Existuje několik způsobů, jak získat profil rýhování ve vývrtu.
Všechny mají své výhody a nevýhody.
Při výrobě jakékoli hlavně existuje několik standardních operací: vrtání, tvarování, vývoj kanálů, příprava kanálů (leštění, lapování, honování), pak přichází profilování (jedná se o specializovanou operaci, která určuje způsob získání loupání a vlastnosti sud) a dokončovací operace (většinou určované technologií získávání střihů a tradicemi vyvinutými konkrétním výrobcem) může jít o různé dokončovací leštění, tepelné a termochemické zpracování atd.
Zkusme se podívat na ty hlavní:
1. Rotační kování.
Výhoda: velmi rychlá metoda (cca 3 minuty na zhotovení hlavně), která umožňuje získat hlavně s vnější i vnitřní geometrií (někdy i kované společně s komorou), s dobrým vnitřním povrchem a dostatečnou přesností pro většinu úkolů. Podstata metody: do vývrtu se vloží trn (existují různá jména, v Rusku se říká „trn“, i když jiný nástroj se také nazývá „trn“, o kterém bude řeč níže) s reverzním rýhovacím profilem, údery kladívek stroje stlačují kov a na vnitřním povrchu se vtiskne opakující se „trnový“ tvar.
Metoda se také vyznačuje tím, že kov je zhutněn během procesu kování, což teoreticky a podle některých respektovaných výrobců má prakticky pozitivní vliv na zdroj. Například podle FN Herstal jejich kované hlavně poskytují zdroj 20 tisíc výstřelů u M16 (cal. 223Rem) oproti 6-8 tisícům výstřelů životnosti hlavně Colt (získaných lisováním trnu).
Mezi nevýhody patří velmi drahé vybavení, stroj GFM rakouské výroby stojí několik milionů eur, vysoké požadavky na honování (a vysoká cena honovacích strojů) a obecná příprava sudu.
Z kvalitativního hlediska jsou problémy s vnitřním pnutím (při zhutňování materiálu nárazem), což negativně ovlivňuje střelbu. Přesnost vývrtu se touto metodou dosahuje s tolerancemi setin mm, což pro přesnou střelbu nestačí.
Pro zmírnění napětí a zpevnění povrchové vrstvy se některé společnosti (například Blazer) uchylují k nitrokarburizaci.
Z firem vyrábějících hlavně metodou rotačního kování lze vyzdvihnout již zmíněný FN herstal a ty zařazené do skupiny FN herstal Browning a Winchester, Blazer, Sauer a Mauser, ChZ, Sako, Remington, Steer Mannlicher.
2. Dorming
Protažení (nebo zatlačení) hlavice trnu z tvrdokovu skrz otvor.
Hlava má specifický profil odpovídající ráži, počtu a rozteči riflingu.
To je stejně jako rotační kování namáhavý způsob profilování vývrtu, jen rýhování se neformuje z většího průměru na menší jako u kování, ale z menšího na větší. Tlačítko, pohybující se po hlavni a současně rotující podle sklonu ražby, tvoří geometrii vývrtu hlavně. Samotná operace tažení trnu je velmi rychlá, minuta a to je vše, metoda však vyžaduje velmi kvalitní přípravu, a to především z hlediska konečné velikosti kanálu, jeho čistoty a také maziv. Tření je velmi výrazné, trn opouští hlaveň s teplotou dvě stě stupňů a k překonání takových sil je spousta požadavků na maziva. Dříve byla hlaveň „poměděná“, na kanál se nanášela tenká vrstva mědi a byla mazivem, nyní se používají různá průmyslová maziva a jejich kombinace, složení maziva je obvykle know-how každé firmy, která sudy vyrábí Takto.
Po vytažení trnu se otvor zvětší v ráži a pro získání přesné velikosti a zmírnění pnutí jde hlaveň do speciální pece, kde se pomalu zahřívá a ochlazuje po dobu téměř 50 hodin. Po tepelném zpracování následuje finální leštění a hlaveň je připravena pro komorování a instalaci do pušky.
Metoda umožňuje získat velmi kvalitní sudy, před několika desítkami let to byly právě trnové sudy, které dominovaly všem významným benchrestovým soutěžím, byly s nimi vytvořeny desítky rekordů.
Nevýhodou metody je obtížnost výběru tepelných podmínek, aby se vešly do „velikosti“, a také velký počet „ručních“ operací.
Metodu používá mnoho firem, z místních Lothar Walter, Schielen, Hart. Wetherby má v továrních puškách trnové hlavně.
