the pipe, that is, it avoids the phenomenon of Crush Condition.
[68], A etapa (D) é executada de forma similar à etapa (C), sendo também ilustrada no fluxograma da figura (6). Com o corpo polimérico (1 ) e o anel de fixação (2) já montados, o inserto de cabeça (3) é posicionado e inserido para dentro do corpo polimérico (1 ). Neste momento as peças estão posicionadas com o mínimo de interferência, apenas o suficiente para que não desmontem sobre a ação do peso próprio. [68], Step (D) is performed similarly to step (C), and is also illustrated in the flowchart of figure (6). With the polymeric body (1) and the fixation ring (2) already assembled, the head insert (3) is positioned and inserted into the polymeric body (1). At this moment, the pieces are positioned with minimal interference, just enough so that they do not disassemble under the action of their own weight.
[69], Após este, como o estado solubilizado é instável, naturalmente outras fases precipitam no material e ele recobra sua resistência mecânica. Este fenômeno é chamado de envelhecimento natural. A instabilidade do estado solubilizado pode ser mantida por longos períodos apenas se o componente for resfriado, e, se o componente for aquecido, o processo de envelhecimento é acelerado. O uso deste aquecimento após a conformação é chamado de envelhecimento artificial. [69], After this, as the solubilized state is unstable, naturally other phases precipitate in the material and it regains its mechanical resistance. This phenomenon is called natural aging. The instability of the solubilized state can be maintained for long periods only if the component is cooled, and if the component is heated, the aging process is accelerated. The use of this heating after forming is called artificial aging.
[70], Com relação à etapa (E), o punção (7) é usado para conformar a coroa (4) contra o anel de fixação (2), o que resulta na fixação do corpo polimérico (1 ) entre a coroa (4) e o anel de fixação (2). Essa etapa é visualizada no fluxograma da figura 6. Para realizar a conformação na coroa (4) o punção (7) entra pela boca do estojo de munição (17) onde é montado o projétil. Este punção (7) tem a forma interna da coroa (4) na sua configuração deformada e, assim, quando usado, imprime uma deformação nessa seção cilíndrica da coroa (4). Essa seção cilíndrica cede sobre a ação do punção (7) e sua extremidade deforma o corpo polimérico (1 ), pressionando-o contra o anel de fixação externo (2), e criando uma pressão de contato que veda a câmara de combustão. O punção (7) pode ser pressionado por uma prensa hidráulica, aplicando uma pressão selecionada da faixa entre 1 e 10 toneladas força. [70], Regarding step (E), the punch (7) is used to conform the crown (4) against the fixation ring (2), which results in the fixation of the polymeric body (1) between the crown ( 4) and the fixing ring (2). This step is visualized in the flowchart of figure 6. To carry out the conformation in the crown (4) the punch (7) enters through the mouth of the ammunition case (17) where the projectile is mounted. This punch (7) has the internal shape of the crown (4) in its deformed configuration and, thus, when used, imprints a deformation on this cylindrical section of the crown (4). This cylindrical section yields under the action of the punch (7) and its end deforms the polymeric body (1), pressing it against the external fixation ring (2), and creating a contact pressure that seals the combustion chamber. The punch (7) can be pressed by a hydraulic press, applying a pressure selected from the range between 1 and 10 tons force.
[71 ]. Em uma modalidade não restritiva da presente invenção, o processo de fabricação de estojo de munição (17) adicionalmente compreende uma etapa (F), dita etapa (F) sendo posterior à etapa (E), e dita etapa (F) compreendendo a submissão do estojo de munição (17) da etapa (E) para um método de envelhecimento artificial, dito envelhecimento artificial sendo realizado em temperaturas entre 150°C e 250°C e por período variando entre 2h a 24h. [71]. In a non-restrictive embodiment of the present invention, the ammunition case manufacturing process (17) additionally comprises a step (F), said step (F) being subsequent to step (E), and said step (F) comprising the submission of the ammunition case (17) of step (E) for an artificial aging method, said artificial aging being carried out at temperatures between 150°C and 250°C and for a period varying between 2h to 24h.
