4
Ствол. Развитие технологии получения нарезов. Дорнирование
Ствол является основной деталью оружия, определяющей его боевые качества, его стабильную меткость стрельбы, высокую поражаемость целей и эффективное действие пуль.
Эти качества ствола обеспечиваются обоснованно выбранным рациональным геометрическим профилем нарезов канала и высокой точностью его исполнения в производстве технологическими средствами.
Многолетний опыт производства нарезного стрелкового оружия показывает, что с уменьшением его калибра технологические трудности по изготовлению канальной части ствола независимо от способа получения нарезов возрастают. Не менее сложным были поиски рациональных способов получения нарезов. Эта тенденция пронизывает все ствольные технологии, смена которых происходит в соответствии с требованиями экономики и общего технического прогресса оружейного производства.
В начале 40-х годов на Ижевском заводе для стволов катибра 7,62 мм наиболее приемлемым с технологической и экономической точки зрения был признан высокопроизводительный способ получения нарезов методом дорнирования. В отличие от весьма продолжительной строжки с помощью специального режущего инструмента, именуемого шпалером, образование нарезов по этому методу происходит за счет пластической деформации металла в процессе проталкивания через гладкий канал термически обработанной заготовки конического пуансона (дорна) со спиральными выступами на поверхности. Для ствола калибра 7,62 мм длина инструмента около 30 мм.
Наружный профиль этого инструмента по своей форме (в поперечном разрезе) представляет собой изображение профиля канала ствола.
После окончания процесса дорнирования внутренние, наиболее деформированные слои металла удерживают наружные в растянутом состоянии и в то же время сами сжимаются ими. Появление этой технологии в ствольном производстве также связано с Ижевским заводом.
В середине 30-х годов исследователи технологической лаборатории В.Н. Новиков, А.Я. Фишер, С.С. Пенкин разработали технологию дорнирования, чертежи дорнов, станок и приспособления для проталкивания инструмента в «напор». В 1936 году изготовлена первая опытная партия дорнированных заготовок стволов пулемета «ДП» для Ковровского завода им. Киркиж (арх. 272-47).
Дальнейшее развитие в пулеметном производстве Ковровского завода эта технология получила с участием М. С. Лазарева.
Освоение технологии дорнирования на Ижевском заводе было начато в предвоенные годы на винтовочных стволах. На ствольном производстве завода за год до начала Великой Отечественной войны был организован специальный участок по освоению новой технологии, который возглавлял в то время исследователь лаборатории резания металлов Б. Ф. Файзулин.
А с началом войны усилиями этой же бригады ствольщиков осуществлен массовый переход на нарезание винтовочных стволов методом дорнирования вместо малопроизводительной строжки шпалером.
Новая технология оказалась несравненно производительнее. Затраты машинного времени снизились более чем в 40 раз (вместо 50 примерно 1 минута). Если при строжке шпалером в течение одной рабочей смены со станка снималось 6–7 стволов, то при дорнировании — 240–250 стволов за это же время. При этом обеспечивалось вполне приемлемое качество каналов стволов по состоянию поверхности и соблюдению точности получаемых канальных размеров.
Обеспечивались также приемлемые меткость стрельбы и живучесть стволов. Все это имело особо важное значение для организации выпуска винтовок образца 1891/30 годов в больших количествах.
Новая механическая технология нарезания каналов стволов в условиях военного времени оказалась просто находкой для оружейного производства. И не только для Ижевского завода.
«Что бы мы делали в войну, когда Ижевскому заводу поставили задачу выпускать двенадцать тысяч винтовок в сутки, сколько бы тогда станков потребовалось?» — отмечает в своей книге («Накануне и в дни испытаний») инициатор и один из авторов разработки технологии дорнирования, исследователь лаборатории резания металлов, главный инженер, директор завода, а в годы войны и зам. Наркома вооружения — Владимир Николаевич Новиков.
С этого времени дорнирование стало основной технологией для стволов калибра 7,62 мм на ижевском оружейном производстве. Получение нарезного профиля канала ствола методом дорнирования гладкого отверстия в годы войны получило широкое распространение и на других оружейных заводах, как самая производительная и наиболее экономичная технология по сравнению с другими, известными в то время способами получения нарезов. В том числе и методом протягивания через гладкое канальное отверстие специальной режущей протяжки.