Videa o výrobě pušek Bergara Barrels, výrobě hlavně organizované za účasti Eda Shilena. Po 17 sekundách můžete vidět, jak trn tvoří rifling.
3. Řezání
Získání riflingového profilu řezáním, tzn. odstraněním kovu z vývrtu hlavně, nejstarší metodou, byly tímto způsobem získány vůbec první puškované hlavně, ve 20. století, v závodech o produktivitu, byla tato metoda v hromadné výrobě nahrazena mnohem produktivnějšími metodami jako je rotační kování a trn.
Metoda výroby sudů řezáním je však nejpřesnější, umožňuje získat geometrii vnitřního kanálu, která je téměř ideální z hlediska rozměrů polí a rýhování.
Přesnost střelby je do značné míry určena přesností geometrie vývrtu hlavně, správným tvarem loupání a přesností hloubky. Při zpracování touto metodou se nástrojová hlava, ve které je fréza instalována, pohybuje kanálem, fréza sekvenčně zpracovává řezy a po návratu k prvnímu řezu mechanik stroje mírně prodlužuje frézu a cyklus se opakuje.
Hlavní nevýhodou metody je její rychlost, jedná se o nejpomalejší způsob opracování hlavně, při průměrné hloubce řezu 0.1 mm je potřeba 60 až 100 průchodů nástrojem k získání řezu požadované hloubky. Typicky je hlaveň zpracována za 2 až 3 hodiny, velká ráže může být na stroji až 8 hodin nebo více.
Až donedávna používaly stroje na řezání vývrtů Pratt Whitney před druhou světovou válkou s ručními indexy a částečnou automatizací, od roku 2005 se objevily CNC stroje, které zlepšují přesnost zpracování vývrtů a vyrábějí sudy s nepřekonatelnou přesností. Dnes jsou sudy získané touto metodou nespornou špičkou v soutěžích v přesné střelbě.
Sud získaný touto metodou nevyžaduje tepelné zpracování a je ihned připraven k použití. Mezi známé společnosti, které na své pušky instalují řezané hlavně, patří Accuracy International, Barrett, McMillan.
Nejznámější výrobci kmenů metodou řezání: Shailen, Krieger, Bartlein, Border.
Vzácné způsoby výroby sudů.
1. Protahování.
Dlouhý řezný nástroj s plným profilem rýhování je tažen kanálem na speciálním lisu, čímž se získá veškeré rýhování současně. Obvykle se používají k výrobě hlavně pro pistole, pro dlouhohlavňové zbraně se používají pouze pro velké ráže, ale i omezeně, znám pouze jednu firmu, která vyrábí hlavně ráže .50 pro zbraně na černý prach.
Firma Beretta získává hlavně pro své pistole protahováním.
Metoda je nepostradatelná pro většinu ráží pušek, protože při malých průměrech není možné získat potřebnou tuhost nástroje.
2. Elektrochemické leptání.
Tento způsob je v Rusku velmi rozšířený, hlavně se tímto způsobem získávají i pro malorážní dělostřelectvo. Název metody v podstatě vystihuje její technologii: kanálem se protáhne elektroda s rýhovaným profilem a přivede se elektrický proud, v místě „kontaktu“ se vyleptá kov hlavně a vznikne rýhování. Metoda je poměrně přesná a rychlá. Nevhodné pro všechny oceli.
3. V Turecku používají metodu podobnou rotačnímu kování, jen místo úderů kladivem válečky, které stlačují kov na trn.
4. Znám příklady, kdy byly přijaty kufry elektroerozivní metodou a rovnoměrným litím. Tyto vývojové metody ještě nebyly vyvinuty.
Sudy jsou většinou vyrobeny z oceli, buď nerezové nebo „černého“ chrom-molybdenu.
Různé oceli se zpracovávají odlišně pomocí různých metod. Například nerezové oceli se hůře kují, ale dobře se opracovávají trnem nebo řezáním. Ošetření nerezové oceli elektrochemickým leptáním apod. je téměř nemožné.
Některé nerezové oceli jsou velmi obtížně řezatelné, ale lze je velmi dobře soustružit. Proto je výběr oceli pro konkrétní technologii velmi důležitým a zásadním bodem.
Na sudovou ocel jsou kladeny vysoké nároky, především hustota konstrukce, absence nekovových vměstků, dutin a mikrotrhlin a pnutí. V USA a Evropě jsou sudové oceli dodávány od výrobců s osvědčením o ultrazvukové zkoušce a s pnutím odstraněným v továrně. V USA dodavatelé přikládají certifikát potvrzující možnost použití této oceli ve zbrojním průmyslu.
