背景

小銃弾（カートリッジ）は、拳銃からライフル、散弾、時には機関銃と呼ばれる重量の大きな自動銃に至る様々な火器の中で使用されています。 一般に「弾丸」という言葉はカートリッジを表すのに使われるが、実際は発射体を指すだけである。 カートリッジの構成部品は、弾丸、ケース、プライマー、推進剤（火薬）が正しい用語です。 それぞれの部品は別々に製造され、カートリッジに組み立てられます。 サイズ、形状、発火方式、弾道性能などの仕様は、軍用および民間の弾薬の大部分で標準化されているが、旧式で一点物の「ワイルドキャット」カートリッジも多く残っている。 小火器弾には弾丸の直径、すなわち口径が0.75インチ（0.750口径）までのカートリッジが含まれる。 このため、弾丸の口径が0.75インチ（0.750口径）以下のカートリッジが多く生産されている。

19世紀まで、武器への装填は、まず銃身に火薬を注ぎ、鉛弾の周りに油を塗った布パッチを置き、銃身からラムロッドで火薬に弾丸を突っ込む方法しかなかった。 火打ち石は小さな火花を出し、打楽器は小さな爆発音を出して火薬に点火し、その火薬でパッチを貼った弾丸を発射した。 この作業には非常に時間がかかり、しばしば不正確な射撃が行われた。 何度も発射すると、銃身が火薬のカスで汚れてしまい、装填が不可能になった。

1800年代初頭、銃器メーカーは、弾丸、火薬、点火薬が武器に装填される方法を再設計することによってのみ、精度と発射速度を高めることができることに気づいた。 1848年、クリスチャン・シャープス（Christian Sharps）により、最初の成功例が作られた。 彼の設計では、発射する人に最も近い銃身の根元に開口部（ブリーチ）が設けられていた。 このブリーチは手動で閉じることができ、銃口を密閉することができる。 シャープの設計では、弾丸は開いたブリーチに装填され、その後に紙袋に入れた火薬が装填された。 そして、銃口を閉じると、袋が切り開かれる。 このとき、火薬は露出し、パーカッション・キャップによって点火される。

1852年、イギリスのチャールズ・ランカスターによって、金属ケースを用いたカートリッジが開発された。 これは、ケース内に火薬を入れ、片方に弾丸を入れたものである。 同じ頃、イギリスのボクサー大佐とアメリカのバーダンも、ケースの底面の中央に点火器（プライマー）を組み込んだ金属ケース式のカートリッジを開発した。 このプライマーには、少量の衝撃性爆薬が入っており、これを撃針と呼ばれる武器の一部で叩くと爆発する仕組みになっていた。 ボクサーとベルダンによって開発された中心発射型金属ケースカートリッジのコンセプトは今日まで残り、現代の小火器弾薬の設計の基礎となっている。

原材料

弾丸は鉛の合金でできており、しばしば錫とアンチモンを含んでいる。 弾丸の中には性能向上のため、外側に銅の厚いジャケットをつけたものもある。

ケースは真鍮、鋼、アルミニウムなどで作られる。 真鍮が最も一般的である。 散弾はポリプロピレン製が多い

競技用に使用される多くの拳銃やライフル弾は、従来の原価計算方法を使用しています。 溶けた鉛を弾丸の金型に流し込み、急冷した後、金型から抜き出す。 一般的な真鍮ケースは、焼鈍した板材から複数のパンチとダイスのセットで絞り加工して成形する。

金属製の台座にプラスチック製のケースを取り付けたもの。 拳銃のカートリッジ・ケースにプラスチック製のものがいくつかあるが、広く受け入れられてはいない。

プライマーは銅または真鍮合金のカップに真鍮のアンビルを付け、衝撃に敏感なスチフニン酸鉛の点火薬を充填したものである。 プライマーの金属部分は通常、耐食性のためにニッケルメッキが施されている。

火薬は黒色火薬から、ニトロセルロースを含む近代的な無煙火薬までさまざまである。 推進剤は、着火して膨張するガスを発生させ、弾丸を銃身内に加速させるように慎重に調合されています。 膨張率、火薬粒子の物理的なサイズと形状、推進剤の安定性はすべて、その製造に使用される化学式の重要な要素である。