Однако метод дорнирования имел свои предельные технологические возможности. С увеличением диаметра канала и веса заготовки значительно усложнялись все вспомогательные операции, сопровождающие дорнирование, с резким возрастанием усилия проталкивания инструмента.
По опыту того же завода им. Киркиж стволы калибра 30 мм в середине 50-х годов изготовлять дорнированием было невозможно (арх. 454-55).
Требовалась разработка специального прессового оборудования большой мощности. Наряду с этим с увеличением калибра ствола расширялись возможности применения специальных нарезательных инструментальных головок повышенной производительности (типа Уайт, Рейнметал, Борзинг и др.), но этот завод пошел по пути освоения электрогидравлического метода получения нарезов, возможность применения которого тогда изучалась и на Ижевском заводе.
По экономической эффективности с дорнированием как технологическим методом получения нарезов в 40-х годах могла соревноваться только режущая протяжка.
Возникнув на рубеже XIX и XX веков, протяжные станки примерно с 1905 года стали известны по применению при изготовлении шпоночных и шли-цевых отверстий, а затем и в других областях обработки металла резанием.
В конце 40-х годов исследовалась возможность применения протяжек для нарезания стволов калибра 12,7 мм на шестипозиционном протяжном полуавтоматическом станке «Лапойнт» (арх. 673-48) в порядке изучения перспективы автоматизации всего технологического процесса обработки ствола с созданием непрерывной технологической цепочки. Результаты исследований были положительные.
Однако метод протягивания, несмотря на высокую точность процесса и хорошее качество канальной поверхности, не получил распространения в отечественном оружейном производстве ввиду сложности и дороговизны инструмента (протяжек), а в применении к стволам калибра 7,62 мм и в связи с другими технологическими трудностями, обусловленными малым диаметром обрабатываемого отверстия (арх. 271-46).
Технология нарезания стволов методом дорнирования, ставшая уже традиционной для нормального калибра, оказалась наиболее приемлемой и для системы АК, вступившей в сферу массового производства в конце 40-х годов. Она сохранилась и при переходе АК-47 в начале 60-х годов в новую модификацию — АКМ.
Эта технология по своей относительной простоте и высокой производительности долгое время вполне устраивала оружейное производство. До тех пор пока не назрела постановка вопроса о максимальном повышении уровня его автоматизации. На заводах, применявших эту технологию, проводились исследования по улучшению чистоты канальной поверхности стволов и устранению причин образования дефектов, свойственных процессу дорнирования: «серость», «сыпь», «волнистость», «переломы полей и нарезов», «пересечки» и т. п. (арх. 2356-53, стр. 165).
Обычно после дорнирования канал ствола не нуждается в полировке поверхности, так как получаемая при этом его чистота достаточно высокая. Но операция его полирования свинцовыми шустами с использованием наждачной пыли определенной зернистости применялась не для улучшения чистоты, а для выравнивания диаметральных размеров канала после наружной обточки ствола, порождая одновременно такие дефекты, как «сыпь» и «непросвинцовка».
Чистота поверхности ухудшалась также наличием следов обработки канала гладкой строжкой шпалером перед операцией дорнирования. Образовывались местные надрывы металла на канальной поверхности. Наличием указанных и других свойственных технологий дорнирования недостатков создавались трудности по дальнейшему развитию оружейного производства в направлении автоматизации технологических процессов. Необходимость создания новой, более совершенной ствольной технологии ощущалась уже в 50-х годах.
Электрогидравлическая обработка каналов стволов (ЭГО и ЭГН)
Автоматизация ствольного производства требовала снижения веса заготовки и сокращения операций по механической обработке детали с исключением свойственных дорнированию напряжений в металле, и что не менее важно, исключения необходимости многочисленных исправлений кривизны ствола ручными правками, обусловленной, в первую очередь, деформацией металла заготовки в процессе проталкивания дорна. В этом отношении преимущество перед дорнированием имел новый метод получения нарезов, разработанный в технологическом институте Ф.А. Куприянова (арх. 296-51). Инженеры-технологи этого института Н.Н. Гусев и В.Н. Гусев в 1948 году предложили оружейному производству способ получения нарезов в стволах путем электрогидравлической обработки металла (ЭГО).
