Дорнирование ствола своими руками

Дорнование отверстий, труб, стволов

Дорнирование ствола своими руками

Для решения конструкторских задач, связанных с необходимостью повысить твердость и уменьшить шероховатость поверхностного слоя металла применяется, специальный способ обработки. Он называется дорнование.

С его помощью удаётся создать на поверхности металлической конструкции защитный слой, который предохраняет деталь от повышенных нагрузок и препятствует её разрушению. Такими нагрузками могут быть повышенные физические или ударные нагрузки, нарушения теплового режима (перегрев), химическое воздействие.

Они приводят к разрушению или деформации поверхностного слоя, коррозии, ускоренному износу всей детали.

Технологический процесс дорнования

Такой процесс получил название благодаря инструменту, которое называется дорном. Конструктивно он выполнен в форме стержня с одним или несколькими зубьями. В зависимости от способа применения дорны подразделяются на инструменты скольжения и качения.

Технологический процесс заключается в холодном деформировании (уплотнении) поверхности детали посредством движения дорна. Обычно такой технологией производят дорнование отверстий. В этом случае инструмент перемещается вдоль канала ствола. За счёт созданного усилия он обеспечивает:

  • уплотнение внутреннего поверхностного слоя вдоль всего отверстия;
  • повышение качества обрабатываемой детали (удаляются оставшиеся шероховатости);
  • увеличивается диаметр отверстия с повышением его класса точности.

Оценка качества технологического процесса осуществляется за счёт контроля следующих параметров:

  • величины создаваемого натяга;
  • скорости движения инструмента внутри отверстия;
  • значения созданной силы;
  • параметров возникающей деформации.

Величина первого параметра сказывается на качестве получаемой поверхности. Он рассчитывается как разница между внутренним диаметром обрабатываемой детали и диаметром применяемого дорна. Если разница будет слишком большой – это не позволит получить качественное уплотнение и избавиться от шероховатости.

На практике максимальный натяг при дорновании втулки ВГШ необходим для получения требуемого качества поверхности шатуна.

Слишком маленькая величина натяга снижает скорость проведения работ, приводит к лишней деформации обрабатываемой поверхности, появлению излишних внутренних напряжений. Поэтому величина этого параметра рассчитывается с учётом показателей пластичности детали и дорна.

Сила, необходимая для проведения работ, делится на две составляющие:

  • осевую (направленную вдоль линии движения);
  • радиальную (воздействует перпендикулярно осевой).

Первая обеспечивает движение инструмента вдоль отверстия, и тем самым увеличивает внутренний диаметр. Вторая определяет качество поучаемой поверхности (класс точности после обработки)

В отдельных случаях для снижения силы трения, особенно в зоне неконтактной деформации используют дорнование с противодавлением смазки.

Методом дорнования производят доводку сварных труб. При обработке сварных швов необходимо учитывать физические свойства металла и толщину стенок. Такие трубы применяются, например, для гидроцилиндров. Поэтому после проведения дорнования обязательно проводят испытания на прочность. В качестве показателя можно использовать показатель предельной прочности или степень экспандирования.

Виды процесса дорнования

Обработка дорнованием классифицируется по следующим признакам:

  • виду обработки (объёмное и поверхностное);
  • технологическим особенностям (свободное и несвободное);
  • методу воздействия на внутреннюю поверхность (растяжение, сжатие, комбинированное воздействие);
  • количеству и расположению зубьев на поверхности инструмента.

Выбор метода и вида такой обработки зависит от характерных особенностей деталей. Так для получения качественной поверхности стволов или труб с неравножёсткой втулкой применяют метод с обеспечением разного воздействия на отдельные участки внутренней стенки.

Для обработки не осесимметричных заготовок применяют дорны с специально расположенными зубьями.

С помощью свободного дорнования обрабатывают поверхности бесшовных и электросварных труб. Толщина стенок может достигать средних размеров.

Объёмное и поверхностное дорнование

Объёмная обработка производится давлением по всему внутреннему периметру. Для улучшения требуемого качества применяются многозубчатые дорны. Они позволяют добиться высокой точности обработки вплоть до 11 класса. Степень шероховатости Ra получается равной от 0,63 до 0,04 микрон.

