SE516130C2 - Ämne för metallprodukt, förfarande för framställning av metallprodukt samt metallprodukt - Google Patents

Description

. u v u- .ons I o» evo 10 15 20 25 30 35 51-6 130 spänningar i längdriktningen, men däremot blir dragspänningarna stora i tangentiell riktning runt pipan. Det därför en stor nackdel med kända vapenpipor att de uppvisar sämre mekaniska egenskaper i tvärriktning/tangentiell riktning än i längdriktning.

Problemställningen accentueras av att det inom teknikområdet finns en strävan att kunna öka laddningarna i eldvapnen, samtidigt som en viktminskning är önskvärd.

En annan nackdel, som hänför sig till kända vapenpipor för hagelgevär, är att kända vapenpipor uppvisar alltför dålig slitstyrka eller hårdhet i loppet med tanke på i vissa länder, för vissa jaktformer, beslutad övergång från blyhagel till järnhagel.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Enligt föreliggande uppfinning minskas ovanstående problem genom att ett ämne för vapenpipan enligt patentkrav 1 väljes.

Uppfinningen bygger på insikten om ovanstående problem och på lösningen som enligt patentkrav 1 innebär att en stålstång upprepat vrides runt sin egen längdaxel, lämpligen i ett eller fler varmbearbetningssteg. Efter värmebehandling utgör den vridna stången ett ämne för en vapenpipa och kan således borras ur, eller drivas upp, för åstadkommande av ett lopp, samt eventuellt efierbehandlas.

Enligt en aspekt av uppfinningen är stången vriden runt sin egen längdaxel till en spiralvinkel/stigningsvinkel av 45-90°, företrädesvis 60-88° och än mer föredraget 75-87°. Vridningen kan utföras automatiserat eller för hand. Genom vridningen enligt uppfinningen kommer inneslutningarna dels att krossas till fler men mindre felställen.

Inneslutningarna, som i stången, innan vridningen, är orienterade övervägande i längdriktningen kommer också istället att orienteras huvudsakligen tangentiellt runt stången, främst i dess periferi. Vid de tangentiella dragspänningarna i samband med avfyrande av vapenpipan som utformas av stången, kommer inneslutningama därvid inte att utgöra lika stora brottanvisningar som då de är orienterade i stångens längd- riktning. Stångens seghet och utmattningsgräns höjes således i tangentiell eller tvär- riktning då stången vrides enligt uppfinningen. Att inneslutningarnas orientering blir mest tangentiell i periferin är fördelaktigt, eftersom dragspänningarna är störst här.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen kan stångens brottgräns, efter den uppfinnings- enliga vridningen, ökas med ca l-5%, duktilitet (areakontraktion) kan ökas med ca 10 15 20 25 30 35 516 130 3 20-5 50%, slagseghet kan ökas med ca 20-300% och utmattningshållfasthet kan ökas med ca 30-50%, varvid värdena avser ökning i tvärriktningen samt avser konventionella seghärdningsstål för hagelgevärspipor.

Brottgräns och sträckgräns kan ytterligare påverkas genom värmebehandling efter vridningen. Då vridningen ger en förbättrad seghet skapas ett ökat utrymme för att värmebehandla stålet till en högre hårdhet och hållfasthet utan att materialet visar tendenser att bli sprött. Altemativt kan en hårdare och mer hållfast legering väljas.

Sådan hållfasthetsökning ger ökad slitstyrka och kan också utnyttjas för viktbesparing i samband med minskad väggtjocklek hos den färdiga vapenpipan.

Generellt gäller vidare att stålet blir segare och mer hållfast ju större bearbetningsgraden är. Genom vridning enligt uppfinningen kan därvid graden av plastisk bearbetning ökas utan att måtten hos stången påverkas. Bearbetningsriktningen läggs också i den mest gynnsamma riktningen, dvs i den riktning som de största belastningama uppkommer vid vapnets användande.

