- Технология стволов
- Генрих Аншютц в 1811 году издал книгу, посвященную истории винтовки, где он приводит четыре способа изготовления стволов:
- * стволы с продольным швом,
- * стволы со спиральным швом,
- * стволы, навитые из ленты,
- * стволы, навитые из дамаска.
- При этом две первые и две последние категории являются, по сути, одним и тем же, только в первом случае изменяется геометрия шва, а во втором — материал полосы. Итак, первоначально стволы делали из листа железа, который огибали вдоль оправки в виде прутка таким образом, чтобы края легли внахлест, один на другой, после чего шов проковывали молотом, осуществляя кузнечную сварку:
Дабы усилить конструкцию, на ствол набивались поперечные кольца, воспринимавшие свою долю раздувающих усилий при выстреле. После ковки готовый ствол обычно рассверливали до желаемого калибра и шлифовали изнутри и снаружи. Нет нужды пояснять, что подобная технология не могла дать хороших результатов. Оружейники, наблюдая за тем, как ведет себя их продукция в ходе стрельб, заметили, что вздутия и разрывы происходят главным образом вдоль — по шву или просто в направлении волокон металла. Кроме того, протянувшийся по всей длине шов вовсе не был идеально гладким, выгорал быстрее окружающего железа, и в результате довольно скоро пороховые газы начинали свободно гулять в обход снаряда, а неравномерность сечения пагубно сказывалась на точности стрельбы. Видя это, шов решили делать спиральным. Железный лист или сразу наворачивали на оправку наискось, штопором, или же закручивали готовую, но не сваренную трубку на несколько оборотов, и уже после проковывали. Теперь шов струился по винтовой линии.
Проблема конфликта с пулей снималась почти полностью, но прочность на разрыв увеличивалась незначительно. Поэтому мы и говорим, что два первых метода — продольный и спиральный — практически идентичны.
Пока дело касалось грубых архаичных стволов с относительно толстыми стенками, неприятности досаждали мало. Но потребность облегчения охотничьего оружия вывела проблему в разряд насущных.
И потом, когда разорвавшийся мушкет калечил простого солдата — это одно, а когда лишался глаза сиятельный герцог, то круги от печального события расходились далеко, заставляя мастеров напрягать извилины.
Умозрительные заключения, подпитанные восточными веяниями, постепенно обрели живую плоть, и почти все стволы, исключая самые дешевые, начали выделывать по принципиально иной технологии. Прежде всего брался наиболее чистый, мягкий и ковкий металл, тягучий и прочный на разрыв.
Из него отковывали узкую ленту толщиною чуть большей, чем предполагаемая стенка ствола. Затем эту полосу накручивали на оправку так, чтобы последующий виток слегка заходил краем на край предыдущего, обеспечивая полную герметичность.
После того как полученную спираль тщательно проковывали прямо на прутке, в руках мастера оказывался превосходный ствол, в котором вязкое железо работало при выстреле на продольное (по отношению к волокнам) растяжение. Прочность изделий существенно превосходила ту, что мог обеспечить старый метод, и именно такая технология применялась позднее при навивке Дамаска.
Выделкой отличных стволов традиционно славились испанцы, итальянцы, французы и, разумеется, немцы. Так, во Франции уже в 1535 году была основана самая настоящая фабрика по серийному производству охотничьего оружия. Знаменитейшим ствольщиком был Николай Бис, придворный мастер Филиппа V, короля испанского.
Между итальянцами славились ствольщики Лазарони Коминаццо и Лоренцо Лазарини, среди немцев — Георг Дакс из Мюнхена. Каждый хороший мастер ставил на продукцию свое клеймо, удостоверяя тем самым гарантию качества.
Вот некоторые из великого множества знаменитых и не очень знаменитых клейм, что дошли до наших вместе с несущими их прекрасными изделиями:
Рано или поздно специалисты подметили: стволы восточного изготовления заметно прочнее лучших европейских, и поняли, что секрет заключался не в способе ковки, а в исходном материале, так называемом «ствольном Дамаске».
Относительно восточной традиции стоит оговориться несколько подробнее. Исторические данные свидетельствуют, что в огненной потехе Восток в ту пору опережал Запад, хотя уже к XVIII веку положение выравнивается. Тем не менее, скажем, турецкие ружья всегда ценились очень высоко.
