способ изготовления ствола стрелкового оружия

Формула изобретения

1. Способ изготовления ствола стрелкового оружия, включающий механическую обработку с образованием канала ствола сверлением, а затем его развертку, отличающийся тем, что далее канал ствола подвергается предварительной обработке методом дорнования, затем ствол стрелкового оружия подвергается термообработке в виде отжига с нагревом до температуры, составляющей 0,9-0,95% от температуры фазового перехода в состояние металла ствола, не превышающим 10-15°C в минуту, и финишной обработке дорнованием.

2. Способ изготовления ствола по п.1, отличающийся тем, что выдержка при термообработке составляет 85-95 минут, а охлаждение осуществляют со скоростью не более 15°C в минуту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборонной технике, а именно к производству стрелково-пушечного вооружения, и может быть использовано для изготовления стволов стрелкового оружия для высокоточных карабинов или снайперских винтовок.

Известна технология изготовления износостойкого ствола стрелкового оружия, включающая очистку ствола и последующую его обработку ультрадисперсным порошком по патенту RU 2169328 C1, 20.06.2001, выбранная в качестве аналога. Обработку порошком проводят путем нанесения его на внешнюю поверхность каждого снаряда и внутреннюю поверхность ствола перед каждым выстрелом серии, состоящей не менее чем из 3-5 выстрелов. Ультрадисперсный порошок состоит из природного минерала или смеси природных минералов состава Mg₃[Si₂O₅](OH)₄ в количестве 1-1,5 г/мл, вводимую в технологическую среду (керосин или «уайт-спирит»). Недостатком способа являются трудоемкость выполнения системно повторяющихся операций и затраты на осуществление способа, которые не оправдываются уровнем живучести ствола.

Наиболее близким из уровня техники является способ изготовления ствола по патенту RU 2446904 C1, 10.04.2012, выбранный в качестве наиболее близкого аналога (прототипа). Способ включает механическую обработку ствольной заготовки. Канал ствола обрабатывают сверлением, развертыванием и последующим радиальным обжатием. Затем внутри канала ствола наносят хром и нагревают ствол в вакууме или в инертной среде при температуре не выше температуры отпуска 600±5°C, а после проводят операцию формирования полей и нарезов канала ствола. Недостатком способа является большая трудоемкость в обеспечении равномерности толщины покрытия хрома. Кроме того, при обжатии ствола и возникающих при этом напряжений возникает вероятность появления в канале ствола трещин, снижающих надежность стрелкового оружия вследствие коррозии поверхности канала ствола, так как каждая трещина, а их множество при наличии напряжений, - это концентратор воздуха, влаги и пыли.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении кучности стрельбы за счет соосности канала ствола, а также стабильной и однородной структуры его металла. Помимо этого изобретение направлено на снятие остаточных напряжений в металле при изготовлении ствола и предотвращение их появления в процессе стрельбы.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что соосность обеспечивается за счет операций предварительного и окончательного дорнования при введении высокотемпературного отжига между этими операциями, медленного нагрева при отжиге и охлаждения металла ствола, способствующих релаксации (снижению) остаточных напряжений и предотвращению их появления при окончательном процессе дорнования. Приемлемым способом для снятия остаточных напряжений в металле ствола, появившихся при сверлении канала ствола, его развертке и затем многопроходном предварительном дорновании, а также для достижения стабильной и однородной структуры металла ствола, является, как указывалось выше, продолжительный отжиг при температуре, составляющей 0,9-0,95% от температуры фазового перехода в состояние металла ствола в застойном аргоне с выдержкой и охлаждением в проточном аргоне. Нагрев и охлаждение осуществляют со скоростью, не превышающей 10-15°C в минуту. В процессе предварительного дорнования не достигается окончательный внутренний диаметр канала ствола. Процесс предварительного дорнования обычно включает до 100 проходов дорном со смазкой.

Термообработка осуществляется следующим образом. Ствол, изготовленный из нержавеющей стали, например, 12X13, размещают в печи, подвешивая его в вертикальном положении. Аргон в печи застойный. Скорость нагрева до температуры, составляющей 0,9-0,95% от температуры фазового перехода в состояние металла ствола не должна превышать 10-15°C в минуту. Вертикальное размещение ствола и медленная скорость нагрева позволяют равномерно прогревать ствол по сечению и длине без окисления поверхности. При достижении температуры, составляющей 0,95% от температуры фазового перехода в состояние, делают выдержку 90±5 минут. В процессе выдержки в металле происходит процесс структурной стабилизации металла за счет выравнивания параметров искаженной ранее решетки, возникшей в процессе сверления и дорнования канала ствола, увеличения пластичности металла вследствие увеличения количества дислокаций, устранения градиента температуры по сечению и выравнивания химического состава в структуре металла за счет определенного закономерного распределения атомов в пространстве металла. Медленный нагрев и медленное охлаждение позволяют исключить коробление ствола, т.е. изменение его размера и формы. Поскольку напряжения снимаются пластической деформацией, то увеличивается возможность закономерного распределения атомов, особенно инородных в пространстве и, соответственно, уменьшаются упругие деформации и искажения кристаллической решетки, кроме того, отсутствует градиент температур по сечению металла, отсутствует растягивающие и сжимающие напряжения.

После отжига выполняют этап окончательного (финишного) дорнования, включающий не более 10 проходов со смазкой. Это незначительное количество проходов не оказывает отрицательного воздействия на структуру металла, поскольку его структура, достигнутая при отжиге, является стабильной, однородной и имеющей высокую пластичность, способную релаксировать (снижать) незначительные воздействия при окончательном процессе дорнования.

Способ осуществляется следующим образом.

После этапа сверления и развертки канал ствола обрабатывают дорном на операции предварительного дорнования. Протяжку дорном осуществляют обязательно со смазкой. Деформацию поверхностного слоя металла и остаточные напряжения, появившиеся при сверлении и развертке металла и обработке дорном, убирают нагревая ствол до температуры, составляющей 0,9-0,95% от температуры фазового перехода в состояние металла ствола. Ствол при этом размещают в печи, подвешивая его в вертикальном положении с использованием захватов. Среда в печи - застойный аргон. Нагрев осуществляют со скоростью 10-15°C в минуту. Выдержка при температуре, составляющей 0,9-0,95% от температуры фазового перехода в состояние металла ствола, составляет 90±5 минут. Охлаждение ствола проводят со скоростью 10-15°C в минуту, при этом аргон подают на проток. Далее производят окончательную (финишную) обработку канала ствола дорнованием со смазкой с получением в конце процесса требуемых параметров канала ствола и структуры материала для последующего формирования в канале ствола нарезов и полей.

Контрольная проверка соосности ствола по заявленной технологии показала удовлетворительные результаты. Оценка металлографическим способом структуры металла, вырезанного из припускной части ствола, показала оптимальность предложенной технологии для обработки ствола стрелкового оружия из нержавеющих сталей.