Enligt en aspekt av uppfinningen utföres vridningen i två eller fler varmbearbetnings- steg, varvid materialet får återhämta sig, så att rekristallisation kan äga rum, mellan dessa steg. Alternativt kan vridningen utföras i ett steg om den utföres långsamt. Syfiet med att utföra vridningen i flera steg, eller att utföra den i ett steg men långsamt, är att undvika lokala överhettningar, som annars kan uppkomma i vissa fall då vridningen fullföljes i ett enda snabbt steg. Sådana lokala överhettningar kan ge upphov till ytdefekter hos stången, som vid fortsatt vridning kan växa till ytliga sprickor. Vid fortsatt vridning växer sprickorna ytterligare, varvid stången vrids av. Den kritiska gränsen för när ytdefekter uppstår varierar för olika stålsorter.

Genom utnyttjande av uppfinningen ges möjlighet att öka laddningen i ett eldvapen och/eller att minska vapnets vikt, då vapenpipan kan ges en mindre väggtjocklek i jämförelse med kända vapenpipor.

Som utgångsmaterial i stången kan vilket som helst för vapenpipor lämpligt stål eller stållegering utnyttjas. Speciellt fördelaktigt ur hållfasthetssynpunkt är det att utnyttja en pulvermetallurgisk legering, företrädesvis en snabbstelnad pulvermetallurgisk legering.

Denna typ av legeringar är idag vanliga i kvalificerade metallbearbetande verktyg på grund av deras överlägsna hållfasthet. 10 15 20 25 30 516 130 Pulvermetallurgi ger också en fördelaktig möjlighet att åstadkomma för ändamålet lämpliga kompoundmaterial. Som material till den del som skall bilda loppets insida i vapenpipan kan sålunda väljas ett hårt och slitstarkt material med en stor motståndskrafi mot projektilemas friktion men som även har gott korrosionsmotstånd mot krutgaser, krutstänkt och filkt, som kan innehålla lösta gaser och krutstänk. För material som skall bilda pipans utsida väljes istället företrädesvis ett material med stor seghet och hållfasthet.

Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen kan vapenpipan ges ett mycket dekorativt ytmönster, samtidigt som goda egenskaper hos stålmaterialet erhålles, genom utnyttjande av så kallad damaskeringsteknik, med utgångspunkt i pulvermetallurgi. En speciellt fördragen sådan pulvermetallurgisk damaskeringsteknik beskrives i SE-C-9400l27-8.

Vid pulvermetallurgisk damaskeringsteknik utnyttjas utnyttjas minst två stålmaterial med väsentligt olika legeringssammansättning, t.ex. två väsentligt olika typer av rostfritt stål, varav åtminstone ett består av pulver. De båda stålmaterialen förenas till en konsoliderad kropp t.ex. genom varmisostatisk pressning, sk HIP-ning, vid ett tryck överstigande 600 bar och en temperatur överstigande lOOO°C. Andra tänkbara konsolideringstekniker är extrudering och stegsmidning av pulver i kapsel. Lämpligen används ett pulver framställt genom sk atomisering, vilket innebär att en stråle av smält metall desintegreras till små droppar med hjälp av en inert gas, varefter dropparna får stelna till pulver i den inerta gasen. Därefter siktas pulvret till en partikelstorlek på max 1 mm. HIP-ningen kan utföras genom konventionell varmisostatisk pressning, varvid de olika stålmaterial som skall förenas med varandra, varav åtminstone ett utgörs av ett pulver, anordnas i en sluten kapsel, som luftevakueras och utsätts för den varm- isostatiska pressningen. Kapseln kan på sätt som är konventionellt vid pulvermetallurgi bestå av plåt, t.ex. plåt av kolstål, men man kan även tänka sig att kapseln åtminstone delvis utgörs av rostfritt stål, som kommer att utgöra en integrerad del av den färdiga produkten. Även kapslar av icke metalliska material kan tänkas, tex glas, emalj etc.