Вместо обычных приемов обработки металла резанием или деформации продавливанием пуансона (дорна), предложен процесс направленного анодного растворения металла при высоких скоростях протока электролита с образованием профиля нарезов в канальном отверстии ствола.
Этот способ позволял также производить обработку гладкого отверстия ствола с равномерным съемом металла по всей поверхности в порядке подготовки отверстия к электрогидравлическому нарезанию (ЭГН) или дорнированию. Наименование электрогидравлического он получил ввиду существенного значения в этом процессе скорости протока электролита.
Первыми исследованиями ЭГН на Ижевском заводе (арх. 251-51; 1077-53), проведенными в 50-х годах И.А. Самойловым, выявлена технологическая сложность практического внедрения этого процесса в массовое производство стволов системы АК. Трудности возникли в обеспечении необходимой точности канальных размеров и качества обрабатываемой поверхности.
Сложным в изготовлении был инструмент-катод с высокими требованиями по точности размеров и чистоте поверхности, от которой зависела и чистота обрабатываемого отверстия.
Наибольшие трудности возникли при попытках применения подвижного катода, являвшегося по сравнению с неподвижным более удобным инструментом при разработке автоматизированной технологии, в связи с особой сложностью инструмента, оборудования и технологии в целом. Малый диаметр обрабатываемого отверстия создавал трудности в обеспечении надежного центрирования катода, обеспечении стабильной скорости протока электролита, а также постоянства электропроводности электролита и плотности тока.
Трудным было получение одинаковой глубины нарезов по длине ствола, в связи с чем потребовалась разработка стабилизатора тока для обеспечения стабильной его плотности (арх. 2623-57, стр. 7).
Отработка технологии электрогидравлического нарезания стволов среднего калибра с изучением специфических ее особенностей, оказывающих влияние на качество обработки канальной поверхности, потребовала значительною времени, которое захватило и 60-е годы. Большой объем исследований в этом направлении был проведен технологической лабораторией Ижевского завода, возглавляемой Н.Г. Виноградовым, а затем Н.М. Дмитриевым.
Много хлопот доставила исследователям «рябь» под кромками полей — цепочка бугорков и углублений в металле, производящая зрительное впечатление местной рябизны поверхности. Длительное изучение и экспериментальное воспроизведение этого дефекта показали, что причина его образования связана с наличием шероховатостей, зарезов и местных мелких повреждений на изоляционных планках катода, что приводило к возникновению стационарных местных завихрений электролита и нарушению равномерности стравливания металла (арх. 1077-53). Устранение причин этого дефекта стало сложным проблемным вопросом.
Не свойственно было прежним технологиям и столь большое скругление профиля нарезов, как при ЭГН. При механическом способе обработки нарезы имеют форму с более острыми углами перехода, чем при ЭГН, где радиус скругления углов полей и места перехода от боковой грани поля ко дну нареза находился в пределах 0,3–0,5 мм (арх. 1131-58).
Первоначально эта особенность расценивалась как дефект, характеризующий отступление от требований чертежа. В дальнейшем этот «дефект» стал рассматриваться как положительное качество, способствующее лучшему наложению и удерживанию хрома, а следовательно, и повышению живучести ствола. Баллистические качества стволов со скруглениями профиля нарезов в пределах 0,5 мм не нарушались.
Метод ЭГН, несмотря на незаконченность технологической отработки, сохранял перспективы возможного использования вместо дорнирования и к началу 60-х годов.
Именно в расчете на ЭГН сотрудником Ижевского филиала технологического института И.Л. Заваловым в конце 50-х годов была разработана технология механической обработки ствола АК-47, полностью исключающая его правки в связи с отсутствием кривизны (арх. 2732-59, стр. 50).
Эта технология привлекла к себе большое внимание специалистов оружейного производства, так как создавала благоприятные условия для решения проблемы максимальной его автоматизации.