Поверхностное дорнование относится к методам поверхностной пластической деформации.

Оно позволяет получить следующие показатели точности: IT от 6 до 9 единиц, шероховатость Ra в пределах 0,32-0,04 микрон. Объемным дорнованием осуществляют обработку сварных прямошовных труб.

Пластическое деформирование и калибровка

Такой способ обработки предполагает воздействие на поверхность металла инструмента, создающего давление в точке соприкосновения. В этом случае происходит последовательное изменение внутренней структуры металла. Благодаря процессам скольжения и двойникования происходит изменение структуры слоёв на уровне атомной решётки.

Такое воздействие приводит не только к изменению внешней формы детали, но и его физических и механических свойств. При правильно разработанном способе пластического деформирования удаётся получить поверхностный слой с улучшенными характеристиками.

Особенно это обстоятельство важно, когда нельзя подвергать металлическую деталь термической обработке, например, изготовленную из аустенитных или ферритных материалов.

Методом калибрования обрабатывают отверстия у заготовок, имеющих небольшую длину. Для обработки применяют калибрующие шарики, дорны, другой калибровочный инструмент. В этом случае его проталкивают сквозь отверстие для получения ожидаемого эффекта.

В этом случае основным параметром оценки технологического воздействия является натяг. Он создаётся благодаря разнице внутреннего диаметра отверстия и диаметра инструмента. В зависимости от решаемой задачи калибровка выполняется с малым или большим натягом.

При калибровании с малым натягом воздействию подвергается только поверхностный слой. Такой обработке подвергают трубы, втулки, вкладыши имеющие толстые стенки. Наиболее приемлемым считается отношение величины стенки к радиусу отверстия более 0,5.

Применение большого натяга приводит к увеличению глубины воздействия и может распространяться на всю толщину обрабатываемого изделия. Это приводит к увеличению внутреннего диаметра, изменению внешних размеров, снижению качества обработки, возникновению неравномерных внутренних напряжений (изменение физико-механических свойств).

Для проведения калибровки необходимо провести качественную предварительную обработку. В результате последующего калибрования точность обработки повышается на 30%. Например, для стали класс точности повышается на две единицы, для бронзы на 3, для чугуна на один класс.

Метод ударных импульсов

Он основан на измерении параметров деформации металла после воздействия импульсного механического воздействия. В момент кратковременного удара возникают ультразвуковые колебания, которые вызывают уплотнение поверхности обрабатываемой детали.

Такой метод успешно применяется при производстве изделий большой длины. Например, дорнование труб осуществляется методом ударных импульсов.

Применение различных методов дорнования позволяет обрабатывать внутренние поверхности изделий различной длины и произвольного диаметра. В результате обработки удаётся получить высокое качество поверхностного слоя, без нагрева и механического воздействия (фрезеровки, зенкования и так далее).

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Дорнование отверстий, стволов, труб: назначение и разновидности

Дорнирование ствола своими руками

Дорнование, которое часто называют дорнированием, позволяет создать на поверхности металлического изделия защитный слой, способный эффективно противостоять воспринимаемым нагрузкам.

Дорнирование оружейного ствола

Назначение и технологические особенности

В процессе эксплуатации любого изделия, в том числе и изготовленного из металла, основную нагрузку воспринимает его наружная поверхность, в то время как внутренние слои остаются практически нетронутыми. В качестве такой нагрузки, в частности, может выступать термическое воздействие, а также внешние факторы, приводящие к коррозии или интенсивному износу металла.

Основная задача, которую решает дорнование, являющееся методом обработки металлического изделия, заключается в том, чтобы обеспечить его надежную защиту от вышеуказанных негативных факторов.

Дорнование – это инновационная технология, суть которой заключается в том, что внутреннюю поверхность отверстий, выполненных в металлических деталях, подвергают пластической деформации в холодном состоянии, за счет чего на них и формируется слой, отличающийся исключительными механическими характеристиками.

Дорн – инструмент для дорнования. Различают дорны качения и дорны скольжения

Дорнование, выполняемое при помощи специального инструмента, который передвигается по внутренней поверхности отверстия с определенной степенью натяга, позволяет решить следующие задачи:

  • приведение размеров внутреннего сечения обрабатываемого изделия в соответствие с требуемыми значениями;
  • устранение шероховатостей, имеющихся на внутренней поверхности обрабатываемого отверстия;
  • улучшение прочностных характеристик металла, формирующего внутреннюю поверхность отверстия.

