СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕРДЕЧНИКА БРОНЕБОЙНОГО ПАТРОНА
METHOD OF FABRICATING ARMOR-PIERCING ROUND CORE

Изобретение относится к производству патронов стрелкового оружия, в частности к изготовлению из высокоуглеродистой инструментальной стали бронебойных сердечников различных калибров.
Известен способ изготовления стальных бронебойных сердечников по патенту РФ №2110353, публ. 10.05.1998 года. Известный способ включает отрубку заготовки в размер, предварительное деформирование на одном из концов головной части, промежуточную химическую обработку и окончательное формообразование головной и хвостовой частей сердечника, при этом предварительное деформирование осуществляют методом ротационного обжатия заготовки (в разъемной матрице) с образованием на заданной длине равномерно сужающегося конца до притупления в носике, а окончательное формообразование головной части сердечника осуществляют осадкой с выдавливанием, одновременно с прямым выдавливанием хвостовой части сердечника.
К недостаткам известного способа можно отнести сложность технологического процесса, возможность образования радиального облоя на сердечнике и высокую себестоимость изготовления сердечников.
Известен более совершенный способ изготовления головной части стальных сердечников пуль (см. патент РФ №2158894, В21К 21/06, публ. 10.11.2000 г. - прототип), включающий формообразование методом холодной штамповки по схеме продольного выдавливания, при котором получают заготовку цилиндрической формы с криволинейной образующей с диаметром и высотой цилиндрической части, равными соответственно 0,5-0,6 диаметра основания криволинейной образующей части заготовки и 1,2-1,5 окончательной высоты заостренного участка головной части, и радиусом криволинейной части заготовки, равным окончательному радиусу криволинейного участка головной части, а затем осуществляют окончательное формообразование путем превращения цилиндрической части заготовки в заостренный участок головной части сердечника. Неполное оформление при известном процессе криволинейной части сердечника требует применения токарной обработки для получения заданной геометрии вершинки сердечника и, как следствие, имеет высокую трудоемкость и себестоимость изготовления сердечника.
К недостаткам известного способа-прототипа можно отнести наличие высоких нагрузок на инструмент и в связи с этим низкую его стойкость в процессе формообразования, неполное оформление геометрии криволинейной части, требующей применения токарной обработки, и, как следствие, возможность появления поперечных рисок, снижающих эксплуатационную прочность сердечника, и высокая себестоимость изготовления сердечников.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности снижение нагрузок на инструмент при формообразовании сердечника, повышение эксплуатационной прочности сердечника и снижение себестоимости его изготовления.
Поставленная изобретением техническая задача достигается тем, что первоначально осуществляют отрубку удлиненной заготовки, после чего приступают к формообразованию удлиненной заготовки ступенчатой формы путем раскатывания ее центральной части, с последующим разделением удлиненной раскатанной заготовки по центру на две одинаковые ступенчатые заготовки при помощи конусообразного инструмента, формирующего у обеих заготовок предварительную ступенчатую поверхность носовой части, затем каждую заготовку штампуют за один ход инструмента в штампе, формирующем окончательную геометрию криволинейной и тыльной частей сердечника за счет последовательной деформации ступеней заготовки, начиная с носовой части сердечника, продолжая формирование перехода криволинейной части сердечника в цилиндрическую и заканчивая тыльной ее частью.
Ступенчатая форма удлиненной заготовки выполнена в виде сочетания, по меньшей мере, одной конусообразной поверхности и одной цилиндрической последовательно переходящих одна в другую.
Новизной предложенного технического решения является то, что первоначально осуществляют отрубку удлиненной заготовки, после чего приступают к формообразованию удлиненной заготовки ступенчатой формы путем раскатывания ее центральной части с последующим разделением удлиненной раскатанной заготовки по центру на две одинаковые ступенчатые заготовки при помощи конусообразного инструмента, формирующего у обеих заготовок предварительную ступенчатую поверхность носовой части, затем каждую заготовку штампуют за один ход инструмента в штампе, формирующем окончательную геометрию криволинейной и тыльной частей сердечника за счет последовательной деформации ступеней заготовки, начиная с носовой части сердечника, продолжая формирование перехода криволинейной части сердечника в цилиндрическую и заканчивая тыльной ее частью.