Исследования показали, что основное искривление стволов происходит на операции дорнирования, нарушение их прямизны при дальнейшей механической обработке является уже результатом перераспределения напряжений в металле, первоисточником которых также является операция дорнирования. Большое количество правок приводило к появлению в стволе дополнительных дефектов: («переломы полей и нарезов», «пузыри» и т. п.).
Процесс правки ствола является ручной операцией, требующей высокой квалификации рабочего и длительного профессионального обучения правщика. Только меткий глаз в сочетании с накопленным опытом и профессиональным мастерством другой раз по едва заметному теневому обозначению в канале может определить место и направление искривления ствола, а затем соразмерить силу удара, способного исправить дефект.
Такими мастерами своего дела, обладающими высоким искусством правщика, были Е.П. Старков, А.И. Якимов, В.К. Валеев.
Профессия правщика стволов была одной из престижных и дефицитных на оружейном производстве. По точности выполнения своей работы высококвалифицированный правщик стволов ценился на уровне искусных заправщиков режущих инструментов, например разверток для окончательной доводки патронников стволов до нужного размера, какими являлись Н.В. Чернышев и В.В. Ардашев. В рабочем «сейфе» Николая Васильевича Чернышева хранились калибры изготовления 1915 года для контроля размеров патронников винтовочных стволов, которые подтверждали высокую точность работы большого мастера.
В предложенном Заваловым техпроцессе, практически исключающем правки, были и свои недостатки.
Применение электрогидравлической обработки не приводило к изгибу ствола, но при этом не происходило и выравнивания канала по диаметральным размерам, как при дорнировании за счет деформации металла при проталкивании пуансона.
Искажение геометрии отверстия, полученное на предшествующих операциях механической обработки (конусность, эллипсность, винтообразность и т. п.), после операции ЭГО гладкого отверстия и нарезания канала в лучшем случае могли оставаться неизменными, являясь в дальнейшем браковочными признаками по канальным размерам в дополнение к «ряби», «волнистости» и другим свойственным этому процессу дефектам (арх. 2732-59, стр. 61).
Искажения геометрии канала ствола с местными «провалами» диаметральных размеров при оценке в сравнении с допускными эталонами и проверке специальными гладкими калибрами — пробками не обнаруживались. Они регистрировались специальными приборами технологической лаборатории, позволяющими производить замеры по всей длине нарезной части ствола через любые интервалы и в любой точке с микрометрической точностью.
Но этот лабораторный способ контроля геометрии канала ствола был пригоден только для исследовательских целей, использование его в массовом производстве стволов было весьма сложным и неприемлемым.
Выравнивание канального отверстия ствола перед электрогидравлическим нарезанием требовало чистовой механической обработки с применением гладкой строжки, развертывания или других способов, что существенно усложняло ствольный технологический процесс и полностью поглощало экономический выигрыш, даваемый бесправочной технологией, предложенной И.Л. Заваловым. Вследствие указанных причин внедрение комплексного процесса электрогидравлической обработки гладкого отверстия и получения нарезов таким же способом на уровне технологической отработанности начала 60-х годов оказалось невозможным. Ижевский завод признал целесообразным автоматизацию производства стволов системы АК проводить на базе существующего технологического процесса с применением дорнирования.
Совершенствования по технологии дорнирования
Вопрос о конечной операции по подготовке гладкого отверстия ствола к нарезанию был одним из узловых и в применении к технологии дорнирования, так как гладкая строжка шпалером не вполне устраивала оружейное производство.
Она требовала больших затрат времени, уступала другим технологиям по чистоте обработки отверстия. Из всех проверявшихся способов обработки гладкого отверстия наиболее рациональным для замены шпалерной строжки признан электрогидравлический (арх. 2395-54, стр. 42). Режущая протяжка уступала ЭГО по экономической эффективности (дорогой и малостойкий инструмент), а скоростное развертывание не гарантировало повышения чистоты обработки по сравнению с обычным развертыванием.