Если вы планируете выполнить дорнование, следует иметь в виду, что диаметр обрабатываемого отверстия должен быть всегда меньше поперечного сечения используемого инструмента на величину натяга.

Примеры деталей после дорнования

Объемное и поверхностное дорнование

Существует два вида дорнирования стволов и труб, при котором не образуется стружка, – объемное или поверхностное. При выполнении объемного дорнования обработка осуществляется по всему поперечному сечению заготовки.

В результате такой технологической операции, выполняемой при помощи инструмента, оснащенного несколькими зубьями, можно сформировать поверхность, шероховатость которой будет находиться в интервале 0,04–0,63 мкм, а точность – соответствовать 11 единицам по шкале IT.

Схема объемного дорнования отверстий малого диаметра

При помощи объемного дорнования обрабатываются отверстия большой длины, трубные заготовки или изделия, выполненные в виде гильз. Такая операция, которой можно подвергать отверстия практически любой длины, сохраняя их прямолинейность, является хорошей альтернативой черновому растачиванию.

Схема обработки детали поверхностным дорнованием

При выполнении поверхностного дорнования можно получить внутреннюю поверхность, шероховатость которой будет находиться в пределах 0,04–0,32 мкм, а точность – соответствовать 6–9 единицам.

При поверхностном дорновании отверстия на внутренней поверхности последнего создается упрочненный слой металла, поэтому эту технологию обработки с успехом можно применять в качестве альтернативы таким сложным операциям, как:

  • шлифование;
  • хонингование;
  • развертывание;
  • выглаживание.

Разновидности и технологические особенности

По технологическим особенностям выполнения дорнирование может быть свободным и несвободным. При свободном дорновании, которому преимущественно подвергаются бесшовные и электросварные трубы со стенками средней толщины, величина деформирования наружных поверхностей обрабатываемых изделий не оговаривается.

В зависимости от способа закрепления детали дорнование может быть свободным или в обоймах

Несвободному дорнованию преимущественно подвергаются внутренние отверстия в тонкостенных трубных изделиях. При выполнении такой технологической операции гарантируется отсутствие следующих последствий обработки:

  • искривление оси обрабатываемой заготовки;
  • снижение устойчивости заготовки в ее продольном направлении;
  • наличие участков поверхности, выглаживание которых выполнено некачественно.

Чтобы обеспечить такое высокое качество обработки, при несвободном дорновании изделие закрепляют в специальных обоймах, отличающихся высокой жесткостью и упругостью. Нередко такую операцию совмещают с холодным редуцированием, в процессе которого диаметр обрабатываемого отверстия и инструмента уменьшаются под воздействием низких температур.

Варианты совмещенного процесса дорнования-редуцирования

Основные параметры

Специалисты руководствуются такими параметрами дорнования, как:

  • обычный и относительный натяг;
  • скорость выполнения;
  • сила выполнения;
  • относительная деформация.

Для нормального дорнования допуск на размеры обрабатываемого отверстия должен быть в несколько раз меньше половины натяга

Натяг, который является одним из основных параметров дорнования, представляет собой разницу между диаметрами обрабатываемого отверстия и размером поперечного сечения используемого инструмента.

Если данный показатель слишком велик, то в процессе обработки не получится сформировать поверхность с требуемым уровнем шероховатости. Выбирая данный параметр, следует учитывать как степень пластичности обрабатываемого изделия, так и его прочностные характеристики.

Под относительным натягом дорнования понимают величину, получаемую отношением размера обработанного или необработанного отверстия к величине обычного натяга.

При дорновании прикладываемая к инструменту сила раскладывается на осевую и радиальную составляющие

Под силой, с которой выполняется дорнирование, подразумеваются усилия, которые инструмент оказывает на стенки отверстия в радиальном и осевом направлениях.

При помощи усилия, оказываемого инструментом в радиальном направлении, увеличивается поперечное сечение обрабатываемого отверстия, а сила, создаваемая дорном в направлении оси обрабатываемой заготовки, позволяет удалить мельчайшие неровности с ее внутренней поверхности.

