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REMINGTON ARMSCOMPANY, INC., résidant à CITY OF BRIDGEPORT (Connecticut) (E.U.A.)
PERFECTIONNEMENTS AU PROCEDE DE FABRICATION DE CARTOUCHES.
Cette invention est relative,d'une manière générale, à la fa- brication de munitions et plus particulièrement à un procédé perfectionné de fabrication de cartouches de chasse entièrement métalliques et, bien que la description suivante concerne particulièrement la production d'une cartouche en aluminium., il est entendu que le procédé peut avoir d'autres applications et qu'il peut être avantageusement utilisé pour produire ¯ des éléments de munition pour armes légères et des objets analogues en tube métallique sans soudure.
On a jusqu'à présent fait certains efforts pour extruder des douilles 'de cartouches, mais ces efforts n'ont pas été couronnés de suc- cès à cause principalement de la continuelle séparation du corps d'avec la tête lors du tiro Ce phénomène se produit le plus fréquemment avec les cartouches de petit diamètre (0,410) à cause des difficultés d'extrac- tion qu'elles présentent et du fait qu'elles supportent la pression la plus élevée de toutes les cartouches de chasse.
On croit que le fait de la séparation de la tête d'avec le corps résulte d'un petit recul pourtant appréciable du verrou se produisant en substance dans tous les fusils commerciaux à verrou au moment du tir.
Une explication donnée pour la séparation de la tête est que puisque l'é- paisseur de la paroi d'une douille de cartouche et en particulier de sa chambre de poudre varie de la tête à l'orifice seulement d'une quantité relativement petite, la paroi entière se dilate en substance simultanément et est serrée dans la chambre du canon On appelle parfois cela une obtu- ration L'obturation de cette surface relativement grande de la paroi de la douille empêche effectivement toute la douille de se déplacer vers l'ar- rière et la pression agissant sur la tête relativement mal supportée (à cau- se du recul du verrou) force la tête vers l'arrière en provoquant une rup- ture transversale entre la tête et le corps de la douille.
Une seconde explication théorique est que l'obturation d'une surface relativement gran- de de la paroi de la douille empêche une dilatation longitudinale uniforme sur toute la longueur (qui, si elle était possible, pourrait raisonnablement
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supporter le recul du verrou) et favorise de nouveau un étirement local de la douille tel qu'il provoque une rupture transversale.
La présente invention a son origine dans la découverte que la séparation du corps d'avec la tête peut être efficacement évitée en façon- nant les parois suivant un profil prescrit, tel qu'il procure une disposi- tion appropriée d'obturation. Spécifiquement, on a trouvé qu'une douille dont l'épaisseur des parois augmente de l'orifice de la douille jusqu'à la base de la tête n'est pas sujette à la séparation de la tête. Une expli- cation possible est que par suite de la variation de section de la paroi, une obturation locale se produit qui est insuffisante soit pour empêcher la douille de se dilater en bloc de manière à supporter le recul du verrou soit pour maintenir la douille fortement dans la chambre de manière à permettre un déplacement de la tête par rapport au corps de la douille.
Tous les procédés connus antérieurement de fabrication de car- touches étirées et/ou extrudées de petit calibre se sont révélés inadéquats et impraticables au point de vue économique pour produire des douilles ayant un profil de paroi nécessaire pour éviter les séparations de la tête.
Le but général de cette invention est de fournir un procédé de fabrication de cartouches de chasse entièrement métalliques qui n'ont pas l'inconvénient de présenter des séparations de la tête au moment du tir.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé perfectionné de fa- brication d'une cartouche de chasse en aluminium en extrudant une douille tubulaire métallique sans soudure ayant des parois de section transversale variable et en formant ensuite une tête à une extrémité de la douille.