ЭГО по сравнению с гладкой строжкой обеспечивала лучшую, примерно на 2 класса, чистоту поверхности, а без учета дефектов, обусловленных специфическими особенностями ЭГН, обеспечивалась и лучшая чистота хромированного канала ствола. При анодном травлении металла в первую очередь снимались неровности поверхности (шероховатость, гребешки, мелкие порезки и т. н.), оставшиеся от предыдущей грубой механической обработки. Но и как скоростное развертывание ЭГО не обеспечивала полной чистоты поверхности в случае наличия глубоких кольцевых порезок металла — следов инструмента после предварительного развертывания отверстия, если их глубина превышала припуск металла на этот вид обработки. Не выведенные при чистовой обработке перед дорнированием глубокие порезки металла «высвечивались» на поверхности хромированного ствола как «пересечки полей и нарезов».
Искажения геометрии канального отверстия на предшествующих операциях механической обработки в данном случае не препятствовали внедрению электрогидравлической обработки гладкого отверстия в производство, поскольку они поглошались операцией дорнирования (арх. 2995-54, стр. 190–200).
Однако с внедрением ЭГО в производство (арх. 2448-55, стр. 10) стали обнаруживаться ранее не замечавшиеся некоторые особенности этой технологии. Основной из них была высокая чувствительность ЭГО к качеству металла по неметаллическим включениям, что выражалось в появлении нового дефекта в каналах хромированных стволов
Это «черные продольные полосы» различной интенсивности и оттенков длиною до 200 мм — новый вид брака, ранее не встречавшийся при гладкой строжке (арх. 2716-59.стр. 66). Они обозначали выступающие над поверхностью канала бугорки металла темного цвета с легкой шероховатостью неровной поверхности, вытянутые, как правило, вдоль оси ствола. Полосы более светлого цвета, имеющие блестящую поверхность, обозначали неоднородность металла по неметаллическим включениям (сере и фосфору).
Образование этого ярко выраженного дефекта связано с тем, что имеющиеся в стали неметаллические включения, шлаковины и т. п. при химической обработке металла анодному стравливанию не поддаются и остаются на поверхности канала, а при дорнировании вдавливаются в металл, создавая отличающийся от общего фона особый оттенок поверхности. Последующее хромирование поверхности канала ствола этого дефекта не скрывает.
В случае если глубина залегания неметаллического включения меньше припуска на обработку поверхности, то стравливание металла происходит под этим включением, которое после «впрессовывания» в металл пуансоном принимает более резко выраженный цветовой оттенок. «Черные полосы» как дефект отмечались на стволах независимо от процентного содержания неметаллических включений. Электрогидравлическая обработка ствола по канальному отверстию служила как бы дефектоскопом по выявлению в металле неметаллических включений.
Объективность подхода к оценке специфических особенностей электрогидравлической обработки гладкого канала (ЭГО) и нарезов ствола (ЭГН) и связанных с ними изменений по качественному состоянию канальной поверхности с учетом его влияния на служебные свойства детали требовала накопления соответствующего производственного и эксплуатационного опыта.
Но в процессе накопления этого опыта — в середине 60-х годов, когда доработка технологического процесса ЭГН для стволов калибра 7,62 мм стала обретать законченный вид, был начат технологический поиск более совершенных методов нарезания стволов, приемлемых и для стволов малого калибра, который стал уже объектом конструкторских исследований.
Необходимость этих поисков обуславливалась практической потребностью, так как нарезание стволов малого калибра с высокими требованиями по чистоте поверхности и точности канальных размеров применением существующих технологических методов значительно усложнялось. В особо резкой форме технологические трудности проявили себя при сверлении и последующей обработке глубоких отверстий малого диаметра.
Выход из положения открывал метод получения нарезов ротационной холодной ковкой (редуцированием) с применением специальных ковочных машин. В конце 60-х годов этот метод вступил в технологическое соревнование с электрохимическим способом нарезания стволов. Широкое применение редуцирования в массовом производстве стволов наступило в 70-х годах, когда малый калибр оружия стал уже практической реальностью.
Холодная ротационная ковка стволов (редуцирование)
Через каждые 4 минуты из горизонтально-ковочной машины SHK-10 с автоматизированным процессом ковки и подачи заготовок на обработку выходит ствол АКМ с готовым нарезным каналом и патронником, не требующими дополнительной механической обработки.
Не сложная по технологии обработки и заготовка, поступающая для загрузки бункера машины, длиною 311 мм, наружным диаметром 30 мм и с канальным отверстием диаметром 11,6 мм. Подготовка гладкого канала заготовки к редуцированию со сверлением первоначального отверстия диаметром 10,45 мм позволяла применять высокопроизводительные методы обработки, не создавая особых технологических трудностей.
