Изготовление патронов

Организационно-технологические особенности патронного производства

Опыт Великой отечественной войны 1941-1945 гг. показал необходимость массового изготовления патронов. В одной из своих речей, И. В. Сталин сообщил, что только в 1944 г. Советский Союз произвел 7 миллиардов 400 миллионов патронов. Изготовление патронов производилось на так называемом раздельном оборудовании, при этом технологический процесс разбивается на ряд элементарных операций, и производство организуется в виде системы достаточно простых однопозиционных машин, выполняющих операцию в процессе выстоя поворотного стола или конвейера. Загрузка заготовки и съем детали совмещается по времени с выполнением операции.

В послевоенное время под руководством Л.Н. Кошкина были разработаны роторные и роторно-конвейерные автоматические линии, совмещающие транспортные и технологические движения для всех типов технологических операций, что позволило организовать непрерывный цикл изготовления патронов и их элементов с производительностью до 1000 шт./мин. Роторные линии имеют достаточно сложную конструкцию, что не может не сказаться на надежности работы этих линий.

Следует также отметить, что точность изготовления и сборки элементов патронов на роторных линиях ниже, чем на раздельном оборудовании.

Постоянно ведущиеся в к.20 - н.21 веков локальные войны и конфликты, терроризм, разделение оружия на боевое, полицейское, служебное и гражданское существенно изменили ситуацию на рынке боеприпасов. Вместо концепции как можно меньшей номенклатуры патронов при максимально возможном их количестве, появилась тенденция к изготовлению широкой номенклатуры патронов - по калибрам, типоразмерам и разновидностям в пределах типоразмера при сравнительно небольшой программе выпуска. При ведении действий с применением стрелкового оружия возобладала тенденция к решению боевых задач с применением оптимального набора боеприпасов для каждого случая с минимальным их расходом. В связи с этим вновь появились производства на базе раздельного оборудования, позволяющие гибко и быстро реагировать на потребности рынка боеприпасов и выпускать более высококачественные патроны.

Появилось оборудование, ранее не использовавшееся в патронном производстве: станы для прокатки сердечников, станки с ЧПУ для изготовления пуль. Их применение рассматривается далее.

Технологические особенности изготовления бронебойных сердечников

На большинстве патронных заводов бронебойные сердечники изготавливают из шлифованной прутковой стали (серебрянки) на токарных прутковых автоматах, что требует значительного количества оборудования. Более производительным методом является получение сердечников методом холодной поперечно-винтовой прокатки, при котором один из валков выполняется профильным, а второй - гладким (рис. 1).

За один оборот валков формируется одна заготовка, при этом достигается производительность ~ 1 шт/с.

Рис. 1. Схема холодной поперечно-винтовой прокатки сердечника

1 - профильный валок; 2 - гладкий валок; 3 и 4 - опорные поверхности

Винтовой выступ (реборда) на профильном валке возрастает, начиная с нуля до конечной величины. Заготовка, перемещаясь вдоль валка, окончательно формируется и отделяется от последующей, неокончательно сформированной заготовки. При этом должны выполняться условия:

 - обжатие за один оборот заготовки не должно превышать допускаемых величин;

 - отношение ширины перемычки к ее диаметру не должно превышать единицы;

 - число циклов обжатия (число оборотов) заготовки должно быть минимально достаточным, в противном случае в осевой зоне заготовки образуется рыхлость.

Величина предельно допустимой величины обжатия за оборот валка определяется по формуле:

где

dз - диаметр заготовки, мм;

nΣ - число оборотов заготовки.

Dв - диаметр валка.

Бронебойное действие сердечников обеспечивается за счет их высокой твердости - не менее 63 НRС.

Поэтому, как правило, их изготавливают из высококачественных инструментальных углеродистых сталей У10а и У12а, химический состав которых показан в таблице 1.

Таблица 1

Близкая по химическому составу сталь для сердечников применяется и за рубежом.

Таблица 2

Инструментальные углеродистые стали достаточно дешевы, но обладают рядом существенных технологических недостатков:

 - низкой пластичностью, что затрудняет их изготовление метода­ми пластической деформации;

 - высокой склонностью к обезуглероживанию при нагреве без защитных сред;

 - высокой вероятностью образования трещин, что требует трудоемкого визуального контроля каждого сердечника.