En tänkbar processgång är framställning av pulver genom sk atomisering, fyllning av två eller fler pulversorter, företrädesvis i valda mönster, i en kapsel, företrädesvis en plåtkapsel, kompaktering till full täthet genom varmisostatisk pressning, extrusion eller smidning av den konsoliderade kroppen och därefter fortsatt plastisk bearbetning till stång, vridning enligt uppfinningen i ett varmbearbetningssteg, samt etsning i syra för att utveckla den dekorativa effekten. 10 20 25 30 35 516. 130 5 För att man skall uppnå en dekorativ effekt väljs stålmaterialen med så olika samman- sättning att önskad kontrastverkan uppnås efter etsning. Exempelvis kan, om båda materialen är rostfria, det ena rostfria stålet utgöras av ett martensitiskt, förhållandevis högkolhaltigt rostfritt stål, som har begränsad korrosionsresistens och därför lätt etsas och därvid kraftigt mörkfärgas av syra, medan det andra rostfria stålet lämpligen består av ett mer korrosionsresistent, lågkolhalti gt rostfritt stål, som etsas mindre än det martensitiska, högkolhaltiga rostfria stålet, tex ett austenitiskt, ferritiskt eller ferrit- austenitiskt rostfritt stål eller eventuellt ett martensitiskt rostfritt stål med väsentligt mycket lägre kolhalt än det förstnämnda rostfria stålet. I princip kan man enligt uppfinningen även använda två rostfria stålkvaliteter som är av samma typ t.ex. martensitisk, och som har samma sammansättning med det undantaget att det ena stålet till skillnad från det andra är legerat med en eller flera ämnen, eller innehåller en väsentligt högre halt av detta eller dessa ämnen, tex. fosfor, som gör att detta stål etsas väsentligt mycket mer än det andra stålet, allt i ändamål att uppnå önskad kontrast- verkan.

Enligt en aspekt kan de olika stålmaterialen anordnas i lager, t.ex. såsom beskrives i SE-C-9400l27-8. Därvid är det speciellt fördelaktigt att, liksom vid ovan beskrivna kompoundteknik, anordna ett slitstarkt eller hårt stålmaterial som en homogen kärna utmed stångens längdaxel och lager av två eller flera stålmaterial utanför denna kärna, vilka yttre stålmaterial lämpligen är huvudsakligen hållfasta. Det är också tänkbart att anordna lagren av de olika stålmaterialen som mer eller mindre koncentriska ringar.

Vidare kan de olika stålmaterialen anordnas relativt varandra så att ett eller flera stålmaterial utgör strängar eller andra områden i ett annat stålmaterial. De olika stål- materialen kan väljas för att för varje tillämpning ge önskade egenskaper i form av hållfasthet, slitstyrka, hårdhet, seghet etc. i önskade områden av stången.

I samband med damaskeringsteknik ger också vridningen av stången som skall utgöra ämne for en vapenpipa en extra dimension åt vapenpipans ytmönster. Således kan t.ex. vapenpipor med spiralformigt ytmönster utformas, eller med kombination av slumpvis eller valt mönster och spiralformigt mönster.

FIGURBESKRIVNING Den förbättrande effekt som kan uppnås med avseende på mekaniska egenskaper redovisas i det följande som ett exempel med hänvisning till figurema, varav: 10 15 20 516 130 6 Fig. 1 visar hur många varv en 30 mm rundstång måste vridas för att uppnå en viss spiralvinkel, Fig. 2 visar ökning i duktilitet i tangentiell riktning för stången i Fig. 1, Fig. 3 visar bearbetningsgrad som uppnås medelst vridningen.

Exemplet avser en 30 mm rundstång av ett för hagelgevärspipor konventionellt seghärdningsstål. I Fig. l visas hur många varv per meter som erfordras vid vridningen för att en viss önskad stigningsvinkel/spiralvinkel skall uppnås. Fig. 2 visar hur duktiliteten ökar i tangentiell riktning som funktion av stigningsvinkeln. Övriga parametrar för mekaniska egenskaper förväntas öka på samma sätt, men i olika grad enligt ovan. I Fig. 3 visas bearbetningsgraden, mätt som procentuell tangentiell förlängning i stångens periferi, vilken uppnås vid vridning, som funktion av stigningsvinkeln. Denna ökade bearbetningsgrad innebär ytterligare utdragning av inneslutningarna och därmed ytterligare förbättrade mekaniska egenskaper.