Un but particulier de l'invention est de fournir un procédé perfectionné de fabrication d'une cartouche de chasse en aluminium en extrudant d'abord un tube métallique sans soudure dont l'épaisseur des parois augmente depuis la base du tube jusqu'à son extrémité supérieure ouverte, en renversant- une section de la paroi relativement épaisse à l'extrémité supérieure du tube pour fournir la matière nécessaire à la formation d'une tête et en formant ensuite la tête du tube pour finir la cartouche.
A ces fins, la présente invention consiste d'une manière généra- le en un procédé de production d'une cartouche dont les parois ont un pro- fil prédéterminé de manière à empêcher les séparations de la tête au mo- ment du tir, ce procédé consistant à extruder un tube à paroi mince pourvu à une extrémité d'un rebord de la paroi tourné vers l'extérieur, à inverser ensuite complètement le profil du rebord de la paroi tourné vers l'exté- rieur en refoulant celui-ci radialement pour obtenir un rebord épais à l'intérieur du tube, obturant partiellement cette extrémité, et en façon- nant la tête du tube en déformant le rebord épais.
Pour que l'invention soit bien comprise et puisse être aisément mise à exécution, on la décrira plus complètement avec référence aux des- sins annexés dans lesquels : la Fig.1 est une coupe transversale verticale montrant un poinçon et une matrice destinés à refouler un lingot placé dans la matrice; la Fig. 2 est une coupe transversale analogue à la Fig. 1, les pièces étant représentées dans les positions qu'elles occupent à la fin de l'opération d'extrusion; la Fig. 3 est une coupe longitudinale du tube extrudé; la Fig. 4 est une coupe transversale analogue à la Fig. 3, mais montrant l'extrémité fermée du tube coupée; les Figs.5 à 8 sont des coupes transversales d'une matrice et d'un poinçon utilisés successivement pour inverser une partie du profil du tube;
la Fig. 9 est une coupe longitudinale du tube dont le profil est inversé et la Fig. 10 est une coupe longitudinale de la cartouche terminée.
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Sur les dessins, l'appareil à extruder comprend une matrice
15 ayant une ouverture désignée d'une manière générale par 16 et qui com- porte un fond conique 17 de préférence rugueux comme c'est représenté pour assurer un f onctionnement optimum, des parois latérales 18 légèrement coniques et des épaulements arrondis 19 qui servent de liaison entre les parois latérales coniques 13 et la base d'un chanfrein 20 en substance cy- lindrique à l'extrémité supérieure de l'ouverture de la matrice.Ce des- sin spécifique de l'ouverture de la matrice convient particulièrement à l'extrusion de cartouches de chasse de calibre 0,410. Il est bien enten- du cependant qu'on peut y apporter des modifications pour extruder des cartouches d'autres calibres tout en restant dans le cadre de cette invention.
Le lingot d'aluminium 22 à partir duquel le tube extrudé est formé est de préférence estampé ou frappé pour lui donner une forme en sub- stance semblable au profil de l'ouverture de la matrice, toutes les arêtes du lingot étant adoucies et arrondies. Un évidement conique 24 est repré- senté à la partie supérieure du lingot pour faciliter l'alignement longi- tudinal des axes du poinçon et du lingot. On peut aussi se servir de l'é- videment 24 comme poche contenant un lubrifiant.
Le poingon 25 est pourvu d'un nez central 25' dont la base comporte une plage étroite en substance cylindrique 26 de diamètre légère- ment supérieur à celui de la queue du poinçon à laquelle elle se joint par une jupe 27 dont les parois s'écartent vers l'extérieur, l'angle de l'in- clinaison étant en substance 3 dans l'exemple donné. L'ensemble du poin- gon et de la matrice est monté de manière appropriée dans une presse du type bien connu dans la pratique et qui ne doit être ni représenté ni décrit ici puisqu'il ne fait pas partie de l'invention.
