Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления пули

Изобретение относится к производству и изготовлению боеприпасов стрелкового оружия, в частности, пуль из вольфрамового сплава.

Пули из вольфрамовых сплавов имеют повышенную твердость по сравнению с материалом оружейного ствола, изготовленного из мартенситно-стареющей стали с нарезами. По этой причине при вращении и вылете пули из такого ствола возникают надиры на внутренней поверхности канала ствола, приводящие к деформации поверхности канала. В результате дальнейшего использования оружия с деформированной поверхностью канала ствола снижается кучность при стрельбе и дальность полета, а также срок службы ствола.

Из патента RU 2287769 С1, 20.11.2006 (F42B 12/04) известен способ изготовления оболочки пули осесимметричной формы, включающий выполнение стальной заготовки с утолщением в головной и тонкостенной части, контактирующей с поверхностью канала ствола. Утолщенной части оболочки или ее отдельному осесимметричному участку придают повышенные прочность и твердость по сравнению с прочностью и твердостью тонкостенной части оболочки. Поверхность оболочки покрывают защитным слоем. Данный способ позволяет повысить пробивную способность пули, а также кучность стрельбы и ресурс ствола. Однако этот способ не обеспечивает достижение таких же результатов для пуль, изготовленных из вольфрамовых сплавов.

Изготовление пуль из вольфрама известно, например, из патента RU 2528483 С1, 20.09.2014 (F42B 5/02).

Наиболее близкий к предлагаемому способу изготовления пули рассмотрен в патенте RU 2112205 С1, 27.05.1998 (F42B 30/02) (Прототип). Изобретение относится к боеприпасам стрелкового оружия и может быть использовано в конструкции универсальной пули для оружия, предназначенного для стрельбы на воздухе, под водой, из воздуха в воду и из воды в воздух. Пуля выполнена в виде удлиненного стержня с усеченным конусом в передней части с обеспечением образования кавитационной полости при движении в водной среде. Пуля состоит из двух частей. Передняя часть пули имеет большую среднюю плотность, а задняя -меньшую. Передняя часть выполнена из тяжелого сплава, например вольфрамового, а задняя - из легкого сплава. Задняя часть имеет облегчение, например, в виде калиберного оперения. Данный способ изготовления пули позволил решить задачу стабилизации полета пули в разных средах.

Недостаток прототипа состоит в том, что при вращении и вылете пули из оружейного ствола происходит его деформация, вследствие контакта пули из вольфрамового сплава, имеющего более высокую твердость по сравнению с материалом ствола, возникают надиры на внутренней поверхности канала ствола, что повышает его износ, снижается живучесть оружия, появляется возможность прорыва пороховых газов. Кроме того, при выходе пуль из канала ствола они приобретают недопустимые углы нутации, движение пуль на траектории становится менее устойчивым и, как следствие, внешнебаллистические характеристики оружия (начальная скорость пули, дальность стрельбы) ухудшаются.

Задачи, которые решает предлагаемое изобретение, состоят в повышении кучности при стрельбе и дальности полета пуль, изготовленных из вольфрамового сплава, и увеличении срока службы оружейного ствола при многократной стрельбе за счет обеспечения целостности внутренней поверхности канала ствола.

Для решения поставленных задач предложен способ изготовления пули из вольфрамового сплава, включающий нарезание на заготовке из вольфрамового сплава двух кольцевых канавок. В канавки плотно устанавливают медные кольца, предварительно нанеся на поверхность канавок и внутреннюю поверхность колец гальваническое никелевое покрытие. Затем проводят пайку колец при температуре 265-285°С. Наружную поверхность припаянных колец далее точат так, чтобы их диаметр был больше диаметра заготовки. После чего выполняют окончательное точение заготовки для изготовления пули.

Далее следует подробное раскрытие предложенного изобретения.

При изготовлении пуль для их утяжеления используют вольфрамовые сплавы, обладающие высокой плотностью и твердостью, например, такие сплавы как ВНЖ 7-3, ВД-25, ВД-30, ВНМ 5-3. На прутке из вольфрамового сплава длиной 50-60 мм, предназначенном для изготовления пули, нарезают две кольцевые канавки глубиной 0,8-1,0 мм, шириной 3 мм. Расстояние между канавками 8-10 мм. В канавках не должно быть острых углов, являющихся концентраторами напряжений. Поверхность канавок подвергают обезжириванию, травлению и никелированию. Остальные поверхности прутка перед никелированием изолируют лаком. Для изоляции поверхностей прутка, не подлежащих покрытию, можно использовать хлорвиниловый лак ХВЛ-21, эпоксидный лак.