Геометрические размеры ступеней заготовки рассчитаны таким образом, чтобы формирование геометрии криволинейной и цилиндрической частей сердечника при штамповке начиналось с носовой части заготовки и шло последовательно от носовой к цилиндрической части заготовки по мере увеличения сопротивления деформированию предыдущих ступеней заготовки.
Указанные отличительные признаки являются новыми, промышленно выполнимыми, неочевидными и направлены на достижение технической задачи изобретения.
Так, предварительное формирование заготовки ступенчатой формы с заданной геометрией ступеней, близкой к окончательной геометрии криволинейной части, и сочетание конусообразных ступеней с цилиндрическими позволяют снизить нагрузки при поведении последующей операции штамповки. Последовательное формирование криволинейной части сердечника из заготовки ступенчатой формы при помощи операции штамповки, начиная с его носовой части, позволяет последовательно обеспечить высокую заполняемость металлом матрицы штампа и снизить удельные нагрузки на штамповый инструмент.
На фиг.1 представлено пооперационное изменение геометрии удлиненной заготовки: а - удлиненная заготовка перед раскаткой сечение А-А, б - удлиненная заготовка с частично раскатанной центральной частью сечение Б-Б, в - удлиненная заготовка со сформированными ступенями в носовой части сердечников перед завершением раскатки сечение В-В, г - окончательно сформированная заготовка сердечника.
На фиг.2 схематично показано последовательное формообразование криволинейной части сердечника, осуществляемое при штамповке: а - деформирование заготовки с заполнением носовой части полости матрицы металлом, б - деформирование и заполнение металлом срединной части полости матрицы, в - сердечник со сформированной криволинейной носовой и тыльной частями, г - готовый сердечник.
На графических материалах представлена удлиненная заготовка 1, которая после операции раскатки центральной части заготовки приобрела ступенчатую форму 2. Ступенчатая форма заготовки сердечника может быть образована сочетанием как конусообразных поверхностей-ступеней 3, так и сочетанием конусообразных 3 с цилиндрическими 4 поверхностями-ступенями. Удлиненная заготовка 1 при помощи конусообразного инструмента 5 раскаткой при перемещении одной части инструмента относительно другой преобразуется в две одинаковые по геометрическим размерам заготовки 2 ступенчатой формы с конусообразно сформированной носовой частью 6.
Штамповка заготовки 2 осуществляется при помощи штампового инструмента-матрицы 7, пуансона-матрицы 8 и пунсона 9 с получением готового сердечника 10 с заданной инструментом геометрией.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Первоначально от прутка на отрубном станке (не показан) отрубают удлиненную заготовку 1, которую подают в рабочую зону раскатывающего станка и перемещением, например, верхней части конусообразного инструмента 5 относительно нижней начинают раскатывать центральную часть заготовки, образуя на ее поверхности либо одни конусообразные поверхности-ступени 3, либо цилиндрические поверхности-ступени 4, либо сочетание конусообразных поверхностей ступеней 3 с цилиндрическими 4. По окончании раскатки при помощи конусообразного инструмента 5 удлиненную ступенчатую заготовку раскаткой разделяют на две одинаковые по геометрическим размерам заготовки 2, придавая при этом конусную форму носовой части 6 сердечника. Подобранные геометрические размеры поверхностей-ступеней заготовки и сочетание конусообразных поверхностей-ступеней с цилиндрическими позволяют максимально снизить нагрузки на штамповый инструмент. После разделения удлиненной заготовки 1 на две одинаковые ступенчатые заготовки 2 приступают к формированию криволинейной части каждой заготовки. Для этого заготовку 2 помещают в матрицу 7 и воздействием пунсона 9 на торец заготовки 2 сердечника начинают оказывать давление на его тыльную часть. Вследствие того, что заготовка сердечника 2 первоначально контактирует с матрицей меньшим диаметром, то металл этой малой по диаметру ступени заготовки сердечника начинает течь и распределяться в его носовой части, заполняя свободные полости матрицы 7 при небольших усилиях и небольших удельных нагрузках на рабочий инструмент. Как только носовая часть 6 сердечника преобразовалась в криволинейную поверхность, по мере возрастания давления на штамповый инструмент (на пуансон 9, матрицу 7 и пуансон-матрицу 8) в результате пластической деформации металла происходит последовательное заполнение металлом полости матрицы и осуществляется формирование геометрии криволинейной части сердечника, расположенной выше от ранее сформированной нижней части. Такая последовательность формообразования сердечника сохраняется до полного формирования его криволинейной поверхности. После заполнения металлом заготовки криволинейной поверхности сердечника пуансоном-матрицей 8 формируют требуемую геометрию тыльной части сердечника. На фиг.2а) и б) пуансон-матрица 8 в формировании геометрии тыльной части сердечника не участвует. На фиг.2в) - выбирается зазор между матрицей 7 и пуансоном-матрицей 8 и происходит формирование тыльной части сердечника. В результате последовательного формирования криволинейной поверхности (части) сердечника последняя приобретает заданные геометрические размеры, происходит хорошая заполняемость полости матрицы металлом сердечника, снижаются полные и удельные нагрузки на штамповый инструмент, что позволяет увеличить продолжительность его работы.