Lorsque le poinçon 25 descend dans la matrice 15, le métal du lingot est déplacé à la fois radialement et vers le haut dans l'espace com- pris entre la plage 26 du poingon et la paroi 20 du chanfrein, ce dépla- cement du métal étant appelé ci-dessous une extrusion inversée Initiale- ment, la largeur de l'espace compris entre la plage et le chanfrein 20 de la matrice reste en substance constante et le rebord extrudé 30 formé dans cet espace comporte une paroi de section relativement épaisse ayant en substance un profil cylindrique 32 comme le montrent les Fig. 2 et 3.
Cependant, lorsque la plage approche de l'épaulement arrondi 19 de la ma- trice, le fluage du métal est réduit de sorte que la section transversale de la paroi du tube extrudé diminue pour former la partie conique 33 à la base du rebord 30. Le petit rayon de l'épaulement 19 provoque une réduc- tion relativement brusque de l'épaisseur dumétal extrudé et ensuite, lors- que la plage 26 descend en dessous de l'épaulement 19 de la matrice, l'é- paisseur de la section transversale de la paroi du tube extrudé diminue plus lentement en correspondant en substance à la conicité de la paroi 18 de l'ouverture de la matrice. Le tube complètement extrudé est représenté en 28 sur la Fig.3. Le fond du tube est fermé par un chapeau conique 34 faisant corps avec lui.
Il est à remarquer que le diamètre intérieur du tube est en substance constant sur toute sa longueur et que le diamètre ex- térieur augmente continuellement depuis l'extrémité close du tube jusqu'à son extrémité supérieure ouverte. Cette conicité extérieure correspond exac- tement à la conicité de la chambre d'une cartouche de calibre 0,410 et elle constitue la conicité extérieure de la cartouche terminée .
L'opération suivante pour la fabrication de la cartouche consiste à couper le chapeau conique 34. Cette opération et celle subséquente d'in- verser le profil de la section de paroi élargie ou rebord 30 sont effectuées dans des stations successives d'une presse à cadran horizontale d'un type bien connu. Le tronçonnement du chapeau est de préférence effectué par une scie tournant à grande vitesse et montée sur la presse.
Après le trongonnement, le tube conique 35 (voir Fig. 4) est forcé dans la matrice par plusieurs poinçons de grandeurs différentes, com- me le montrent les Figs. .5, 6, 7 et 3 de manière à transférer le profil du rebord extérieur 30 à l'intérieur du tube, cette opération s'appelant 1'
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inversion du profil. A cette fin, le tube est introduit avec sa petite extrémité la première dans une matrice 36 dont l'ouverture comprend un alé- sage 37 dont la conicité correspond en substance à la conicité de la paroi extérieure du tube et un chanfrein 37' formant une surface relativement très conique.
Initialement, un poinçon 38 pourvu d'un nez tronconique 39 dont le diamètre de base correspond en substance au plus grand diamètre du chanfrein 37' est destiné à forcer le rebord 30 du tube dans le chanfrein 37' en déplaçant ainsi le métal du rebord radialement vers l'intérieur jus- qu'au point représenté sur la Fig. 5
Après ceci, le poinçon 38 est retiré de la matrice 36 et on fait pénétrer un second poinçon 40 dans la matrice pour pousser le tube plus loin dans l'alésage 37. Le profil du nez du poinçon 40 est en substance identique à celui du poinçon 38 mais son diamètre de base est plus petit.
Cette seconde opération amène plus de métal du rebord 30 à l'intérieur de la douille, comme le montre la Fig. 6. L'opération finale est représentée sur les Fig. 7 et 8 au cours de laquelle un troisième poinçon 42 de diamètre encore plus petit mais avec un nez de profil semblable achève l'opération d'enfoncement du tube 35 dans la matrice ce qui a pour résultat de forcer tout le métal du rebord 30 à l'intérieur du tube. Le profil de l'étrangle- ment 43 résultant dans le tube comporte une section en substance cylindri- que 44 et un cône relativement brusque 45 et à ce point de vue il est en substance l'inverse du profil original du rebord ou section épaisse exté- rieure de la paroi du tube. Le profil extérieur de cette section du tube a été faite en substance cylindrique comme le montre la Fig. 9 en 46.