Именно с Востока пришла в старушку Европу идея поперечной накрутки стволов, а также технология получения витого дамаска. Первые упоминания о нем относятся к началу XVII столетия, когда оружейник Филиппа Ш, Жуан Саншец-де-Мирвена стал подражать восточному мелкому Дамаску, о чем сообщает Алонзо Мартинец-де-Эспипар.
К сожалению, автор не описывает способа изготовления стволов Мирвены, а лишь упоминает, что знаменитый оружейник «выковывал стволы для своих ружей из отдельных кусочков, и изобретал для этого разные орудия». Отзываясь с большой похвалою о качестве стволов, он же далее пишет, что «над ними были сделаны самые сильные испытания, и они оказались превосходной доброты».
Следует заметить, что в России ружейное дело всегда было на высоте. Так, царь Борис в 1604 году посылает в подарок персидскому шаху Аббасу «два самопала дела московских мастеров». Чтобы решиться на такой подарок, нужно быть абсолютно уверенным в высочайшем качестве оружия, поскольку персы знали в нем толк.
К концу XVII века российские оружейники не только изготавливали хорошие дамасковые стволы так называемого «красного железа», но также хитроумные двуствольные, многоствольные и многозарядные ружья и пистолеты, в том числе револьверной конструкции.
Название «красное железо» довольно часто встречается в документах того времени, и можно выделить две точки зрения на его происхождение. Так, ряд авторов полагает, что после окончательной обработки и вытравки рисунка дамасковые стволы приобретали красноватый оттенок.
Но подобный взгляд представляется не вполне обоснованным. Напротив — травленый дамаск склонен приобретать скорее серый тон с контрастным кружевом узора, нежели экзотические цветовые сочетания.
В русской же языковой традиции слово «красный» всегда означало превосходную степень, «красивый» или даже «прекрасный», то есть нечто, обладающее высочайшими кондициями.
Соответственно, стволы называли «красными» не оттого, что они походили на вишни или закатное солнце, равно как и «красны девицы» не страдали повышенным кровяным давлением.
Европейские мастера оказались хорошими учениками, и арабская идея крученого металла развилась в отработанную технологию, позволявшую не только обеспечивать требования прочности и живучести стволов, но также получать изделия с определенным, заранее известным поверхностным рисунком, разновидностей коих существовало множество, хотя базовых — не более десятка. Как и в холодном оружии, их поэтичные наименования пошли либо от особого технического приема, либо просто от внешнего вида фактуры, проявившейся после протравливания в железном купоросе или в различных сочетаниях кислот. Известны: ленточный, витой, гвоздевой, букетный, волнистый, турецкий, струйчатый, жгутовый и прочие типы.
Как делают стволы для оружия
Ствол любого огнестрельного оружия, будь то ручное или артиллерия — один из важнейших и самых дорогих компонентов. В некоторых моделях, стоимость одного только ствола может доходить до половины от цены всего оружия. Ниже мы рассмотрим процесс изготовления стволов от заготовки, до готового изделия.
Сталь для стволов поступает в виде трубок и первым шагом является ее нарезка на заготовки необходимой длины.
После чего в заготовке высверливается отверстие, которое в будущем станет каналом ствола. На специальном станке заготовка вращается со скоростью порядка 500 оборотов в минуту, а скорость вращения сверла (в противоположную заготовке сторону) достигает 2000-3000 тысяч оборотов.
Следующий этап разглаживает отверстие от следов сверления, делая канал ствола идеально гладким.
В случае с гладкоствольным оружием на этом этап производства может быть завершен. Или же дополнительно производится хромирование для повышения износостойкости и прочности ствола.
Впрочем насчет необходимости хромирования стволов ходит немало споров, как в гражданской, так и военной среде, поэтому о преимуществах и недостатках оружия с хромированными стволами следует говорить отдельно.
В случае же с нарезным оружием, на этом этапе только начинается самое интересное: нанесение нарезов. Для этого могут использоваться разные технологии:
Ротационная ковка. В канал ствола вставляется шаблон с обратным профилем нарезов, после чего происходит обжимка ствола. В итоге нарезы буквально отпечатываются в канале. Кроме этого, производители, пользующиеся таким методом, утверждают, что при ротационной ковке сталь сжимается, от чего повышается ее плотность. Сам по себе способ считается самым быстрым и дешевым.
Протяжка. При этом методе специальный профиль с нарезами протягивают через канал ствола, в котором вырезаются нарезы. Чаще всего этот метод применяется для изготовления стволов для пистолетов или крупнокалиберного оружия.