Обезжиривание проводят в растворе следующего состава, г/л: едкий натр 5-10, углекислый натрий 20-40, тринатрийфосфат 20-40. Температура обработки 60-80°С, плотность тока на катоде 2-10 А/дм², время обработки 3-10 мин. Возможно также провести электрохимическое обезжиривание в указанном растворе последовательным переключением полярности (катод-анод). При этом исключается диффузия водорода в металл прутка.

Травление обезжиренных заготовок для снятия окисной пленки с металла проводят в растворе следующего состава, мас. %: едкое кали 5, гексацианоферрат калия 25, вода 70, температура комнатная. Пруток также можно травить в 5-15% растворе едкого натра. Затем пруток промывают водой со струйной обработкой поверхностей.

На поверхности канавок далее наносят никелевое покрытие гальваническим путем. Толщина никелевого покрытия 3-5 мкм. Для улучшения сцепления покрытия с поверхностью канавок желательно перед покрытием провести активацию или пассивирование. Сущность активации - удаление тончайших пленок оксидов химическим или электрохимическим способом в растворах, состоящих из смеси кислот. Пассивирование заключается в образовании на поверхности деталей тонкой пассивной пористой пленки, восстанавливаемой впоследствии при электролизе в процессе нанесения покрытия и обеспечивающей затем высокую активность поверхности подложки и прочное сцепление покрытия с ней.

Состав электролита предварительного никелирования: никель хлористый 250 г/л, соляная кислота 180-220 мл/л. Температура обработки 40-50°С, плотность тока на катоде 5-6 А/дм. Затем сразу же наносят никелевое покрытие до необходимой толщины из электролита следующего состава, г/л: никель сернокислый 140-200, никель хлористый 30-40, натрий хлористый 10, борная кислота 25-30, натрий сернокислый 60-80, pH=5,2-5,8. Температура обработки 20-55°С, плотность тока 0,5-0,8 А/дм. После нанесения никелевого покрытия заготовки промывают, сушат, снимают лаковое покрытие с защищаемых поверхностей.

Указанная последовательность операций обеспечивает качественное сцепление при последующей пайке прутка, изготовленного из вольфрамового сплава, с медными кольцами.

Из медного прутка предварительно изготавливают кольца. Размеры колец должны быть такими, чтобы каждое кольцо плотно входило в канавку, выполненную на заготовке из вольфрамового сплава. При этом наружный диаметр кольца должен быть больше диаметра заготовки. Наружный диаметр кольца делают с припуском для его окончательного точения. Каждое кольцо можно разрезать на две половинки для упрощения установки в канавки заготовки. На стадии, предшествующей сборке заготовки с канавками и колец, на внутреннюю поверхность половинок колец также наносят гальваническое никелевое покрытие толщиной 3-5 мкм.

Перед изготовлением кольца пруток отжигают при температуре 600°С в течение 20-25 мин. в вакууме или инертной атмосфере. Это позволит получить однородную структуру меди, повысить ее пластичность и снять напряжения. Нагрев и охлаждение кольца проводят в щадящем режиме во избежание поводок за счет деформации.

Далее в канавки устанавливают фольгу толщиной 0,1 мм припоя ПСрОСу8 (ВПр-6, серебро 8,5%). Можно так же использовать припой ПСрМО5 (ВПр-9, серебро 5,5%) толщиной 0,1 мм. Эти припои изготовлены на основе олова и содержат серебро и сурьму, а ВПр-9 дополнительно медь, обладают высокой коррозионной стойкостью и применяются во всех климатических условиях без защиты покрытиями.

Поверх припоя устанавливают кольца или полукольца и прижимают их к прутку. Лазерной сваркой сваривают в местах стыка половинки колец, обеспечив плотный контакт поверхностей сваренного кольца с поверхностью припоя на прутке. Необходимость плотного контакта между кольцом и прутком обусловлена обеспечением качественной пайки между ними.

Затем проводят пайку колец при температуре 275-285°С при использовании припоя ПСрОСу8 или при 265-275°С в случае использования припоя ПСрМО5. Состав флюса следующий, мас. %: канифоль 22, анилин солянокислый 2, спирт этиловый 76.