[72], Ainda com relação à etapa (F), em um processo industrial de grande escala de um produto como munições, por exemplo, não é possível esperar que ocorra o envelhecimento natural para que o material recubra sua resistência, pois esse processo pode levar meses. Nestes casos um segundo tratamento, isto é, o envelhecimento artificial, é necessário para que a munição fique pronta para comercialização. [73], Ainda com relação à etapa (F), é importante garantir que o envelhecimento artificial ocorra em temperatura inferior à temperatura de deflexão térmica do polímero usado no corpo polimérico (1 ), conforme medido usando a norma ASTM D648. Quando o corpo polimérico for produzido com resina de polisulfona ou alguma mistura contendo polímero sulfonado, a temperatura máxima pela qual o envelhecimento artificial ocorre, seguindo-se a norma ASTM D648, é de até 197°C. [72], Still regarding step (F), in a large-scale industrial process of a product such as ammunition, for example, it is not possible to wait for natural aging to occur for the material to recover its resistance, as this process can take months. In these cases a second treatment, i.e. artificial aging, is necessary to make the ammunition ready for sale. [73], Still regarding step (F), it is important to ensure that the artificial aging occurs at a temperature lower than the thermal deflection temperature of the polymer used in the polymeric body (1 ), as measured using the ASTM D648 standard. When the polymeric body is produced with polysulfone resin or some mixture containing sulfonated polymer, the maximum temperature at which artificial aging takes place, following ASTM D648, is up to 197°C.
EXEMPLOS EXAMPLES
[74], Os exemplos que se seguem possuem como objetivo apenas descrever, para fins de melhor compreensão, modalidades preferidas da presente invenção, não devendo, portanto, ser entendidos como restrição de escopo. [74], The following examples are intended only to describe, for purposes of better understanding, preferred embodiments of the present invention, and should not, therefore, be understood as a restriction of scope.
[75], Do ponto de vista do estojo de munição (17), este apresenta os componentes ora descritos, sendo constituídos dos seguintes materiais constituintes: [75], From the point of view of the ammunition case (17), it has the components described herein, consisting of the following constituent materials:
- o corpo polimérico é constituído do polímero polifenil sulfona (PPSU), sendo fabricado a partir da matéria-prima comercializada de acordo com a marca comercial Radel; - the polymeric body consists of polyphenyl sulfone polymer (PPSU), being manufactured from raw material marketed under the Radel trademark;
- o anel de fixação externo (2) é constituído do metal alumínio 7075, sendo fabricado a partir da matéria-prima comercializada de acordo com a marca comercial Zicral; e- the external fixation ring (2) is made of aluminum metal 7075, being manufactured from raw material marketed under the Zicral trade mark; It is
- o inserto de cabeça (3) é constituído do metal alumínio 7075, sendo fabricado a partir de matéria-prima comercializada de acordo com marca comercial Zicral. - the head insert (3) is made of 7075 aluminum metal, being manufactured from raw material marketed under the Zicral trademark.
[76], Para fins de melhor compreensão da presente invenção, alumínio 7075 é uma liga de alumínio compreendendo, em massa, 87,1 - 91 ,4% de alumínio, 5 - 6% de zinco, 2,1[76], For purposes of better understanding of the present invention, aluminum 7075 is an aluminum alloy comprising, by mass, 87.1 - 91.4% aluminum, 5 - 6% zinc, 2.1
- 2,9 % de magnésio e 1 ,2 - 2% de silício, titânio, cromo, ferro, manganês e outros metais constituintes. - 2.9% magnesium and 1.2 - 2% silicon, titanium, chromium, iron, manganese and other constituent metals.
[77], Do ponto de vista do processo de fabricação do estojo de munição (17), suas particularidades são definidas a seguir. [77], From the point of view of the ammunition case manufacturing process (17), its particularities are defined below.
[78], Na etapa (C1 ) a temperatura de forno é de 480°C e o tempo de aquecimento é de 30 minutos. Do ponto de vista do resfriamento rápido em água, este é realizado na temperatura ambiente. Após o resfriamento, a conformação realizada pelo punção (7) deve ocorrer em até dez horas. [78], In step (C1 ) the oven temperature is 480°C and the heating time is 30 minutes. From the point of view of quenching in water, this is carried out at room temperature. After cooling, the conformation performed by the punch (7) must occur within ten hours.
[79], Na etapa (F), o envelhecimento artificial é realizado na temperatura de 197°C e por um período de duas horas. [79], In step (F), artificial aging is performed at a temperature of 197°C and for a period of two hours.