После сверления производилась термическая обработка заготовки, 4-х разовое развертывание отверстия до размера 11,35 мм и на заключительном этапе — электрохимическая обработка до размера 11,6 мм.
Инструментом, обеспечивающим необходимый профиль канала ствола и патронника, является оправка, изготовленная из твердого сплава ВК-20, со спиральными выступами на цилиндрической поверхности и утолщением на конце с наружным профилем по форме патронника ствола. Цилиндрическая часть оправки длиною 40 мм в поперечном сечении представляет собою зеркальное изображение профиля канала ствола.
Нарезной канал и патронник при редуцировании образуются в результате обжатия металла вокруг инструмента — оправки при высокочастотной ковке ствольной заготовки двумя парами симметрично расположенных бойков. Число ударов в одну минуту — 1200. Максимальная степень обжатия металла по канальной части ствола около 40 %.
Регулируемая скорость подачи заготовки в ковочной машине SHK-10 обеспечивалась в пределах от 0 до 36 мм/сек. Осевое вращение заготовки — 40–60 об/мин. Оптимальный режим в пределах 52–56 об/мин.
Редуцированный канал ствола и патронник по своей чистоте не требовали дополнительной обработки перед хромированием. Включение на непродолжительное время «обратного тока» для очистки и некоторого разрыхления поверхности в целях повышения ее адгезионной способности при наложении хрома сливалось с операцией хромирования.
Первая партия ковочных машин SHK-10 группой специалистов Ижевского завода принималась у австрийской фирмы GFM в период с сентября по декабрь 1971 года. Зам. главного механика завода И.Ф. Зуев со своим помощником М. Мусиным, зам. главного технолога Б.Н. Андреев и ведущие специалисты этой службы В.С. Письменский, В.А. Никитин и Л.Ф. Мокрушин в течение этого времени производили не только техническую приемку машин, но и участвовали в отработке технологии ковки стволов АКМ. Одновременно производилось и уточнение чертежа на ствол с учетом технических возможностей ковочной машины, которая также в процессе сдачи заказчику дорабатывалась.
Был момент, когда фирма была не в состоянии удовлетворить требования Советской стороны в точности исполнения чертежных размеров по канальной части ствола и патроннику, считая их чрезмерно жесткими.
В разгар конфликта, когда был начат разговор о возможном расторжении контракта, В.А. Никитину — главному специалисту по канальной части ствола, пришлось возвращаться на свой завод для изучения возможностей изменения требований чертежа на ствол с учетом предложений австрийской стороны и согласования их со своим заказчиком.
Согласие заводских служб на изменение чертежа, не получившее пока еще одобрения внешних испытательных организаций, касалось изменения допусков на точность изготовления 4 и 5-го конусов патронника ствола в связи с местным непроковом в переходной части, (увеличения допуска примерно на 0,02 мм), а также скругления полей нарезов канальной части ствола.
После приемки первой партии ковочных машин SHK-10 руководители фирмы GFN отметили, что впервые встретились с такой строгой требовательностью приемщиков, вследствие чего конструкция машин будет улучшена.
Были также разговоры о том, что только в России существует строгий прямоугольный профиль нарезов оружейных стволов, что в других странах он делается более плавным.
После приемки в 1977 году второй партии ковочных машин у австрийцев на одной из них с согласия советской стороны была произведена опытная, ковка стволов калибра 4,5 мм для фирмы «Koval Arms» (Великобритания) с положительными результатами.
На Ижевском заводе австрийские ковочные машины стали осваиваться в 1972 году, первоначально на стволах калибра 7,62 мм для системы АКМ. Освоение производилось той же группой приемщиков машин у австрийцев под руководством главного инженера завода Б.Ф. Файзулина, являвшегося и главным инициатором внедрения ковочной ствольной технологии в массовое производство, его заместителя О.И. Собина и главного технолога М.И. Миллера.
Своевременное освоение нового прогрессивного метода нарезания стволов в массовой технологии имело весьма важное значение для дальнейшего технического развития оружейного производства.
