BRPI1101832A2 - cano para projéteis de armas de fogo - Google Patents

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Abstract

CANO PARA PROJéTEIS DE ARMAS DE FOGO. A presente invenção refere-se a um cano para projétil de armas de fogo, em particular de armas de fogo portáteis. Com o fim de elevar o potencial de segurança contra fratura frágil na minimização da espessura de parede e para garantir uma dureza exigida do material a temperaturas acima de 500<198>C, é previsto de acordo com a invenção que o cano para projétil de armas de fogo seja preparado de um material deformado com uma composição quimica, em% em peso, de: assim tomo com impurezas condicionadas pelo fundido, sendo que o material de cano para projétil termicamente temperado apresenta uma dureza de pelo menos 46 a 48 HRC.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CANO PARA PROJÉTEIS DE ARMAS DE FOGO"
A presente invenção refere-se ao cano para projétil de armas de fogo, em particular, de armas de fogo leves.
O cano para projétil no emprego prático da arma é submetido a altas cargas mecânicas e térmicas. Uma carga de pressão gasosa abrupta do cano ou uma carga de tração da parede do cano durante o disparo requer um alto limite de estiramento assim como uma alta resistência do material do cano com boas propriedades de tenacidade.
De acordo com o estado da técnica, são empregados como ma- teriais de cano aços temperados de alta tenacidade, testados, os quais em vista disso são comercialmente disponíveis. Como dureza de material des- sas peças de cano termicamente temperadas é exigida na maior parte das vezes uma dureza de 47 ± 1 HRC, o que corresponde aproximadamente a uma resistência à tração na faixa de 1030 até 1125 N/mm².
No contexto de uma elevação de potência, aprimoramento de qualidade e elevação da segurança, são feitas exigências mais elevadas para o cano para projétil de armas de fogo, e assim para o material das pe- ças do cano. Isso se deve principalmente às cargas de pressão gasosa mais elevadas graças a novos conceitos de munição e espessuras de parede do cano mais finas, para redução de peso de armas modernas.
É tarefa da presente invenção, partindo do estado da técnica, criar um melhor cano para projétil de armas de fogo, de um material novo para estas, o qual é equilibrado, segundo a técnica de ligas, e que apresen- ta, após um tratamento térmico por têmpera, uma resistência e uma dureza mínima exigidas de mais do que 47 ± 1 HRC, uma alta tenacidade na faixa de temperatura de -50 até +500°C e mais elevada, apresentando dessa for- ma um potencial de segurança contra fratura frágil também no caso de uma minimização de espessuras de parede.
Essa tarefa é solucionada de acordo com a invenção, quando o cano para projétil é formado por um material deformado com uma composi- ção química, em% em peso, de <table>table see original document page 3</column></row><table>
assim como contendo impurezas condicionadas pela fusão, sendo que o material termicamente temperado do cano para projétil apresenta uma dure- za de 46 até 48 HRC.
Em comparação com uma liga até agora preponderantemente empregada para um cano para projétil, com uma composição em% em peso, em grandes números, de C = 0,42, Si = 0,3, Mn = 0,7, P max. 0,025, S max. 0,01, Cr = 1,1, Mo = 0,2, Ni = 0,25, V max. 0,1, W max. 0,1, Ti max. 0,1, o material novo de cano de armas apresenta diferenças altamente eficazes nas concentrações dos elementos C, Si, Mn, P, S, Cr, Mo, Ni e V, sendo que os elementos nocivos para aço As, Sn, Sb têm sua concentração máxima essencialmente reduzida.
Característica principal da liga nova de acordo com a invenção para um cano para projétil foi o aumento da resistência à tração e do limite de alongamento a temperaturas acima de cerca de 300°C. No caso de ca- dências de tiro rápidas, em particular, um tubo de cano para projétil vantajo- samente fino e de peso leve se aquece, pelo menos no âmbito de sua super- fície interna, a temperaturas acima de 400 até 450°C, com o que a resistên- cia do material e a resistência a desgaste de materiais de canos de projétil até agora empregados se reduz fortemente, o que traz consigo problemas gerais com as exigências mais elevadas de qualidade a temperaturas elevadas.