Электрохимическое травление — наиболее распространенный в России способ. В канал ствола вставляется заготовка с профилем нарезов, после чего на нее подается напряжение. В итоге, в месте соприкосновения профиля, сталь ствола вытравливается, оставляя нарезы. Способ этот дорогой, но очень точный и достаточно быстрый.
Литье. Это эксперементальный, но перспективный метод, который пока не удалось освоить, чтобы получать стволы, обладающие необходимыми параметрами. Тем не менее, работы в этом направлении ведутся и, возможно, уже в ближайшем будущем готовые стволы для любого оружия будут попросту отливаться, что позволит существенно снизить их стоимость.
Производство нарезных стволов — Охотничий портал
Нарезные стволы применяются для стрельбы боеприпасами соответствующего калибра, пули патронов при этом могут иметь различные конструктивные отличия, что, в свою очередь, определяет требования к тому или иному оружию и способу производства. Также существенными являются и конечные задачи, которые ставит перед собой производитель оружия, так как требования к спортивной высокоточной винтовке и облегчённому охотничьему карабину будут предъявляться разные. Всё это и определяет в конечном счёте выбор способа производства ствола и технологические особенности.
Далее рассмотрим основные современные способы производства нарезных стволов.
Следует отметить, что все способы имеют как общие технологические операции, так и специализированные, которые определяются именно способом получения нарезов (профилирование), а также различные дополнительные технологические операции.
Стволы обычно производят из прутка стали, хотя может применяться и иной вид заготовки, например поковка. Но для простоты изложения рассмотрим именно изготовление из прутка. Марок стали, пригодных для изготовления ствола, довольно много, как отечественных, так и зарубежных.
Нередко небольшие оружейные фирмы экспериментируют с материалами, используя для производства стволов совсем уж экзотические и сложные в обработке стали и сплавы. Традиционно большинство стволов за рубежом изготавливают из стали 4140 и 416R и близких к ним марок. В России это стали 50А, 50РА, 30ХН2МФА и другие.
Итак, сначала от прутка отрезают заготовку необходимой длины. Для этих целей обычно используется ленточная пила. В зависимости от масштаба производства это может быть и простая пила с ручным управлением, и огромный станок с ЧПУ с автоматизированной подачей и раскроем сразу пачки заготовок.
Далее на токарном станке выравниваются торцы и делается небольшая фаска.
Необходимо отметить, что заготовка в большинстве случаев берётся избыточной длины, для того чтобы после всех операций отрезать со стороны дульного среза от 20 до 50 мм, так как в процессе обработки тут образуется небольшой раструб.
Следом идёт глубокое сверление – технологически сложная операция, для которой необходим специальный станок и специальные инструменты. «Глубоким» считается сверление, где соотношение диаметра сверления к глубине составляет 1 к 10, для оружейной промышленности это соотношение близко к 1 к 100.
Традиционно используется так называемое однолезвийное пушечное сверло, в твердосплавной головной части которого находятся отверстия для подачи масла: при сверлении масло под высоким давлением вымывает стружку в V-образную канавку тела сверла.
В среднем, на современном оборудовании, для того чтобы просверлить насквозь заготовки длиной 600 мм из конструкционной стали, требуется около 15 мин. Как правило, используются многошпиндельные станки, способные просверлить за один раз 4, 6, 8 и даже 12 заготовок.
В небольших частных компаниях я видел и переделанные токарные станки, приспособленные для данной операции, однако время сверления там возрастает примерно в два и более раза.
Существует теоретическая дискуссия относительно того, как нужно правильно сверлить: вращать заготовку и подавать сверло без вращения; вращать сверло и осуществлять контрвращение заготовки; либо не вращать заготовку совсем; либо всё-таки вращать, но с малыми скоростями. Как точить сверло: делать «спиральный» угол, или точить гранями, или использовать так называемую алмазную заточку. Какое масло лучше, в каком диапазоне температур масла допустимо сверление, какая должна быть чистота очистки масла и так далее. Каждый производитель будет иметь собственное мнение, которое он подкрепляет собственным опытом и доводами. Лично я получал отличные результаты при сверлении с контрвращением заготовки, при этом сверло вращается значительно быстрее заготовки; и предпочитаю «алмазную» заточку сверла.
Обычно после глубокого сверления производят токарную обработку – задают внешний контур будущего ствола, беря за базу обработки просверлённое отверстие.
Дело в том, что при глубоком сверлении есть так называемый межцентровой увод: выходное отверстие имеет отклонение от геометрического центра заготовки (стандартные допуски примерно 0,3 мм на 1 м), отверстие при этом совершенно прямое и ровное.