弾丸の設計 & 製造

弾丸はいくつかの異なるプロセスで作ることができる。 小さい22口径の弾丸は通常鉛で、プレス、または冷間成形で形を整える。 太い鉛線の小片を正しい長さに切断し、自動プレスにセットされた金型で弾丸の形に成形する。 このような自動化された工程により、高い生産率を実現することができる。 競技用射撃に使われるハンドガンやライフル銃の弾丸の多くは、従来の鋳造法で鋳造されている。 溶けた鉛を弾丸の金型に流し込み、急冷した後、金型から抜き出す。 鉛がキャビティに入った部分（スプルー）は、弾丸を取り出す際に切り落とされる。 冷間成形弾と鋳造弾は、銅メッキによってさらに改良されることがあります。 弾丸の外側に電気的に薄い銅の層を作り、鉛を酸化から保護するとともに、弾丸に回転を与える銃身の溝（ライフリング）と噛み合うように表面を硬くし、命中精度を向上させることができるのです。 銅はまた、発射後にライフリングに鉛が付着するのを防ぎ、何発も発射しても銃器の精度を維持することを可能にします。

弾丸の性能と精度を向上させるために、「ジャケット弾」が開発されました。 これは、実質的な真鍮または銅の外殻を使用し、通常は鋳造または冷間成形によって鉛を充填し、特定の性能基準のためにいくつかの異なる構成を有する弾丸のファミリーである。 FMJ（フルメタルジャケット）、JHP（ジャケットホローポイント）、JSP（ジャケットソフトポイント）などがあり、それぞれにボートテイルデザイン、膨張制御、トレーサー、焼夷弾、徹甲弾などのオプションがある。 これらの弾丸は、発射時に真鍮製の外殻がライフリングに密着し、命中精度を向上させる。 ボートテール弾は、空気の流れを良くし、飛行中の安定性を高めるために、底部の直径を小さくして、さらに精度を高めるように設計されています。 ソフトノーズ弾とホローポイント弾は、ターゲットに当たった時に膨張し、衝撃を強めるように設計されています。

特殊な弾丸は軍事用途で見られることもある。 徹甲弾は真鍮や銅のジャケットに鋼鉄の芯を入れたものである。 これらはエンジンブロックや航空機のフレームを貫通し、内部の機構を損傷させたり無力化させたりすることができる。 トレーサーは、基部に少量のリン化合物を含んでいます。 発射すると、リンが発火し、明るい光を放ちながら燃焼します。 夜間は発射位置から目標に向かって弾丸が飛び出す様子が見えるので、射手は飛行中の弾丸を追跡して照準を調整することができる。 焼夷弾には少量のマグネシウムが含まれており、燐と同様に着火すると燃えるが、燃焼時間が長く、目標に衝突すると燃料や弾薬に着火する。

ケースの設計 & 製造

ほぼすべての小火器弾のケースは真鍮合金製である。 中にはアルミニウムやスチール、プラスチック製のものもあるが、真鍮製のケースが最も普及しており、製造も容易である。

ケースのデザインは、弾薬が使用される銃器によって決定される。 一般的な真鍮ケースは、焼鈍した板材を複数のパンチとダイのセットで絞り加工して成形する。 1段目で金属を成形し、2段目で金属をより深く伸ばし、3段目でリムを成形する、というように、複数のダイセットで成形する。 各ステップは、最終ステージで正確に形成されたケースを生成するまで、金属をわずかに遠くまで伸ばします。 ケースは長さに合わせてトリミングされ、プライマーホールが開けられる。 耐久性を高めるため、一部のケースには熱処理や応力除去が施される。 これは大型のバッチ式オーブンで行われ、ケースを入れたバスケットを、金属を歪ませることなく穏やかに軟化させるのに十分な温度で加熱する。 冷却されると、金属は「リラックス」し、発射時の衝撃に耐えることができるようになります。 一部の拳銃のケースには、再装填時の耐久性、耐腐食性、外観のためにニッケルメッキが施されています。 各ケースには、口径、メーカー、軍需品コード、製造年などの情報が刻印されています。

プライマーの設計 & 製造

プライマーは2つの金属部品と少量の火薬化合物から構成されています。 プライマーは銃器によって異なる大きさがあります。 小型のピストル用プライマーを例にとると、カップは通常、直径約0.125インチ（0.32cm）、高さ0.125インチ（0.32cm）で、柔らかい銅または真鍮で作られている。 中には衝撃に弱い火薬のスチフニン酸鉛が少量入っており、開口部にはアンビルと呼ばれる三角形の部品が押し込まれている。 撃針で打つと、カップの中央がつぶれ、内面とアンビルの間に火薬が挟まる。 炸薬は発火して閃光孔から炎を出し、推進剤に点火してカートリッジを発射する。