Rozdílná je i tvrdost oceli pro různé způsoby zpracování, u trnu je to 26-28 HRC, u řezání 30-34 HRC, u pistolí a kulometů až 40-41.
Běžné jakosti: nerezová ocel 416R (vlastností této oceli je vysoký obsah síry a nepřítomnost niklu), chrom-molybden 4140, 32CrNiMo6 atd.
Nátěry a vytvrzování sudů.
V SSSR a Ruské federaci se tradičně aplikuje chrom, zpevňující povrch a snižující tření, chromování zhoršuje přesnost geometrie vývrtu, ale výrazně zvyšuje pevnost.
Používají se také různé metody termochemického kalení, již zmíněná nitrokarbonizace, dále karbonitrace atd. Umožňuje získat velmi tvrdou povrchovou vrstvu jak vně, tak uvnitř kmene.
Máme dva způsoby získávání riflingu: hlavně řezáním a sekundárně trnem.
Naše řezání probíhá na specializovaných CNC strojích, přítomnost CNC umožňuje velmi přesně řídit provozní parametry nástroje, konkrétně úhly natočení, přesnost úhlu stoupání spirály rýhování a přesnost zdvihu nástroje při zpracování . To vše umožňuje získat vnitřní geometrii hlavně s velmi vysokou přesností, s tolerancemi 1 mikronu a tisícin stupňů v úhlech zpracování.
Přesnost výroby hlavně se přímo promítá do přesnosti střelby.
Tuto metodu jsme zvolili jako hlavní, protože neexistuje přesnější způsob získání sudu.
Výrobní cyklus je následující: řezání tyče požadované délky s přídavkem na opracování, lícování na soustruhu, hluboké vrtání, konturování na CNC soustruhu, vystružování otvoru, leštění otvoru, řezání rýhováním, dokončovací leštění.
V tomto okamžiku je forma považována za hotovou, dále se provádí specializované operace pro rozvinutí komory, řezání spojovacích závitů, zarovnávačů, dokončovací leštění na vnější straně a různé dekorativní druhy zpracování (lakování, matování, leštění) v souladu s objednávkou.
V případě leštění je cyklus operací mírně odlišný a i pro podobné operace se používá jiný nástroj, např. vystružování vývrtu hlavně pro leštění se provádí výstružníkem větší velikosti než pro řezání, dokončovací leštění a lapování se provádí jinak.
Významným rozdílem mezi výrobními metodami je přítomnost dlouhého cyklu tepelného zpracování v řetězci leštění.
Jako doplněk:
-Výroba sudů pomocí technologie studené radiální komprese;
-Výroba sudů pomocí technologie radiálního lisování za tepla;
-Výroba lepených kmenů;
Materiály pro výrobu sudů jsou:
-uhlíková ocel 50RA (třída perlit) OST 3-98-88 (hlavně do 9mm s nízkou rychlostí střelby do 600 ran);
– chrom-nikl-molybden-vanadová ocel 30HN2MFA OST 3-98-88 (hlavně do 23mm, rychlost střelby do 1500 ran);
– chrom-nikl-molybden-vanadová ocel OKHN3MFA GOST V 5192-88 (hlavně 30 mm nebo více, rychlost střelby nad 1500 ran).
Způsob zpracování kovových výrobků bez odstraňování třísek je leštění, které se také poměrně často nazývá leštění.
1 Co je leštění?
Během provozu jsou povrchy kovových částí vystaveny silnému zatížení, které vnitřní vrstvy výrobků prakticky nevnímají. Jsou to vrchní vrstvy, které působí proti různým negativním vlivům, od tepelných vlivů a koroze až po opotřebení dílů.
Leštění, jako proces efektivní povrchové úpravy, bylo vytvořeno právě za účelem vyrovnání všech těchto projevů a tím zvýšení úrovně odolnosti proti opotřebení a spolehlivosti kovových výrobků.
Mandrelizace je inovativní varianta opracování otvorů dílů metodou lokální deformace za studena, prováděná plastikářskou technologií. Jeho podstata je následující: trn (speciální pracovní zařízení) se pohybuje uvnitř válce výrobku a díky napětí zajišťuje:
- úprava geometrických parametrů a tvarů součásti obecně a zejména jejího průřezu;
- vysoce kvalitní vyrovnání stávajících nerovností;
- zpevnění povrchové vrstvy kovu.