Поэтому при оконтуривании ствол устанавливают в центрах и, поддерживая его люнетами, производят внешнюю токарную обработку.
Тут необходимо сделать небольшое примечание.
Иногда некоторые производители делают на данном этапе термическую обработку: или для закалки ствола (производить закалку без внутреннего отверстия – задача малоперспективная, так как конечной цели – повышения твёрдости канала ствола – не добиться), или для снятия напряжений, возникающих после глубокого сверления.
Иногда термическую обработку проводят и на заготовке из прутка, но, как я уже сказал выше, именно наличие сквозного отверстия позволяет правильно «добраться» до всех слоёв металла.
Термическая обработка не всегда производится с повышением температуры: нередко применяют криогенные способы обработки, что положительно сказывается как на снятии напряжений, так и на изменении структуры металла. Особенно это рекомендовано для нержавеющих сталей. Следует отметить серьёзные риски термических поводок при закалке заготовки ствола и сложности в дальнейшей обработке: получить нарезы в закалённой заготовке можно не любым способом. Однако правильно закалённый ствол существенно повышает ресурс.
Далее следует развёртка канала ствола, так как после сверления внутри остаются следы инструмента. Развёртка выравнивает внутреннюю геометрию, убирает риски, делает отверстие идеально круглым и соответствующим калибру ствола по размеру канала.
После следуют различные доводочные операции. В зависимости от применяемой конкретным производителем технологии это могут быть хонинговальные операции с помощью вертикальных или горизонтальных хонинговальных станков, снимающих около 0,01 мм, при этом практически полностью удаляющих следы как глубокого сверления, так и развёртки, и делающих внутренний канал идеально гладким и ровным.
Может применяться так называемый лаппинг, или свинцевание, когда на свинцовую отливку наносят абразивную пасту, вращая или заготовку, или ствол, и производят внутреннюю полировку.
Могут быть применены (или самостоятельно, или в комбинации с вышеописанными методами) мягкие хоны – специальные ерши, покрытые абразивными составами, которые протягивают через ствол с вращением, улучшая показатели шероховатости.
Далее следует самое интересное. Именно тут начинается разветвление технологии – выбор метода профилирования канала ствола. Разберём их по порядку, от простого к сложному.
Дорнирование. Протягивание или проталкивание специальной головки (дорна) с вырезанными канавками через канал ствола. Размер дорна всегда чуть больше диаметра канала ствола, при его продвижении возникают значительные пластические деформации, металл выдавливается и, заполняя форму дорна, формирует геометрию канала ствола уже с нарезами.
Вращение дорна в соответствии с шагом нарезов и углом канавок на дорне задаётся или системой ЧПУ, или копиром, в зависимости от конфигурации станка. Метод очень быстрый: в среднем для прохождения дорна через канал заготовки ствола карабина требуется менее минуты.
Полученное в результате отверстие будет больше калибра, под который изготавливается ствол, и необходимо провести длительную термическую обработку, отжиг, чтобы вышли напряжения и металл «сжался» до размеров калибра. Следует отметить, что в результате отжига твёрдость ствола снижается.
Обычно дорнированные стволы имеют внутреннюю твёрдость 24–28 HRC, что несколько ниже, чем при получении нарезов другими способами.
После термической обработки ствол доводят лаппингом: отливка сплава свинца и олова заливается в ствол, и с помощью специального шомпола с абразивной пастой производятся возвратно-поступательные движения, при этом в рукоятку шомпола вставлены подшипники, чтобы отливка без усилий вращалась в стволе по нарезам. Довольно утомительная операция при ручном труде, правда, у некоторых производителей она автоматизирована.
Стволы при этом могут получаться очень достойной точности. Среди известных производителей, использующих данный способ, можно упомянуть Lilja Precision Rifle Barrels (США), Shilen barrels (США), Hart barrels (США), Douglas Barrels (США), Bergara (Испания), Border Barrels Ltd.
(Великобритания). Стволы Lilja являются одними из лучших в стрельбе из малокалиберной винтовки, а Shilen долгое время был эталоном в бенчресте. Стволы Border ставил на свои винтовки основатель Accuracy International Малкольм Купер.
Даже армейские винтовки М4 и М16 имеют дорнированные стволы.
Следующий метод – это ротационная ковка.
Для данного способа производства требуется весьма дорогостоящее оборудование, станок ротационной ковки, а также специальное оборудование для изготовления изнашиваемых инструментов, оправок (дорнов) и молотков.