Первые стволы, изготовленные по новой технологии, по боевым качествам показали вполне обнадеживающие результаты, однако в ходе освоения выявилась необходимость корректировки данного процесса и внесения некоторых дополнительных конструктивных изменений по стволу.
Для обеспечения возможности редуцирования произведено уточнение режима термообработки ствольной заготовки с учетом упразднения подкалки казенной части ствола на более высокую твердость. По длине ствола произведено выравнивание твердости. На утолщенной казенной части твердость понижена, а на остальном участке она несколько повышена. С учетом положительного опыта электрогидравлического нарезания стволов в чертеже произведено скругление внутренних и наружных углов нарезов радиусом 0,8 мм.
Процесс редуцирования в результате наружного обжатия заготовки при ковке оставляет в канале остаточные напряжения противоположной дорнированию реактивной направленности. Эта особенность редуцирования, как и при дорнировании, должна была учитываться при выполнении технологических операций по наружной механической обработке ствола.
Применение редуцирования, даже с учетом свойственной этому процессу недостаточно четкой проковки последних конусов патронника в зоне перехода к нарезной части, не сказалось на изменении прочностных, баллистических и боевых характеристик ствола, включая и большие перепады температур окружающей среды.
Но некоторые сомнения в этом все же возникали. Связанные с этим дополнительные сравнительные испытания автоматов с редуцированными и дорнированными стволами в специализированных исследовательских организациях подтвердили ранее сделанные выводы в пользу редуцирования (арх. 900-73).
Редуцирование каналов стволов с одновременным изготовлением патронника дало снижение трудоемкости изготовления этой детали по сравнению с дорнированием канала и изготовлением патронника путем обработки металла резанием примерно на 40 %. Не страдало при этом и качество изготовленных стволов, боевые свойства и эксплуатационная долговечность.
Применение редуцирования сокращало потребности в производственных площадях по ствольному участку, при этом повышалась и общая культура производства. Но не только в этом состоят преимущества данной технологии. Снижение трудоемкости изготовления ствола на 40 % не являлось высшим предельным достижением данного процесса в области технологий.
В условиях уменьшения калибра оружия, когда трудоемкость обработки канальной части ствола прежними методами резко возрастает, в не меньшей мере возрастает и преимущество редуцирования.
При определенных условиях оно может оказаться единственным методом изготовления стволов малого калибра без особых технологических сложностей.
Это показали предпринятые в конце 60-х годов поиски рациональной технологии изготовления стволов калибра 5,60 (5,45) мм. Полученный на Ижевском заводе при освоении редуцирования стволов АКМ технологический опыт, который был первым в отечественном оружейном производстве стволов среднего калибра, послужил базовой основой для проверки возможности применения этого метода и к стволам малого калибра.
Стволы калибра 5,45 мм. Первоначально этот калибр в перестволенных автоматах АКМ имел цифровое значение 5,60 мм, как диаметр канала, измеряемый по дну нарезов. В дальнейшем при перерасчете на диаметр по полям он перевоплотился в калибр 5,45 мм, каким он стал известен по автомату АК-74.
Многие оружейники и патронщики считали, что калибр 5,6 мм целесообразно было бы оставить без изменений, только считать его диаметром канала ствола не по нарезам, а по полям, как во всем оружии. Это создавало бы лучшие возможности для разработки пуль специального назначения.
Широкими технологическими исследованиями, проведенными на Ижевском заводе (И.А. Самойловым и В.А. Никитиным) в конце 60-х годов с участием организаций В.М. Сабельникова и В.И. Лазарева (инв. 5044-70), установлено, что из всех известных способов получения нарезов (строжка шпалером, дорнирование, редуцирование и ЭГН) лучшими и примерно равноценными между собой являются редуцирование и электрохимическое нарезание (ЭХН, ранее именовавшееся ЭГН). Поиски лучшей технологии и опыт изготовления первых партий стволов калибра 5,45 мм, предназначенных для новых автоматов различных конструкций, обнаружил резко возросшие по сравнению с калибром 7,62 мм технологические трудности выполнения операций по механической обработке глубокого канального отверстия.