製造工程。 カートリッジの組み立て

カートリッジの部品の組み立て工程は、振動仕上げ機によるケースの徹底的な洗浄と研磨から始まる。 フィニッシャーは、トウモロコシの副産物（トウモロコシの実を乾燥させて粉砕したもの）を研磨剤とともにケースの周囲に振動させ、高い光沢を生み出す働きをします。 こうして、最終的な組み立ての準備が整う。 一般的なセンターファイアーのメタルカートリッジはこのように組み立てられています。

ケースのサイジング

• 1 ケースはローディングプレスに送り込まれ、まずケースのサイジングが行われる。 このサイジングは
  

  金属ケースを規格寸法に成形するものである。 このとき、ケースは0.001インチ以内に収まっていなければならない。

プライマーを挿入する

• 2 次にプライマーをケースのプライマーホールに押し込んでベースと同一平面にする。 プライマーが平らでないと、カートリッジが武器マガジン内で正しく供給されず、”ジャム “の原因となる。 同時に、弾丸を受け入れるために、ケースの口がわずかに広げられる。

ケースへの充填

• 3 ケースは「充填」、つまり正しい量の推進剤で満たされます。 この段階は最も重要で、計算を誤ったり、二重に充填したりすると、悲惨なことになりかねません。

弾丸を組み立てる

• 4 弾丸はケースの開いた部分にしっかりと収まります。 弾丸には腐食を防ぎ、組み立てを助けるために潤滑油が塗られています。 その後、弾丸をケースに圧着し、カートリッジの全長が正しくなるようにする。 クリンプはケースの開放端の直径を小さくし、弾丸をしっかりと捕らえ、湿気が火薬に侵入しないように組み立てを密封する。

  カートリッジを組み立てるプレスは、各部品を正確に、正しい順序で供給する必要がある。 そうでないと、ケースのプライミングができなかったり、火薬が抜け落ちたり、弾丸が正しく装着されなかったりすることがある。 その結果、最低でも誤射や命中精度の低下を招き、最悪の場合、発射時に銃器がバラバラになることもある。 各工程では、専用の金型が重要な組み立て機能を担っている。 ダイスは長寿命の超硬合金製で、高品質の弾薬を製造するために綿密な調整が施されています。

  組み立てが終わると、完成したカートリッジは通常1箱に50個ずつ包装され、射手への出荷に備えられる。

品質管理

ほとんどのメーカーは品質管理プログラムおよびプロセスの一環として、何千もの自社製カートリッジを撃ちます。 精度、圧力、信頼性、速度、および一貫性などがすべて記録されます。 このために使用される武器は、特別に作られ、高精度で、データを収集する電子機器を備えています。 特定のカートリッジの各製造ラインには、”ロットコード “が与えられています。 弾薬箱に印刷されたこの番号によって、弾薬の在庫確認と追跡が可能になる。 また、特定のロットに問題が発生した場合、ロットコード・システムを使ってそのグループを回収し、交換することができる。

未来

小銃弾は当面、現在の形態で入手できるだろう。 その機能は、標的を攻撃するために弾丸を遠くまで推進させることであり続けるだろう。 この弾薬の材料と設計のバリエーションは、小火器使用者の多くのグループの特定のニーズに対応するものであろう。

軍は、人間から高度な電子機器に至るまで、さまざまなターゲットを貫通して無力化できる弾薬の開発を続けていくだろう。 現在、ターゲットを破壊することなく無力化する「非致死性」武器・弾薬を研究している。 このカテゴリーの小火器には、電子センサーを破壊する携帯型化学レーザーや、粘着性のある泡を発射して標的を包み込む泡銃などがある。 これらの非殺傷装置は、従来の小火器や弾薬に取って代わるものではなく、それを補うものであろう。

警察も非殺傷性の武器・弾薬に関心を持っている。 貫通せずに衝撃を与えるゴム弾は、すでに暴動鎮圧に使われている。 また、小さな豆袋を発射する散弾銃もある。 至近距離で発射すると、パンチの衝撃で豆袋が当たり、標的を一瞬無力化させることができる。

猟師は、正確に命中し、一発で仕留める弾薬が欲しいだろう。 市販の小火器弾の開発の多くはこの分野であり、火薬の装填や弾丸の構成に多くのバリエーションを持たせてきた。

ターゲットシューターは、競技用として優れた精度と再現性を持つ弾薬を開発し続けるだろう。