Есть небольшая путаница в терминах: головка для дорнирования и оправка для ротационной ковки (иногда говорят «редуцирование») в русском языке имеют одинаковое название, дорн, хотя это совершенно разные инструменты.
Оправка, дорн, помещается внутрь канала ствола, молотки станка с очень высокой частотой (порядка 1000–1200 ударов в минуту) обстукивают заготовку снаружи, заготовка сжимается, и внутренний канал формируется в точности по форме дорна.
Сама оправка короткая (примерно 100–150 мм), в процессе она двигается по стволу и проворачивается в соответствии с шагом нарезов.
Следует отметить интересные особенности данной технологии: изначально заготовка короче и толще ствола, который должен получиться в итоге, в процессе ковки формируется не только внутренний канал, но и внешний контур. В некоторых случаях может отковываться и патронник, а ствол удлиняется в процессе ковки на 30–40%.
Иногда производители за счёт рисунка ударной части молотков наносят на поверхность ствола геометрический рисунок. Метод стрессовый, однако не все производители производят термическую обработку после ковки. В процессе ковки уплотняется металл вокруг дорна, что весьма положительно сказывается на ресурсе ствола.
Данный метод является высокопроизводительным и обычно используется компаниями с объёмом выпуска более 50 тыс. стволов в год. Среди наиболее известных производителей, использующих данный метод, российские ТОЗ, «ИжМаш» и «Молот», Blaser (Германия), Steyr Mannlicher (Австрия), Sako (Финляндия), Remington (США), Sabatti (Италия), CZ (Чехия), Browning (Бельгия).
Следующий значимый метод производства стволов – это электрохимическое травление. Для подобной обработки используют специальные станки. Заготовку устанавливают в станок, и через ствол, в среде электролита, протягивают с вращением катод.
Под действием тока происходит окислительно-восстановительная реакция, где процесс окисления идёт по поверхности ствола, а восстановление – по медному катоду. В результате формируется внутренний канал ствола с нарезами. Время обработки ствола – 10–15 минут. Метод имеет ряд интересных особенностей.
Так как это единственный бесконтактный метод обработки, заготовка ствола может быть из металла любой твёрдости и вязкости. Следует отметить, что все остальные методы получения нарезов имеют ограничения по материалу.
Изменяя параметры тока в процессе обработки, можно получить заданную конусность, что для определённых видов пуль и калибров будет иметь важное значение для кучности стрельбы.
Внутренняя поверхность канала ствола при этом методе обработки на глубину в несколько микрон получается «рыхлой», и если предполагается покрытие хромом, это существенно улучшает сцепление хрома и стали ствола. Если ствол будет использоваться без покрытия, то ствол доводят лаппингом (свинцеванием), как было описано выше. Данный способ производства использует в России ЦКИБ СОО (Тула), в Европе – Ritter & Stark (Австрия). Следует также отметить, что подобным образом производят и стволы для автоматических пушек.
Следующий метод – это шпаллерное строгание, или однопроходное резание, наиболее точный метод получения нарезов. Существенным недостатком является длительное время обработки, Ствол калибра 7,62 с шестью нарезами может находиться в обработке более 2,5 часов. Однако данным методом ствол может быть изготовлен с микронными допусками.
Через ствол двигается инструментальная головка, внутри которой установлен резец специальной формы и клиновой подаватель, регулирующий высоту подъёма резца.
Резец проходит все нарезы в соответствии со спецификацией ствола, потом клиновой подаватель чуть смещается, приподнимая резец на несколько микрон, и повторяется цикл обработки; каждый раз снимается тончайший слой металла.
В среднем для формирования нарезов на стандартную глубину (для большинства калибров глубина нареза – 0,1 мм) требуется около 80 проходов инструмента. После обработки ствол также подвергается лаппингу для удаления следов обработки и улучшения шероховатости.
Данный метод имеет ряд ограничений по применяемым материалам: вязкие и твёрдые стали обработать с нужным качеством невозможно. В России этот метод использует компания «Орсис», что позволяет им получать стволы непревзойдённого качества, позволяющие побеждать в чемпионатах мира по снайперской стрельбе, есть в активе и победа в чемпионате Европы по Ф-классу.
Наиболее известные производители стволов данным методом находятся в США. Следует упомянуть Bartlein barrels и Krieger barrels. Последние 10 лет именно стволы Bartlein абсолютно доминируют во всех соревнованиях по высокоточной стрельбе в мире, стволы этого производителя массово применяют и частные оружейники для построения кастомных винтовок для спорта и охоты. Применяют «резаные» стволы и военные, можно упомянуть Barrett (США), MacMillan (США) и MSR Remington (США).