[80], É importante salientar que as figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta solução. Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado na solução proposta. [80], It is important to note that the figures and description made do not have the ability to limit the ways of implementing the inventive concept proposed here, but rather to illustrate and make understandable the conceptual innovations revealed in this solution. Thus, the descriptions and images must be interpreted in an illustrative and non-limiting, and there may be other equivalent or analogous ways of implementing the inventive concept now disclosed and that do not deviate from the spectrum of protection outlined in the proposed solution.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. ESTOJO DE MUNIÇÃO compreendendo um corpo polimérico (1 ), um inserto de cabeça (3) dotado de um aro de cabeça (8), um bolso de espoleta (11 ) e pelo menos um furo de evento (12), caracterizado por compreender o inserto de cabeça (3) uma coroa (4) em sua porção superior, e compreender um anel de fixação externo (2) encaixado em uma porção inferior rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ) e unido com o inserto de cabeça (3), sendo que dita união do anel de fixação externo (2) com dito inserto metálico (3) é provida por meio da coroa (4) conformada mecanicamente no interior da porção inferior do corpo polimérico (1 ). 1. AMMUNITION KIT comprising a polymeric body (1), a head insert (3) provided with a head ring (8), a fuze pocket (11) and at least one event hole (12), characterized by the head insert (3) comprises a crown (4) in its upper portion, and comprises an external fixation ring (2) fitted into a recessed lower portion (5) of the polymeric body (1) and joined with the head insert (3), and said union of the external fixation ring (2) with said metallic insert (3) is provided by means of the crown (4) mechanically shaped inside the lower portion of the polymeric body (1).
2. ESTOJO, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a coroa (4) compreender uma superfície externa corrugada (16) montada no interior da porção inferior do corpo polimérico (1 ) e o anel de fixação externo (2) compreender uma superfície interna corrugada (18) envolvendo a porção rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ). 2. CASE, according to claim 1, characterized in that the crown (4) comprises a corrugated external surface (16) mounted inside the lower portion of the polymeric body (1) and the external fixation ring (2) comprises a surface internal corrugated (18) surrounding the recessed portion (5) of the polymeric body (1).
3. ESTOJO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por compreender uma extremidade dianteira (1 A) ligada com uma extremidade posterior (1 B) por meio de uma porção de cone (9), dita extremidade posterior (1 B) compreendendo a porção inferior rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ). 3. CASE according to any one of claims 1 to 2, characterized in that it comprises a front end (1A) connected to a rear end (1B) by means of a cone portion (9), said rear end (1 B) comprising the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1).
4. ESTOJO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o inserto de cabeça (3) compreender, acima do pelo menos um furo do evento, uma forma curvilínea seguida de uma porção cônica de coroa (4), cuja superfície externa corrugada (16) é envolvida pela porção inferior rebaixada (5) do corpo polimérico (1 ). 4. CASE, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the head insert (3) comprises, above the at least one hole of the event, a curvilinear shape followed by a conical crown portion (4), whose Corrugated external surface (16) is surrounded by the recessed lower portion (5) of the polymeric body (1).
5. ESTOJO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o inserto de cabeça (3) ser uma fabricado com uma liga metálica endurecível por precipitação. 5. CASE according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the head insert (3) is made of a metal alloy hardenable by precipitation.
6. ESTOJO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o anel de fixação externo (2) e o inserto de cabeça (3) serem uma liga de alumínio e o corpo polimérico (1 ) ser o PPSU. 6. CASE according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the external fixation ring (2) and the head insert (3) are an aluminum alloy and the polymeric body (1) is PPSU.
7. ESTOJO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por pelo menos um furo de evento ser um furo de evento (12) e o estojo de munição (17) ser isento de quaisquer materiais adesivos para fixação do corpo polimérico (1 ), anel de fixação externo (2) ou do inserto de cabeça (3). 7. CASE according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one event hole is an event hole (12) and the ammunition case (17) is free of any adhesive materials for fixing the polymeric body (1 ), external fixation ring (2) or the head insert (3).
8. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ESTOJO DE MUNIÇÃO, dito estojo de munição (17) sendo definido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, e dito processo sendo caracterizado por compreender as etapas: 8. AMMUNITION CASE MANUFACTURING PROCESS, said ammunition case (17) being defined according to any one of claims 1 to 7, and said process being characterized by comprising the steps:
(A) fabricação do corpo polimérico (1); (A) manufacture of the polymeric body (1);
(B) fabricação do anel de fixação externo (2) e do inserto de cabeça (3); (B) manufacture of the external fixation ring (2) and the head insert (3);
(C) montagem do anel de fixação externo (2) junto ao corpo polimérico (1 ), em que o corpo polimérico (1 ) é inserido em um dispositivo de posicionamento (15) e o anel de fixação externo (2) é movido por uma prensa (6) até sua posição final; (C) assembly of the external fixation ring (2) next to the polymeric body (1), in which the polymeric body (1) is inserted in a positioning device (15) and the external fixation ring (2) is moved by a press (6) to its final position;
(D) montagem do inserto de cabeça (3) no corpo polimérico (1) compreendendo o anel de fixação externo (2) montado conforme etapa (C), em que a prensa (6) move o inserto de cabeça (3) até sua posição final; e (D) assembly of the head insert (3) in the polymeric body (1) comprising the external fixation ring (2) assembled according to step (C), in which the press (6) moves the head insert (3) to its final position; It is
(E) Conformação da coroa (4) do inserto de cabeça (3) contra o anel de fixação externo (2) por meio de um punção (7); e obtenção do estojo de munição (17). (E) Conformation of the crown (4) of the head insert (3) against the external fixation ring (2) by means of a punch (7); and obtaining the ammunition kit (17).
9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por adicionalmente compreender etapas adicionais, ditas etapas adicionais sendo: 9. PROCESS, according to claim 8, characterized in that it additionally comprises additional steps, said additional steps being:
- uma etapa (C1 ), posterior à etapa (B), e paralela ou anterior à etapa (C), dita etapa (C1 ) compreendendo um processo de tratamento térmico de solubilização do inserto de cabeça (3); e - a step (C1), subsequent to step (B), and parallel or prior to step (C), said step (C1) comprising a heat treatment process for solubilizing the head insert (3); It is
- uma etapa (F), dita etapa (F) sendo posterior à etapa (E), e dita etapa (F) compreendendo um método de envelhecimento artificial do estojo de munição (17) obtido conforme etapa (E). - a step (F), said step (F) being subsequent to step (E), and said step (F) comprising a method of artificial aging of the ammunition case (17) obtained according to step (E).
10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o processo de tratamento térmico de solubilização ser realizado entre 490°C a 600°C, por um período entre 2 e 22 horas. 10. PROCESS, according to claim 9, characterized in that the solubilization thermal treatment process is carried out between 490°C to 600°C, for a period between 2 and 22 hours.
11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o método de envelhecimento artificial ser realizado em temperaturas entre 150°C e 250°C, por um período entre 2h a 24h. 11. PROCESS, according to claim 9, characterized in that the artificial aging method is carried out at temperatures between 150°C and 250°C, for a period between 2h and 24h.
12. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11 , caracterizado por o corpo polimérico (1 ) da etapa A ser fabricado por métodos de fabricação selecionados dentre moldagem por injeção, usinagem, extrusão, sopro, rotomoldagem, envasamento de resina termorrígida ou manufatura aditiva. 12. Process according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the polymeric body (1) of step A is manufactured by manufacturing methods selected from injection molding, machining, extrusion, blowing, rotational molding, thermosetting resin potting or additive manufacturing.
13. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado por o anel de fixação externo (2) e o inserto de cabeça (3) compreendendo a coroa (4) serem fabricados por métodos de fabricação selecionados dentre métodos de conformação mecânica, usinagem, manufatura aditiva, sinterização, fundição ou injeção de metais. 13. Process according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the external fixation ring (2) and the head insert (3) comprising the crown (4) are manufactured by manufacturing methods selected from forming methods mechanical, machining, additive manufacturing, sintering, casting or metal injection.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4726296A (en) * 1985-04-22 1988-02-23 Action Manufacturing Company Stress modulator ring and microgrooved base for an ammunition cartridge having a plastic case
US20160216088A1 (en) * 2013-07-31 2016-07-28 Mac, Llc Engineered neck angle ammunition casing
KR102255849B1 (en) * 2020-06-09 2021-05-25 주식회사 풍산 Polymer Cased Ammunition

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4726296A (en) * 1985-04-22 1988-02-23 Action Manufacturing Company Stress modulator ring and microgrooved base for an ammunition cartridge having a plastic case
US20160216088A1 (en) * 2013-07-31 2016-07-28 Mac, Llc Engineered neck angle ammunition casing
KR102255849B1 (en) * 2020-06-09 2021-05-25 주식회사 풍산 Polymer Cased Ammunition

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