Caso, entretanto, no lugar dessas sejam empregados, para ca- nos de armas, aços para trabalho a quente usuais, os quais freqüentemente apresentam altos valores de dureza de material mesmo a 500°C e também essencialmente acima disso, então ainda que seu comportamento a altas temperaturas seja adequado, todavia seus valores de tenacidade são com- parativamente mais baixos e a temperatura de transição dúctil-frágil do ma- terial (FATT) se situa essencialmente na faixa de + 60 até 0°C.
As desvantagens do aço temperado por um lado e aquelas do aço para trabalho a quente por outro lado são superadas pela composição do material de cano de acordo com a invenção.
Este apresenta, em comparação com as ligas mencionadas, um teor de C mais baixo, o que influencia positivamente o comportamento de dureza e proporciona valores de dureza suficientes em uma tecnologia pa- drão de têmpera.
Com base na tenacidade do material na faixa de temperaturas baixas, o teor de Si é limitado a valores baixos, que em todo o caso provo- cam com segurança uma desoxidação do fundido.
Valores baixos de Mn são vantajosos, com a condição de baixos teores de S.
Um teor de Cr e de Mo mais elevado, em comparação com aço temperado, atua favoravelmente sobre o comportamento de têmpera do ma- terial e sobre suas propriedades a altas temperaturas.
São decisivas, como foi descoberto, baixas concentrações de Ni para um comportamento aprimorado do material da liga a baixas temperatu- ras, induzido por hidrogênio.
Para teores de níquel da liga de acordo com a invenção logo a- baixo de 0,5% em peso pode ser vantajoso, no processo de produção do material, que seja executado um tratamento a vácuo do fundido. Normal- mente ocorre aqui a desgaseificação do aço líquido a uma pressão abaixo de 500 Pa (5 mbar), de preferência de 100 Pa (1 mbar) e abaixo.
Baixas concentrações de níquel de menos do que 0,18% em pe- so e em particular de 0,1% em peso da liga exigem um tratamento a vácuo dispendioso em todo o caso.
Além disso, são de significado essencial, para uma alta tenaci- dade do material, seus baixos teores de As, Sn e Sb.
É particularmente vantajoso para atingir altos valores de quali- dade que o cano para projétil consista em um material mencionado acima, que apresenta pelo menos um elemento na concentração em% em peso de <table>table see original document page 5</column></row><table>
Um processo para produção de um cano para projétil de armas de fogo com a composição química mencionada acima mostrou ser particu- larmente vantajoso e eficiente, segundo o qual é executada uma têmpera térmica como tratamento a vácuo, na qual ocorre no mínimo uma vez uma têmpera com um resfriamento forçado de uma temperatura acima de 940°C, entretanto inferior a 995°C, com um tempo de manutenção à temperatura de têmpera após um aquecimento parcial de pelo menos 20 minutos e um re- venimento no mínimo de duas vezes da peça temperada a uma temperatura acima de 575°C.
Outras propriedades de qualidade melhoradas são alcançáveis, quando a têmpera do material do cano para projétil ocorre a partir de uma temperatura na faixa de 960 até 980°C após um tempo de manutenção nes- sa temperatura de austenitização de mais do que 25 minutos, sendo que são executados diversos revenimentos a uma temperatura de aproximadamente 600°C.
Com base em resultados de testes, os quais apenas mostram um modo de realização da invenção, esta é esclarecida mais detalhadamen- te. Os valores medidos nos ensaios são apresentados em diagramas.