Основное отличие между Bartlein barrels и всеми остальными, в том, что Bartlein barrels первыми смогли построить станки с ЧПУ для нарезания канала ствола, добившись высочайшей повторяемости по углу шага нарезов, по точности позиционирования нарезов и так далее. Все остальные производители используют старые станки Pratt & Whitney, большинство из которых выпущено ещё до Второй мировой войны, и за счёт механического позиционирования проигрывают по точности ЧПУ.
Также следует упомянуть ещё некоторые методы изготовления стволов. Прежде всего это протяжка. Протяжка – это многолезвийный, довольно длинный инструмент, формирующий канал ствола в специальном станке резанием за один проход. Применяется или для изготовления пистолетных стволов, или для крупных калибров нарезного оружия, в основном .
50 калибра для дульнозарядных винтовок. Более мелкие калибры обработать невозможно: не хватает жёсткости инструмента. Есть также метод под названием «волочение», чем-то сходный с ротационной ковкой, только сжатие ствола на оправке происходит не под ударами молотков, а давлением специальных роликов, сжимающих металл.
Метод применяется очень ограниченно.
Всё описанное выше относится к изготовлению заготовки ствола, или ствольному бланку, а это ещё не ствол. Следующая важная операция – это изготовление патронника и соединительных систем. Патронник разворачивается специальными развёртками.
Обычно используют несколько инструментов: сначала сверлом с «пилотом» или «направлением», формируют отверстие, далее грубой развёрткой формируют основную геометрию патронника, а финишной развёрткой получают уже окончательную форму.
Система соединения ствола может быть различной: это или резьбы, или штифтовые посадки, или иной способ в зависимости от конструкции конкретного образца. Есть модели, в которых даже боевые упоры выполнены в стволе.
После изготовления патронника ствол может быть подвержен термической или термохимической обработке. Часто производители производят закалку патронника, применяя индукционную печь и быстрое охлаждение.
Ствол может быть покрыт изнутри хромом для увеличения ресурса и повышения стойкости к пулям с оболочкой из стали. Также ствол может быть подвергнут различным способам плазменного упрочнения, вакуумного напыления, азотированию, карбонитрации.
С внешней стороны ствол может быть оксидирован, покрашен или покрыт иным способом.
Разнообразие способов и методов дальнейшей обработки бланка ствола велико и может иметь существенные отличия у разных производителей. Конечную оценку этим усилиям вынесет потребитель, купив то или иное оружие и получив с ним практический опыт.
Русский охотничий журнал
10705
Способы получения профиля нарезов в канале ствола при его изготовлении
Способы нанесения профиля нарезов в канале ствола при его изготовлении
Есть несколько способов получения профиля нарезов в канале ствола. Все они имеют свои достоинства и недостатки. При изготовлении любого ствола есть несколько стандартных операций, сверление, оконтуривание, развертка канала, подготовка канала (полировка, лаппинг, хонингование), далее идет профилирование (это уже специализированная операция определяющая метод получения нарезов и свойства ствола) и финишные операции (как правило определяются технологией получения нарезов и традициями сложившимися у конкретного производителя) тут могут быть различные финишные полировки, термическая и термохимическая обработка и тд. Попробуем рассмотреть основные:
1. Ротационная ковка.
Достоинство: очень быстрый способ (около 3 минут на изготовление ствола), позволяющий получать стволы с внешней и внутренней геометрией (иногда даже куют вместе с патронником), с хорошей внутренней поверхностью и достаточной для большинства задач точностью. Суть метода: в канал ствола вводится оправка (есть разные названия, в России говорят «дорн», хотя «дорном» называют и другой инструмент о котором пойдет речь ниже) с обратным профилем нарезов, удары молотков станка сжимают металл, и внутреняя поверхность отпечатывается повторяя форму «оправки-дорна». Способ характерен еще тем, что металл в процессе ковки уплотняется, что теоретически, а по утверждению некоторых уважаемых производителей и практически положительно влияет на ресурс. Например по заявлению FN herstal их стволы полученные ковкой дают ресурс в 20 тыс. выстрелов в М16 (кал.223Рем) против 6-8 тыс. выстрелов ресурса стволов фирмы Colt (полученных дорнированием). К недостаткам можно отнести очень дорогое оборудование, станок GFM австрийского производства стоит несколько миллионов евро, высокие требования к хонингованию (и высокой стоимости хонинговальных станков) и общей подготовке ствола. С точки зрения качества есть проблемы внутренних напряжений (так как идет ударное уплотнение материала), что негативно сказывается на стрельбе. Точность канала ствола при данном методе получается с допусками в сотые доли мм, что недостаточно для прецизионной стрельбы. Для снятия напряжений и упрочнения поверхностного слоя некоторые фирмы (например Блейзер) прибегают к нитроцементации.