Относительная деформация, измеряемая в процентах, дает возможность определить, насколько изменился при дорновании наружный диаметр обрабатываемого изделия.

Технологические схемы

Дорнирование, которое при наличии соответствующего оборудования и инструмента можно выполнить и в домашних условиях, осуществляется:

  • методом растяжения;
  • сжатием;
  • путем комбинирования двух вышеуказанных методик.

Схемы дорнования отверстий

Выбор технологической схемы для дорнования влияет на величину осевой нагрузки, которой будет подвергаться обрабатываемое изделие. Если такая нагрузка будет слишком большой, она может стать причиной возникновения в обрабатываемой детали осевых напряжений.

При использовании схемы растяжения или сжатия нагрузка, создаваемая дорном, приходится на отдельные участки обрабатываемой поверхности, а комбинированный метод позволяет распределять нагрузку равномерно.

Схема деформации при обработке поверхности многозубым дорном

В последнее время объемное дорнирование все чаще выполняется по инновационным схемам, предполагающим использование пассивного, нейтрального и активного противонатяжения. Такие схемы, которые достаточно сложно реализовать в домашних условиях, предполагают применение специальных опор, выполняющих функции натяжных подвижных механизмов.

Чтобы в результате дорнования получить отверстие с меньшей шероховатостью стенок, необходимо выполнять такую технологическую операцию с более высоким натягом или провести предварительную механическую обработку отверстия.

Изготовление стволов и патронников

Дорнирование ствола своими руками

Ствол является самым сложным в изготовлении компонентом высокоточного нарезного оружия, в его производстве используется большое количество специального оборудования. В качестве сырья для изготовления стволов для винтовок ORSIS используются только высококачественные ствольные стали: нержавеющая сталь марки 416R, хромомолибденовая сталь марки 4140.

Высокотехнологичное оборудование и передовые технологии позволяют изготавливать на производственных мощностях завода стволы калибром от 5,6 мм до 20 мм с длиной ствола до 1050 мм и любым шагом нарезов (включая прогрессивный), количеством нарезов (в том числе нечетным), соотношением ширины полей и нарезов, профилем нарезов (примечание: прогрессивный – изменяемый шаг нарезов, от большего к меньшему: от 280 к 254)

Все процессы изготовления стволов ORSIS, в том числе глубокое сверление, развертка канала ствола, профилирование, происходят на площадке завода.

Ключевой этап при производстве высокоточных стволов – изготовление нарезов (профилирование), которое осуществляется на заводе ООО «Промтехнология» двумя способами: дорнированием и однопроходным нарезанием резцом.

Стволы для всех известных в мире винтовок высочайшей точности были изготовлены с применением одной из этих технологий.

Профилирование: однопроходное резание

Однопроходное нарезание резцом (строгание шпалером) – наиболее совершенный из всех существующих на сегодняшний день способов изготовления стволов. Однопроходное нарезание часто называют «технологией чемпионов», т.к.

большинство современных мировых рекордов в стрелковом спорте было установлено при стрельбе из винтовок со стволами, изготовленными именно этим способом.Специальный резец, называемый шпалером, за каждый проход через канал обрабатывает один нарез. Всего для получения готового нареза требуется 80-100 проходов шпалера.

Станки для однопроходного нарезания были спроектированы в собственном конструкторском бюро предприятия при содействии консультантов и поставщиков комплектующих из Европы.

Взяв за основу классические английские станки для однопроходного резания, перепроектировав их и разработав оригинальную компьютеризированную систему управления, специалисты ООО «Промтехнология» смогли создать принципиально новую технологию.

Она позволяет получать практически идеальную геометрию канала ствола: величина допусков по глубине нарезов составляет менее 0,0025 мм, по шагу нарезов – 0,004 мм на 1 метр. Чистота обработки поверхности по полям достигает Rz 0,16 мкм, по нарезам – Rz 0,8 мкм. Изготовленные по этой технологии стволы эксперты признают произведением инженерного искусства, считая их одними из лучших в мире.

Московский оружейный завод ООО «Промтехнология» – один из немногих в Европе изготовитель высокоточных нарезных стволов с использованием технологии однопроходного резания на станках с ЧПУ.