Eles mostram:
Tabela 1: Composição química das ligas comparativas e materiais
Figura 1 Resistência a quente dos materiais dependendo da temperatura
Figura 2 Resistência a impacto com entalhe (tenacidade) dos materiais de- pendendo da temperatura
Na tabela 1 são indicados um aço temperado V320, um aço para trabalho a quente W300 e um aço tipo W381 de acordo com a invenção, para canos de armas com os teores de elementos de liga indicados, sendo que o teor resi- dual no ferro essencial é: <table>table see original document page 6</column></row><table>
Todos os aços de canos para projétil dados e empregados para um teste foram submetidos a um tratamento térmico a vácuo com parâme- tros iguais:
- Austenitização na temperatura de têmpera
- Manutenção da temperatura de austenitização por 30 minutos e têmpera
- Revenimento por duas vezes de 2 horas cada.
A figura 1 mostra a curva da resistência à tração Rm com tempe- ratura ascendente até 600°C.
A resistência Rm se reduz essencialmente, no aço temperado V320, já a uma temperatura acima de 200°C e não satisfaz mais, a partir de aproximadamente 390°C e após diversos aquecimentos, as exigências atu- ais sobre materiais de cano para projétil.
O material de acordo com a invenção W381 e o aço para traba- lho a quente W300, ao contrário, apresentam uma queda da resistência à tração abaixo dos limites exigidos apenas a partir de uma temperatura de aproximadamente 500°C.
A figura 2 apresenta a curva de tenacidade do material contra temperatura na faixa de -40 a +200°C.
A partir da curva traçada é nitidamente visível que o aço para operação a quente W300 apresente no total valores de tenacidade mais bai- xos e que abaixo de uma temperatura de 20°C torne-se dominante uma ten- dência á ruptura frágil.
O aço temperado V320 apresenta um comportamento dúctil (te- naz) de ruptura sob solicitações de impacto em peças desse material, sendo que o material W381 de acordo com a invenção apresenta valores de tena- cidade apenas levemente inferiores para as várias temperaturas individuais.
Na comparação o cano para projétil de acordo com a invenção abrange um material W381, o qual por um lado apresenta, a temperaturas mais elevadas, uma resistência à tração e dureza essencialmente mais ele- vada do que a do aço temperado V320 normalmente empregado, sendo que o material W381 por outro lado apresenta um potencial de tenacidade es- sencialmente mais elevado a temperaturas baixas até -40°C.

Claims (6)

1. Cano para projétil de armas de fogo, em particular de armas de fogo portáteis, formado de um material deformado com uma composição química, em% em peso, de: <table>table see original document page 8</column></row><table> assim como com impurezas condicionadas pelo fundido, sendo que o mate- rial de cano para projétil termicamente temperado apresenta uma dureza de pelo menos 46 até 48 HRC.
2. Cano para projétil de armas de fogo de acordo com a reivindi- cação 1, formado de um material deformado com uma composição química, em% em peso, de: <table>table see original document page 8</column></row><table> assim como com impurezas condicionadas pelo fundido, sendo que o mate- rial de cano para projétil termicamente temperado apresenta uma dureza de pelo menos 46 até 48 HRC.
3. Cano para projétil de armas de fogo de acordo com a reivindi- cação 1 ou 2, formado de um material que apresenta pelo menos um ele- mento na concentração, em% em peso, de <table>table see original document page 8</column></row><table>
4. Processo para produção de um cano para projétil de armas de fogo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, segundo o qual é executada uma têmpera térmica como tratamento térmico a vácuo, no qual pelo menos uma têmpera é executada a uma temperatura acima de - 940°C, entretanto abaixo de 995°C com um tempo de manutenção na tem- peratura de têmpera, após um aquecimento parcial, de pelo menos 20 minu- tos, e executa-se um revenimento da peça temperada pelo menos duas ve- zes a uma temperatura acima de 575°C.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, no qual uma têm- pera do material do cano para projétil ocorre a uma temperatura na faixa de - 960 a 980°C com um tempo de manutenção nessa temperatura de austeniti- zação de mais do que 25 minutos, após o que é executado um revenimento mais de uma vez a uma temperatura de aproximadamente 600°C.
6. Processo para produção de um cano para projétil de armas de fogo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 3 a 5, caracteri- zado pelo fato de que ocorre um tratamento a vácuo na produção do material.
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