Более трудоемкой с увеличением затрат времени стала операция правки стволов вследствие ухудшения видимости теневого треугольника в узком канале, обозначающего нарушение прямизны детали. В связи с уменьшением диаметра обрабатываемого отверстия соответственно снизились и прочностные качества канального инструмента (сверл, разверток, шпалеров, шустов), его жесткость и эксплуатационная долговечность. Наиболее резкие проявления и связанные с этим технологические трудности имели место при сверлении первоначального отверстия диаметром 4,8 мм, где стойкость инструмента в связи с увеличением продольных и крутильных колебаний была особенно низкой.
Снижало это и рабочую подачу инструмента. Увеличилась опасность поломки сверл из-за закупорки отверстий стружкой, что требовало повышенного внимания при наблюдении за процессом сверления. Это исключало возможность многостаночного обслуживания. Частая смена инструмента, ухудшенные условия отвода стружки не только снижали производительность технологических операций, но и косвенно влияли на качество обработки отверстий.
Поломки инструмента были свойственны и технологии сверления глубоких отверстий диаметром 6,45 мм под операцию дорнирования стволов калибра 7,62 мм, где по технологии предусматривалась специальная операция по удалению поломавшихся сверл примерно у 5 % ствольных заготовок.
Но при диаметре отверстия 4,8 мм поломки сверл существенно участились с одновременным увеличением и затрат времени на извлечение обломков инструмента из ствола.
Гладкая строжка, применявшаяся для улучшения чистоты канала и выравнивания его геометрических размеров, отличалась крайне низкой производительностью для стволов любых калибров, а калибра 5,45 мм в особенности.
Сверление отверстия диаметром 9,1 мм с последующей обработкой гладкого канала до размера 10,2 мм под редуцирование было куда проще.
Трудоемкость канальных операций по стволам калибра 5,45 мм применительно к процессу редуцирования по сравнению с технологией дорнирования стволов АКМ калибра 7,62 мм была меньше примерно на 60 %.
Метод одновременного редуцирования канала ствола и патронника был признан наиболее приемлемым для массового производства стволов. Он обеспечивал достаточно высокую точность получаемых размеров, исключая некоторые погрешности по 4 и 5-му конусам патронника, не оказывающие влияния на эксплуатационные качества оружия.
Качественное состояние канального отверстия не уступало ЭХН. Снижение трудозатрат по сравнению с методом ЭХН обеспечивалось более чем в 1,5 раза.
Положительный опыт освоения редуцирования в ствольном производстве был использован Б.Ф. Файзулиным и В.С. Письменским при переводе на процесс редуцирования изготовление корпуса дульного тормоза автомата АК-74 из сортового трубчатого проката. Это снизило общие затраты массового производства на изготовление дульного тормоза примерно на 50 %.
Истории поисков рациональной технологии изготовления автоматных стволов начала 50-х годов известна также попытка применения прессованных заготовок с наличием гладкого канального отверстия, образованного методом прессования горячего металла. Применение такой заготовки исключало из технологического процесса глубокое сверление канального отверстия.
Способ получения прессованной заготовки разработан в технологическом институте инженером Залесским. Сущность ее прессования заключалась в продавливании горячего металла из закрытого объема через отверстие (очко) штампа. Для образования канального отверстия на конце пуансона имеется оправка, входящая в сечение очка до начала выдавливания из него металла.
Серией технологических опытов и проведенными испытаниями «установлена принципиальная возможность применения полых заготовок для изготовления стволов» (арх. 2224-51, стр. 230). Изготовленные из прессованных заготовок стволы на завершающем этапе отработки данной технологии по своим баллистическим характеристикам, прочности и живучести не уступали стволам, изготовленным по штатной технологии (арх. 2440-51, стр. 14).
Полигоном они были рекомендованы «для проверки технологичности (в процессе изготовления серийной партии) и более широких испытаний служебных качеств» (арх. 2771-53, стр. 138).
В ходе производства в стволах из прессованных заготовок обнаруживались отдельные дефекты по канальной части, трудноустранимые технологией.
С учетом этого фактора, а также в связи с развернувшимися работами по совершенствованию штатной и созданию других новых технологий, работы по прессованным заготовкам в то время не получили дальнейшего развития.