Профилирование: дорнирование

Дорнирование (дорнование) – способ изготовления нарезных стволов с помощью специального инструмента – дорна, протягиваемого под давлением через канал, с применением уменьшающей трение смазки.

Дорн является твердосплавным инструментом из карбида вольфрама твердостью около 75 единиц по шкале Роквелла. Профиль дорна, имеющий больший диаметр, чем канал ствола, при движении выдавливает нарезы на его внутренней поверхности.

После этого производится термическая обработка ствола в электрической печи шахтного типа с цифровым контролем, которая включает в себя ступенчатый нагрев, продолжительную выдержку и медленное (приблизительно 10 градусов в час) остывание ствола.

На этом этапе изготовления ствола одновременно решаются две задачи: снимается напряжение в металле, и контролируемо сжимается канал ствола до требуемого размера. Общее время термообработки составляет почти двое суток.

Оружейный завод ООО «Промтехнология» – российский производитель стволов из нержавеющей стали по технологии дорнирования.

Изготовление патронников

С не меньшим вниманием специалисты ООО «Промтехнология» подходят к изготовлению патронников. Для этого вида работ применяются как станки с ЧПУ, так и универсальные токарные станки с системой цифрового контроля.

Сделать точный патронник – почти искусство, поэтому оборудование для решения этих задач также было перепроектировано в конструкторском бюро предприятия.

На станках были установлены специальные приспособления с обеих сторон шпинделя, позволяющие регулировать положение ствола по биению.

Таким образом, прежде чем развертка коснется ствола, специальными индикаторами по внутреннему каналу выставляется биение с точностью не более чем в 0,0025 мм с обеих сторон ствола. Это позволяет добиться максимальной соосности (расположение осей на одной линии) патронника и канала ствола, а значит сделать точность стрельбы еще выше.

Кроме того, для данных операций применяются специальные пилотные развертки и плавающие патроны, специальная система полировки патронника и пульного входа.

Большинство патронников могут быть выполнены по стандартам C.I.P. или SAAMI с коротким или длинным пульным входом, по желанию покупателя.

Изготовление долов и дульных тормозов

Стволы ORSIS могут иметь матовую поверхность или быть полированными. Кроме того, по желанию заказчика на стволе могут быть нарезаны долы. Долы являются не только элементом дизайна, но и позволяют решить ряд функциональных задач, в том числе облегчить ствол и увеличить скорость его охлаждения, используется специальная техника, при которой не страдает точность.

На стволы также возможна установка дульных тормозов-компенсаторов (ДТК). Применение компенсатора позволяет с помощью изменения направления и скорости движения части пороховых газов снизить импульс отдачи и увеличить комфорт при стрельбе.

Способы получения профиля нарезов в канале ствола при его изготовлении

Дорнирование ствола своими руками

Есть несколько способов получения профиля нарезов в канале ствола. Все они имеют свои достоинства и недостатки.

При изготовлении любого ствола есть несколько стандартных операций, сверление, оконтуривание, развертка канала, подготовка канала (полировка, лаппинг, хонингование), далее идет профилирование (это уже специализированная операция определяющая метод получения нарезов и свойства ствола) и финишные операции (как правило определяются технологией получения нарезов и традициями сложившимися у конкретного производителя) тут могут быть различные финишные полировки, термическая и термохимическая обработка и тд.

Попробуем рассмотреть основные:

1. Ротационная ковка. Достоинство: очень быстрый способ (около 3 минут на изготовление ствола), позволяющий получать стволы с внешней и внутренней геометрией (иногда даже куют вместе с патронником), с хорошей внутренней поверхностью и достаточной для большинства задач точностью.

Суть метода: в канал ствола вводится оправка (есть разные названия, в России говорят “дорн”, хотя “дорном” называют и другой инструмент о котором пойдет речь ниже) с обратным профилем нарезов, удары молотков станка сжимают металл, и внутреняя поверхность отпечатывается повторяя форму “оправки-дорна”.

Способ характерен еще тем, что металл в процессе ковки уплотняется, что теоретически, а по утверждению некоторых уважаемых производителей и практически положительно влияет на ресурс. Например по заявлению FN herstal их стволы полученные ковкой дают ресурс в 20 тыс. выстрелов в М16 (кал.223Рем) против 6-8 тыс.

