Отечественные автоматы (записки испытателя-оружейника)

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.).