Les assemblages particuliers de matrices et de poinçons pour 1' inversion du profil représentés sur les Figs.4 à 7 sont destinés à fabri- quer des cartouches de chasse en aluminium de calibre 0,410 et à cette fin les poinçons 38,40 et 42 ont en substance un diamètre de 0,625 pouce, 0,525 pouce et 0,450 pouce respectivement. En outre, pour obtenir un fonctionne- ment optimum, l'angle du nez tronconique de chaque poinçon est en substance 33 qui est considéré comme critique pour l'extrusion de l'aluminium..
Après l'inversion du profil, le tube est transféré dans une machine conventionnelle à former les têtes de douille qui comporte une ma- trice à former les têtes dont l'alésage a une conicité égale à la conicité extérieure du tube, la matrice étant supportée de manière fixe dans l'alig- nement axial de et entre les extrémités recevant la pièce à travailler d' un ensemble de poinçon et macaron monté de manière à effectuer horizontale- ment un mouvement alternatif.
Le tube est introduit dans la matrice à faire les têtes avec l'extrémité au profil inversé du tube faisant face au macaron Le poinçon est alors introduit du coté opposé du tube jusqu'à ce que son ex- trémité entre en contact avec l'étranglement 43 qui y est formé par le métal du profil inversé et ensuite le macaron formant la tête est forcé en contact avec l'extrémité ouverte adjacente du tube forçant le métal qui constitue le profil inversé à fluer vers l'intérieur en substance radialement autour de la cupule du macaron engendrant la poche de l'amorce et à former une tête compacte pourvue d'une poche d'amorce 47, un trou d'allumage 48 et une collerette d'extraction 49.
Il est à remarquer que le métal est relative- ment libre de fluer radialement vers l'intérieur grâce à l'ouverture centrale dans le profil inversé et par conséquent l'opération de formation de la tête est caractérisée par une pression relativement basse et un fluage optimum qui empêche la formation de défauts. Simultanément à la formation de la tête, la partie en substance cylindrique 46 de la douille est rendue coni- que pour se fondre dans la conicité extérieure initiale des parois et une conicité appréciable 50 dont l'épaisseur augmente depuis sa jonction avec les parois internes en substance cylindriques de la douille jusqu'à la base de la tête est formée à l'intérieur de la douille .
La douille formée suivant le procédé décrit ci-dessus présente par conséquent des parois dont l'épaisseur va en augmentant depuis l'ori- fice de la cartouche jusqu'à la base . En outre, la conicité est relati- vement complexe. Pour la cartouche de chasse en aluminium du calibre 0,410,
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cette conicité procure une épaisseur de paroi ayant en substance 0,035 pouce à la jonction de la base et de la paroi, une épaisseur ayant en substance 0,019 pouce à un demi pouce de la base formée par la paroi extérieure coni- que et la paroi conique intérieure de la douille et ensuite une conicité extérieure qui diminue graduellement l'épaisseur de la paroi jusqu'à en substance 0,010 pouce à l'orifice de la cartouche.
Il faut souligner que la conicité extérieure finale de la majeure partie de la cartouche est formée au cours de l'opération d'extrusion et qu'au cours de l'opération de formation de la tête une conicité similaire est donnée à la section de la tête de la cartouche de sorte qu'on obtient une cartouche entièrement conique sans opération conventionnelle d'amincissement.
Cette conicité spécifique procure une obturation optimum pour la cartouche de chasse du calibre 0,410 telle que la séparation de la tête est virtuellement éliminée et bien que le procédé ait été décrit pour l'u- sage de l'aluminium, il est bien entendu qu'on peut utiliser d'autres métaux et d'autres alliages d'aluminium.