Среди фирм производящих стволы методом ротационной ковки можно выделить уже упомянутые FN herstal и входящие в группу FN herstal Браунинг и Винчестер, Блейзер, Зауэр и Маузер, ЧЗ, Сако, Ремингтон, Штеер Манлихер.
2. Дорнирование Протягивание (или проталкивание) через канал ствола твердосплавной головки button- дорн. Головка имеет определенный профиль соответствующий калибру, количеству и шагу нарезов. Это тоже, как и ротационная ковка, стрессовый метод профилирования канала ствола, только нарезы формируются не из большего диаметра в меньший как при ковке, а из меньшего в больший. Button двигаясь по стволу, и одновременно вращаясь, соответственно шагу нарезов, формирует геометрию канала ствола. Сама операция протяжки дорна очень быстрая, минута и все, однако метод требует очень качественной подготовки и прежде всего по финишному размеру канала, его чистоте, а так же по смазкам. Трение очень значительное, дорн выходит из ствола с температурой в двести градусов, и для преодоления таких сил к смазкам масса требований. Раньше ствол «меднили», тонкий слой меди нанесенный на канал и являлся смазкой, сейчас применяют различные промышленные смазки и их комбинации, рецептура смазок как правило, ноу хау каждой компании кто получает стволы таким способом. После протяжки дорна отверстие получается больше калибра, и для получения точного размера и снятия напряжений ствол идет в специальную печь где медленно нагревается и остывает в течении почти 50 часов. После термической обработки следует финишная полировка и ствол готов к нарезанию патронника и установке в винтовку. Метод позволяет получать стволы очень высокого качества, пару десятков лет назад именно дорнированные стволы доминировали во всех крупных соревнованиях по бенчресту, с ними были установлены десятки рекордов. Недостатком метода можно назвать сложность подбора термических режимов для попадания в «размер», а так же большое количество «ручных» операций. Метод применяют многие фирмы, из изместных Лотар Вальтер, Шилен, Харт. В заводских винтовках дорнированные стволы стоят у Везерби.
Ролики о производстве винтовок Бергара Баррелс, ствольное производство организовано при участие Эда Шилена. На 17 секунде видно, как дорн формирует нарезы.
3. Резание Получение профиля нарезов резанием, т.е. с изъятием металла из канала ствола наиболее древний способ, самые первые нарезные стволы получали именно так, в 20 веке в период гонки за производительностью этот метод в массовом производстве был заменен куда более высоко производительными способами таким как ротационная ковка и дорнирование. Однако сам метод получения стволов резанием наиболее точный, позволяющий получать внутреннюю геометрию канала практически идеальной по размерам полей и нарезов. Точность стрельбы во многом и определяется точностью геометрии канала ствола, правильностью формы нарезов, и точности глубины. В процессе обработки данным методом через канал двигается инструментальная головка, в которой установлен резец, резец последовательно обрабатывает нарезы, и возвращаясь к первому нарезу механика станка чуть выдвигает резец и цикл повторяется. Основным недостатком метода является его скорость, это самый медленный способ обработки ствола, при средней глубине нареза в 0.1 мм нужно от 60 до 100 проходов инструмента для получения нареза необходимой глубины. Обычно ствол обрабатывается от 2 до 3 часов, крупный калибр может находится на станке до 8 часов и более. До недавнего времени станки для нарезания канала использовались Pratt Whithney выпуска до второй мировой войны с ручными индексами и частичной автоматизацией, с 2005 года появились станки с ЧПУ позволившие улучшить точность обработки канала ствола и получить стволы непревзойденной точности. На сегодняшний день стволы полученные данным способом являются безусловными лидерами в соревнованиях по высокоточной стрельбе. Ствол получаемый данным способом не нуждается в термической обработке и сразу готов к применению. Из известных фирм устанавливающих резанные стволы на свои винтовки можно упомянуть Accuracy International, Barrett, McMillan.
Самые известные производители стволов методом резания: Шайлен, Кригер, Бартлейн, Бордер.