Fig. 2 och 3 visar att en stor del av förlängningen samt förbättringen i mekaniska egenskaper uppnås redan vid stigningsvinkeln 45°, men att ytterligare höjd stignings- vinkel ger ännu bättre värden. Vid upp mot 85° stigningsvinkel har man sträckt materialet med hela l0OO% i periferin. Detta innebär att de mekaniska egenskaperna i spiralens riktning i en 30 mm stång som vridits till upp mot 85° enligt uppfinningen, motsvarar egenskaper i längsriktningen hos en 10 mm stång.

Uppfinningen är ej begränsad till beskrivna utforingsformer, utan kan varieras inom ramen för patentkraven.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 516 130 i' PATENTKRAV

1. Ämne för vapenpipa, utgörande en stålstång, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda stång har upprepat vridits runt sin egen längdaxel i ett eller fler varmbearbetnings- steg.

2. Ämne enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at a v att sagda stång är vriden runt sin egen längdaxel till en stigningsvinkel av 45-90°, företrädesvis 60-88° och än mer före- draget 75-87°.

3. Ämne enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda stång är pulverme- tallurgiskt framställd, varvid stången företrädesvis utgöres av ett pulvermetallurgiskt tillverkat stålmaterial.

4. Ämne enligt något av ovanstående krav, k ä n n et e c k n at a v att sagda stång utgöres av ett kompoundmaterial, varvid företrädesvis ett första huvudsakligen slit- starkt stålmaterial är anordnat i eller omkring stångens centrum, och ett andra hu- vudsakligen hållfast stålmaterial är anordnat i ett område utanför stångens centrum- parti och/eller i området för stångens periferi.

5. Ämne enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n at a v att sagda stång är framställd av minst två stålmaterial med olika kemisk sammansättning, av vilka minst ett består av ett pulver, vilka stålmaterial har behandlats till en konsoliderad kropp, och att den konsoliderade kroppen har utsatts för plastiskt bearbetning för ut- formning av sagda stång, varvid de båda stålmaterialen med olika kemisk samman- sättning valts så att de kan etsas med olika etsningsresultat, så att det färdiga ämnet eller den färdiga vapenpipan kan bringas att genom etsning erhålla ett dekorativt ytmönster.

6. Ämne enligt krav 5, k ä n n e t e c k n at a v att ett första huvudsakligen slitstarkt stålmaterial är anordnat i eller omkring stångens centrum, och ett andra huvudsakli- gen hållfast stålmaterial är anordnat i ett område utanför stångens centrumparti och/eller i området för stångens periferi, varvid sagda andra stålmaterial företrädes- vis är anordnat omväxlande med ett tredje stålmaterial eller med likadant material som sagda första stålmaterial, och varvid åtminstone sagda andra och tredje (eller första) stålmaterial valts med kemiska sammansättningar som gör att de kan etsas med olika etsningsresultat, så att det färdiga ämnet eller den färdiga vapenpipan kan 10 15 10. 516 130 8 bringas att genom etsning erhålla ett dekorativt ytmönster. Förfarande för framställning av en vapenpipa från en stålstång, k ä n n e t e c k a t a v att sagda stålstång i ett eller fler varmbearbetningssteg vrides runt sin egen längdaxel, lämpligen till en stigningsvinkel av 45-90°, företrädesvis 60-88° och än mer föredraget 75-87°, varefier stången borras ur eller drives upp längs med lângdaxeln. Förfarande enligt krav 7, k ä n n et e c k a t a v att minst två varmbearbetningssteg med vridning av stången utföres, varvid stångmaterialet mellan stegen tillåtes att, åtminstone i viss mån, rekristallisera. Förfarande enligt krav 7, k ä n n et e c k a t a v att vridningen utföres i ett enda varmbearbetningssteg, varvid vridningen utföres långsamt. Vapenpipa för eldvapen, k ä n n e t e c k a d av den framställts av ett ämne enligt något av kraven 1-6.