выстрелов ресурса стволов фирмы Colt (полученных дорнированием). К недостаткам можно отнести очень дорогое оборудование, станок GFM австрийского производства стоит несколько миллионов евро, высокие требования к хонингованию (и высокой стоимости хонинговальных станков) и общей подготовке ствола.

С точки зрения качества есть проблемы внутренних напряжений (так как идет ударное уплотнение материала), что негативно сказывается на стрельбе. Точность канала ствола при данном методе получается с допусками в сотые доли мм, что недостаточно для прецизионной стрельбы.

для снятия напряжений и упрочнения поверхностного слоя некоторые фирмы (например Блейзер) прибегают к нитроцементации.

Среди фирм производящих стволы методом ротационной ковки можно выделить уже упомянутые FN herstal и входящие в группу FN herstal Браунинг и Винчестер, Блейзер, Зауэр и Маузер, ЧЗ, Сако, Ремингтон, Штеер Манлихер.

Дорнирование ствола своими руками

Дорнирование ствола своими руками

Работа механических узлов машин сопровождается серьезной нагрузкой на поверхность деталей, особенно это касается различных отверстий.

Верхний контактный слой металла берет на себя львиную долю механических воздействий и усилий, предотвращая разрушающее влияние на внутренние слои. Чем прочнее будет этот внешний слой, тем общая износостойкость изделия будет выше.

Чтобы искусственно укрепить поверхность отверстий, применяют такой технологический прием, как дорнирование отверстий.

В машиностроении дорнование – это применение процесса укрепления поверхности отверстия методом калибрования или протягивания деформирующего. Кроме этого, дорнирование позволяет получить формообразующую либо чистовую обработку ствола отверстий. Слой, который укрепляется, может быть разной толщины, это зависит от величины натяжения.

Назначение и сферы применения дорнирования

Как вкратце говорилось выше, дорнирование необходимо, чтобы укрепить поверхность стволов отверстий, придать им большую прочность, таким образом повышая износостойкость изделия.

Все это осуществляется за счет возможности пластически деформировать металл на протяжении зоны контакта при помощи дорна. Дорны бывают двух типов: скольжения и качения.

Чаще всего процесс протекает при холодном состоянии заготовки.

Когда инструмент дорн с определенным уровнем натяга движется по стволу, вместе с укреплением стенок решаются и другие задачи:

  • подгонка диаметра отверстия под нужные параметры, стволов отверстий прямоугольного сечения до нужных размеров;
  • избавление от неровностей, любых шероховатостей, которые были допущены предыдущей обработкой ствола;
  • возможность сформировать определенную форму сечения, например, создать шлицы, борозды или оригинальный рисунок на внутренней поверхности.

Дорнирование применяется не только в гражданском машиностроении, но и на оружейном производстве. С его помощью укрепляют оружейные стволы танковых и других машин, используют при изготовлении гильз.

Когда планируется применить дорнирование к тому или иному отверстию, важно, чтобы дорн имел диаметр больший, чем поперечное сечение ствола отверстия на толщину натяжения. Все это очень точно рассчитывается, чтобы не было разрыва заготовки.

Разновидности

Под разновидностями дорнирования понимают свободный и несвободный процесс проведения операции. Когда дорнирование свободное, изделие, а именно его поверхность, не ограничивается в возможности деформирования. Приемлем такой вид процесса при объемных работах с трубами электросварными либо при бесшовном литье, где толщина стенки ствола определяется как усредненная величина.

Дорнирование свободное не подходит для таких заготовок, как, например, трубы с тонкими стенками ствола. Здесь применяют несвободное дорнирование, которое позволяет избежать следующих последствий:

  • осевого смещения заготовки;
  • понижения устойчивости вдоль направления ствола;
  • выглаживания металла с недостаточным качеством.

Для реализации операции несвободного дорнирования деталь перед прохождением дорна закрепляют в специальных обоймах жесткой и упругой конструкции.

Использование любого из способов дорнирования требует применения смазочных материалов, чтобы уменьшить трение, ускорить процесс обработки, избежать порчи заготовки или инструмента.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.