1. Протяжка (Broashing). Длинный режущий инструмент с полным профилем нарезов протягивают на специальном прессе через канал получая одновременно все нарезы. Обычно применяют для получения стволов для пистолетов, для длинноствольного оружия применяют только для крупного калибра, но тоже ограничено, я знаю только одну фирму производящую стволы .50 калибра для ружей на черном порохе. Фирма Беретта получает для своих пистолетов стволы именно протяжкой.
Метод непременим для большинства винтовочных калибров, так как получить необходимую жесткость инструмента при малых диаметрах невозможно.
2. Электрохимическое травление. Метод весьма распространен в России, таким способом получают стволы даже для малокалиберной артиллерии. Название метода по сути описывает и его технологию, через канал протягивают электрод с профилем нарезов и подают электрический ток, в месте «контакта» металл ствола вытравливается и получаются нарезы. Способ довольно точный, и быстрый. Применим не на всех сталях.
3. В Турции применяют способ сходный с ротационной ковкой, только вместо ударов молотков, применяют валки которые сдавливают металл на оправку.
4. Я знаю примеры когда стволы получали электроэрозионным способом и даже литьем. Данные методы развития пока не получили.
О металлах
Стволы в основном делают из стали, это либо нержавеющая сталь, либо «черная» хром молибденовая. Разные стали по разному обрабатываются разными методами. Например нержавеющие стали хуже куются, но хорошо обрабатываются дорнированием или резанием. Нержавейку практически невозможно обработать электрохимическим травлением и тд. Некоторые нержавеющие стали очень плохо обрабатываются резанием, но прекрасно дорнируются. Поэтому выбор стали для конкретной технологии это очень важный и принципиальный момент. К ствольной стали предъявляются высокие требования, это прежде всего плотность структуры, отсутствие неметаллических включений, полостей и микротрещин, напряжений. В США и Европе ствольные стали поставляются с заводов изготовителей с паспортами ультразвукового контроля и со снятыми в заводских условиях напряжениями. В США поставщики прилагают сертификат подтверждающий возможность использования данной стали в оружейной промышленности. Твердость стали для разных способов обработки тоже различная, для дорнирования это 26-28 HRC, для резания 30-34HRC, для пистолетов и автоматов до 40-41.
Распространенные марки: нержавеющая сталь 416R (особенность данной стали повышенное содержание серы и отсутствие никеля), хроммолибденовая 4140, 32CrNiMo6 и др.
Покрытия стволов и упрочнение. В СССР и РФ традиционно наносят хром, упрочняя поверхность и снижая трение, хромирование ухудшает точность геометрии канала ствола, но значительно повышает прочность. Применяются так же различные способы термохимического упрочнения, уже упомянутая нитроцементация, а так же карбонитрация и тд. Позволяющие получить очень твердый поверхностный слой как снаружи так и внутри ствола.
Теперь немного про русское (читай, советское) производство.
У нас два способа получения нарезов: в основном резание и вторично — дорнирование. Резание у нас происходит на специализированных станках с ЧПУ, наличие ЧПУ позволяет очень точно контролировать параметры работы инструмента, а именно углы поворота, точность спирального угла шага нарезов, точность подъема инструмента при обработке. Все это делает возможным получение внутренней геометрии ствола очень высокой точности, с допусками в 1 микрон и в тысячные градуса по углам обработки. Точность изготовления стволов напрямую транслируется в точность стрельбы. Мы выбирали данный способ как основной по причине того, что более точного способа получения ствола не существует. Цикл производства выглядит следующим образом: отрезание прутка нужной длины с припуском на обработку, торцевание на токарном станке, глубокое сверление, оконтуривание на токарном станке с ЧПУ , развертка канала ствола, полировка канала, нарезание нарезов, финишная полировка. На этом бланк считается готовым, далее идут специализированные операции по разворачиванию патронника, нарезанию соединительных резьб, дол, финишной полировки с внешней стороны и различные декоративные виды обработки (покраска, матирование, полировка) в соответствии с заказом. В случае дорнирования цикл операций немного другой, и применяется другой инструмент даже на сходных операциях, например развертка канала ствола для дорнирования производится разверткой большего размера чем для резания, по другому проводится финишная полировка-лаппинг. Существенным отличием способов пр-ва является наличие в цепочке дорнирования продолжительного цикла термической обработки.
- В качестве дополнения:
- Материалами для производства стволов являются:
- Лейнеры:
- -сталь ЭП720.