Проведение пайки колец при указанных режимах способствует хорошей адгезии медных колец с поверхностью вольфрамового сплава, что необходимо при дальнейшей механической обработке прутка с припаянными кольцами в процессе окончательного изготовления пули.

Наружную поверхность паяных медных колец далее точат таким образом, чтобы окончательный диаметр колец был на 4±2 мкм (0,002-0,006 мм) больше диаметра заготовки из вольфрамового сплава. Саму заготовку далее подвергают точению для окончательного изготовления пули. В результате получают пулю из вольфрамового сплава с кольцевыми вставками припаянных медных колец, выступающих над поверхностью пули на 2±1 мкм (0,001-0,003 мм).

При выстреле такой пулей ее касание с поверхностью канала ствола будет происходить по выступающей поверхности медного кольца, а не по поверхности вольфрамового сплава. Поскольку медь более мягкий металл, чем вольфрам и сталь, из которой изготовлен ствол, то на внутренней поверхности ствола не будут возникать надиры и какие-либо другие повреждения.

Изобретение подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

На прутке из вольфрамового сплава ВД-25 длиной 50 мм были нарезаны две кольцевые канавки глубиной 1 мм и шириной 3 мм, расстояние между канавками 8 мм. Поверхность канавок обезжирили, провели травление и нанесли гальваническое никелевое покрытие толщиной 3-5 мкм. Поверхности прутка, не подлежащие покрытию, предварительно изолировали эпоксидным лаком. Из медного прутка были изготовлены два кольца таким образом, чтобы каждое кольцо плотно входило в кольцевую канавку, выполненную на прутке. Каждое кольцо было разрезано на две половинки и на внутреннюю поверхность половинок колец нанесено гальваническое никелевое покрытие толщиной 3-5 мкм. В канавки установили фольгу припоя ПСрОСу8 толщиной 0,1 мм. Поверх припоя в каждую канавку были установлены две половинки медных колец и плотно прижаты к прутку из вольфрамового сплава. Провели лазерную сварку половинок колец в местах стыка. При этом обеспечивали плотный контакт поверхностей сваренного кольца с поверхностью припоя на прутке. Затем провели пайку колец при температуре 275-285°С (280±5°С). Наружную поверхность припаянных колец далее точили так, чтобы их диаметр был на 4±2 мкм больше диаметра прутка из вольфрамового сплава. После этого точением была окончательно изготовлена пуля

Пример 2.

На прутке из вольфрамового сплава ВНМ 5-3 длиной 60 мм были нарезаны две кольцевые канавки глубиной 0,8 мм и шириной 3 мм, расстояние между канавками 10 мм. Поверхность канавок обезжирили, провели травление и нанесли гальваническое никелевое покрытие толщиной 3-5 мкм. Поверхности прутка, не подлежащие покрытию, предварительно изолировали эпоксидным лаком. Из медного прутка были изготовлены два кольца таким образом, чтобы каждое кольцо плотно входило в кольцевую канавку, выполненную на прутке. Каждое кольцо было разрезано на две половинки и на внутреннюю поверхность половинок колец нанесено гальваническое никелевое покрытие толщиной 3-5 мкм. В канавки установили фольгу припоя ПСрМО5 толщиной 0,1 мм. Поверх припоя в каждую канавку были установлены две половинки медных колец и плотно прижаты к прутку из вольфрамового сплава. Провели лазерную сварку половинок колец в местах стыка. При этом обеспечили плотный контакт поверхностей сваренного кольца с поверхностью припоя на прутке. Провели пайку колец при температуре 265-275°С (270±5°С). Наружную поверхность припаянных колец далее точили так, чтобы их диаметр был на 4±2 мкм больше диаметра прутка из вольфрамового сплава. После этого точением была окончательно изготовлена пуля.

В результате проведения сравнительных испытаний с использованием пуль, изготовленных в соответствии с предложенным изобретением, и обычных пуль из вольфрамового сплава, установлено, что в случае использования предложенных пуль на внутренней поверхности канала ствола после многократных выстрелов не возникают повреждения, в отличие от использования обычных пуль, что приводит к повышению кучности и дальности полета при стрельбе, а также к увеличению срока службы ствола при многократной стрельбе.