Hodnota příčného průměru otvoru obrobku je vždy menší než průřez trnu o interferenční index.
2 Dřenění kmene – objemové a povrchové
Proces obrábění otvorů bez odebírání třísek lze v současnosti provádět objemově nebo povrchově. V prvním případě se postup provádí přes celý průřez (příčný) obrobku. Umožňuje získat jedním průchodem pracovního nástroje vybaveného několika zuby hodnotu drsnosti od 0,04 do 0,63 mikrometru s přesností otvoru 11 jednotek na stupnici IT.
Objemové leštění se doporučuje pro zpracování dlouhých válců a trubkových výrobků vyrobených ve formě pouzder. Úspěšně nahrazuje méně efektivní provoz hrubého vyvrtávání takových dílů. Objemová deformace umožňuje pracovat s trubkami libovolné délky a poskytuje potřebný indikátor jejich přímosti.
Leštění povrchového typu zaručuje drsnost v rozsahu 0,04–0,32 mikrometrů s přesností ne méně než 6 a ne více než 9 stupňů. Při tomto způsobu deformace se na povrchu vytvoří odolná vrstva, takže tato technika může nahradit řadu složitých postupů, zejména:
3 Popis typů leštění
Existuje nesvobodný a volný typ provádění popsané operace. Při volném leštění nemají vnější povrchy výrobků žádná omezení deformace. Z tohoto důvodu se obvykle používá pro rozsáhlé práce s bezešvými a elektricky svařovanými trubkami, které se vyznačují střední tloušťkou stěn.
Nevolný trn je vhodnější pro tenkostěnné trubky, protože zaručuje absenci následujících jevů po zpracování:
- zakřivení obrobku podél osy;
- snížená stabilita v podélném směru;
- nekvalitní žehlení kovu.
Tento typ plastické deformace se zpravidla provádí v elastických a tuhých klecích. Poměrně často se také provádí nevolné leštění v kombinaci s redukcí dílů za studena (proces zužování průřezu otvorů a tyčí).
4 Hlavní ukazatele postupu při plastické deformaci obrobků
Mezi hlavní parametry tohoto zpracování patří následující hodnoty:
- relativní napětí;
- rušení;
- Rychlost;
- síla;
- relativní deformace.
Interferencí, jak je uvedeno výše, rozumíme rozdíl mezi jmenovitými průřezy otvoru a trnu. Příliš vysoký zásah může způsobit snížení konečného indexu drsnosti, což je samozřejmě nežádoucí. Proto je výběr hodnoty napětí brán co nejzodpovědněji, s přihlédnutím k vlastnostem plasticity a počáteční pevnosti dílů.
Relativní interference je bezrozměrný parametr. Znamená poměr velikosti obráběné nebo výchozí díry k indikátoru napětí trnu.
Síla procesu vytváření děr se dělí na dvě složky:
První je zapotřebí ke zvětšení průřezu obrobku, který podléhá deformaci. Tato součást zajišťuje objemové zpracování. Ale axiální síla odstraňuje nejmenší nerovnosti. Je potřeba, aby tření fungovalo.
Relativní deformace je indikátor, který určuje skutečnou deformaci součásti podél její vnější části. Tento parametr je vyjádřen v procentech.
Posledním ukazatelem procesu je leštící síla. Nemá zásadní vliv na míru opotřebení pracovního nástroje a kvalitu provozu.
5 Základní schémata provádění plastické deformace otvorů
Vypouštění se provádí podle následujících schémat:
- protahování;
- komprese;
- kombinace prvních dvou metod.
Výběr správného schématu zpracování je velmi důležitý, neboť nastavuje parametry axiálního zatížení výrobků, které je příčinou vzniku axiálních napětí.
Při použití schématu tahu nebo tlaku je součást vystavena napětí v určité oblasti. Smíšené schéma však znamená, že zatížení je převzato po celé délce obrobku.
Objemové leštění se v poslední době stále více provádí pomocí nových schémat – s pasivním, neutrálním a aktivním typem protitahu. K provedení postupu s jejich použitím jsou nutné speciální podpěry – napínací pohyblivé mechanismy, které omezují zkracování dílů při jejich zpracování trnem.
Dodejme, že popsaná technika poskytuje nižší index drsnosti, čím vyšší je interference použit. Kromě toho jsou optimální hodnoty drsnosti otvorů po deformaci zaznamenány, když jsou obrobky podrobeny mechanickému zpracování před provedením operace.