Кроме того, вследствие хрупкости закаленных сердечников при ударе пули по преграде под углом они часто ломаются при внедрении в преграду.

Вследствие этих причин иногда используют для сердечников углеродистую качественную конструкционную сталь 65Г, имеющую следующий химический состав:

Таблица 3

Однако сталь 65Г не решает всех проблем. Марганец повышает ее прокаливаемость, но ухудшает штампуемость, которая во многом зависит от структуры стали. За счет повышенного содержания марганца в процессе деформации возникают внутренние остаточные напряжения. Кроме того, эта сталь склонна к росту зерна при нагреве и к обезуглероживанию. В ЦКИБ СОО были проведены исследования сердечников пуль патронов 7Н25 и 7Н31, изготовленных из малоуглеродистых легированных сталей 20Х, 35Х, 40Х.

Таблица 4

Эти стали обладают высокой пластичностью, что позволяет получать методами пластической деформации высокоточные детали с минимальным количеством технологических переходов. Твердость сердечников обеспечивается за счет поверхностного упрочнения методом цементации с последующей закалкой. Это позволяет получать на поверхности твердый (свыше 60 НRС) слой и вязкую сердцевину, способную гасить волны интерференции при ударе о преграду.

В качестве примера на рис 2 показано распределение твердости от поверхности вглубь для стали 35Х.

Рис. 2. Расстояние от поверхности, мм

Толщина цементированного слоя в сердечнике из стали 20Х составляет около 1,5 мм и представляет собой мартенсит и карбиды цементного типа. По визуальной оценке содержание углерода в поверхностном слое составляет около 1,2 %. Карбидная фаза располагается по бывшим границам аустенитных зерен и представляет собой разорванную и коагулированную цементную сетку. Матричная структура сердцевины сердечников представляет собой бейнит пластичной формы, что указывает на сквозную прокаливаемость.

При стрельбе на бронепробитие патронами 7Н25 из пистолета ПМ на дальности 10 м сердечники из стали 20Х, 35Х и У10А проби­ли плиту из стали ст. 3 толщиной 5 мм.

Изготовление цельнометаллических снайперских пуль

Точеные цельнометаллические снайперские пули изготавливаются на высокоточных токарных станках. При этом необходимо придерживаться следующих принципов:

Исходной заготовкой должен быть калиброванный пруток или штучная заготовка из калиброванного прутка. Еще лучше, если заготовки будут отшлифованы на бесцентрово-шлифовальном станке. Равномерный и одинаковый на всех заготовках припуск по диаметру обеспечит постоянство усилия резания, а значит, стабильность выполнения размеров деталей.

Заготовки должны иметь припуск по ведущим пояскам - иначе совпадение оси симметрии ведущих поясков и остальных поверхностей никогда не будет достигнуто.

За одну установку важно обрабатывать все поверхности на цилиндрической части пули, оживало и носик пули.

Очень важной для снайперских пуль является высокая чистота обработки, поэтому желательны станки, обеспечивающие постоянную скорость резания при изменении диаметра обработки. Особенно это относится к обработке оживальной части.

Наиболее подходящим оборудованием для изготовления точеных пуль являются токарно-прутковые станки с ЧПУ. Рассмотрим в качестве примера техпроцесс изготовления пули калибра 12,7 мм из бронзы БрАЖ 9-4 на таком станке (Рис. 3). Заготовкой служит пруток диаметром 16 мм.

Рис. 3. Техпроцесс изготовления пули калибра 12,7 мм на станке с ЧПУ

На первом переходе подрезается торец прутка, затем производится черновая и чистовая обточка оживала, черновая и чистовая обработка цилиндрической части ∅13,01-0,02 мм пули. Обработка производиться резцом с круглой пластиной.

После этого фасонными резцами протачиваются канавки диаметрами 12,7-0,1 и 12,6-0,1 мм. Тем же резцом с круглой пластиной за 2 прохода формируется задний конус и отрезным резцом отрезается деталь.

Автор: В.К. Зеленко, А.В. Брызжев, В.В. Злобин, В.М. Королев
П34 Пистолетные и снайперские патроны. Гранатометные выстрелы.
Учебное пособие. - Тула: Инфра, 2008. - 120 стр