Конкретный пример осуществления способа.
-0,08
Первоначально на отрубном станке от прутка диаметром 6,12 мм отрубили удлиненную заготовку 1 длиной 38,5 мм, которую затем подали в рабочую зону раскатывающего станка и приступили к раскатке ее центральной части. Затем при помощи конусообразного инструмента 5 удлиненную заготовку раскаткой разделили на две одинаковые по геометрическим размерам заготовки сердечника, придав им конусную форму носовой части 6 в месте разделения. После разделения удлиненной заготовки 1 на две одинаковые ступенчатые заготовки 2 приступили к формированию криволинейной части сердечника. Для этого ступенчатую заготовку 2 подали в рабочую зону штампового инструмента - в матрицу 7 - и включили пресс. Работы по штамповке выполняли на прессе К2130. Далее рассмотрим, как осуществлялась последовательная деформация заготовки ступенчатого сердечника. Воздействием пунсона 9 на заготовку 2 сердечника на его тыльную часть пластической деформации сначала подверглась носовая, самая меньшая по диаметру и объему ступень, а следовательно, и наиболее восприимчивая к нагрузкам и деформации часть сердечника и заполнила металлом носовую часть полости матрицы. Вследствие того, что заготовка 2 сердечника в матрице контактировала с ней конусной ступенью с меньшим диаметром и объемом, то за счет пластической деформации этой ступени заготовки сердечника металл, заполняя свободные радиальные полости матрицы, формировал его носовую криволинейную часть. Как только носовая часть сердечника сформировалась, по мере возрастания давления на заготовку и штамповый инструмент (пунсон 9 и матрицу 7), а весь процесс формирования происходил за один ход пунсона, произошло путем пластической деформации заполнение металлом криволинейной части сердечника, расположенной выше от ранее сформированного участка, в то время как другие части заготовки испытывали только упругую деформацию. Такая последовательность формообразования сердечника сохранилась до полного формирования его криволинейной части. Тыльная часть сердечника под воздействием пуансона-матрицы 8 приняла форму, соответствующую геометрии рабочей поверхности контакта пунсона с заготовкой сердечника. В результате последовательного формирования криволинейной части сердечника криволинейная часть сердечника приобрела заданные геометрические размеры, произошла хорошая заполняемость полости матрицы металлом сердечника, снизились нагрузки на штамповый инструмент, что позволило увеличить продолжительность работы (стойкость инструмента) и повысить качество готовых сердечников. Так, живучесть пунсона и матрицы при штамповке цилиндрической заготовки сердечника при опытной проверке составила 42000 сердечников с низким качеством (носовая часть матрицы металлом не заполнялась). При испытании предложенного способа живучесть штампового инструмента составили более 76000 тысяч сердечников с высокой заполняемостью металлом матрицы с получением заданной геометрии криволинейной части сердечника.
В настоящее время на предлагаемый способ разработана техническая документация, изготовлена опытная партия патронов, проведены испытания, которые показали хорошие результаты, подтверждающие достижение поставленной изобретением технической задачи.