Существуют пять основных способов изготовления нарезов в стволах стрелкового оружия: шпалерное строгание, дорнирование, протяжка, радиальная ковка и электроэрозионный метод. У всех способов свои плюсы и минусы.
1. Строгание
Это старейший способ изготовления нарезов. Металл удаляется с внутренней поверхности холодного ствола протягиванием через него крючкообразного лезвия, ширина которого соответствует ширине нареза. Такой инструмент называется шпалер. Т.к. за один проход шпалер срезает небольшой слой металла, то глубину нарезов можно регулировать. Он совершает поступательное движение относительно канала ствола и его положение регулируется в радиальном направлении. Винтообразность нарезов получается за счет вращения заготовки (бланка ствола). Каждый нарез прорезается по отдельности за несколько проходов.
Преимущества строгания:
- Форму, количество нарезов и их глубину при необходимости можно легко изменить.
- Можно легко изменить твист (шаг) нарезов.
- Выбранный твист постоянен по всей длине ствола.
- В материале ствола не создается дополнительное напряжение, либо оно очень незначительно.
- Контур уже нарезанного ствола можно доработать.
- Высокая точность изготовления нарезов.
Недостатки строгания:
- Процесс медленный, не пригоден для массового производства стволов.
- Себестоимость стволов высока по причине медленного, трудоемкого процесса.
- Некоторые металлические сплавы не поддаются строганию.
- Ошибка оператора или сбой в работе станка в конце процесса может испортить заготовку.
- Строганые стволы надо притирать (шлифовать), убирая с поверхности нарезов микрозаусенцы.
Многие стрелки-«высокоточники» предпочитают именно строганые стволы из-за стабильности параметров нарезов и соблюдения жестких технических допусков. Обычно строганием делают стволы для прототипов или экспериментальных образцов винтовок, когда речь не идет о серийном производстве в больших количествах.
2. Дорнирование
Это способ получения нарезов на холодной поверхности ствола путем выдавливания металла очень прочным инструментом – дорном – из карбида вольфрама, по форме напоминающим пулю. По своей форме дорн является зеркальным отображением профиля нареза. По мере протаскивания или протягивания дорна по каналу ствола он выдавливает в его поверхности нарезы. Скорость вращения и скорость протягивания дорна определяют шаг нарезов, поэтому их надо выдерживать постоянными с большой точностью, иначе шаг нарезов может измениться.
Преимущества дорнирования:
- Быстрый и экономичный способ, т.к. нарезы получаются за один проход дорна.
- Хорошо подходит для массового, поточного производства.
- Нарезы получаются гладкими, с блестящей поверхностью. Нет надобности в их притирке.
- Стволы, изготовленные таким способом, очень точны.
- Ширина и глубина нарезов стабильны.
Недостатки дорнирования:
- Этот способ создает напряжение в металле ствола, в высококачественных стволах его надо снимать последующей термообработкой.
- Новая конфигурация нарезов и новый твист требуют нового дорна.
- Дорны дороги и сложны в изготовлении.
- Метод не отличается гибкостью.
3. Протяжка
Это современный, промышленный способ нарезки, который лишен некоторых недостатков строгания. Строгание производится шпалером с одним лезвием, а в данном случае используется протяжка с несколькими лезвиями на ней, количество которых соответствует количеству нарезов. Лезвия расположены последовательно одно за другим по спирали. Каждое следующее лезвие углубляет нарез, оставленный предыдущим. По мере проталкивания или протягивания многолезвийной протяжки через холодный ствол все нарезы можно нарезать за один проход. В некоторых случаях делают дополнительные проходы протяжками большего размера, пока не получат нарезы нужной глубины.
Преимущества протяжки:
- Быстрый способ, пригодный для массового производства.
- В материале ствола не создается дополнительное напряжение, либо оно очень незначительно.
- Твист постоянен по всей длине ствола.
- Контур уже нарезанного ствола можно доработать.
- Этот способ позволяет выдерживать малые допуски.
Недостатки протяжки:
- Протяжки дороги и сложны в изготовлении.
- Новая конфигурация нарезов и новый твист требуют новой протяжки.
- Стволы, изготовленные таким способом, нуждаются в притирке.
- Метод не отличается гибкостью.
- Матчевые стволы таким способом не делают.
Т.к. это способ обеспечивал поточное массовое производство стволов, он широко применялся для изготовления военных карабинов в первой половине прошлого века. В наше время его широко применяют для нарезания пистолетных стволов.
Два следующих способа получения нарезов используются крупными оружейными компаниями.
Радиальная ковка, которую часто называют холодной ковкой, является самым быстрым способом изготовления нарезных стволов. Он зародился и получил распространение в Германии во время Второй мировой войны. Ствольная заготовка подвергается ротационной проковке вокруг оправы с зеркальным изображением нарезов, в ходе этого процесса приобретая завершенный контур ствола.
Этот способ широко применяется в Европе, т.к. большинство европейских оружейных компаний – очень крупные корпорации, которые при своих объемах производства могут позволить себе станок для холодной ковки, который стоит более $1 млн. Кроме того, производитель таких станков – компания GFM – находится в центре Европы, в Австрии. Немецкие SIG Sauer и Heckler & Koch, финская Sako, австрийские Glock и Steyr – все они используют ротационную ковку. В США ротационную ковку используют Ruger и Remington. Кстати, в ствольном цеху Ruger, обеспечивающим всю компанию стволами, работают всего 8 человек. В один прекрасный момент «Рюгеру» надоело закупать стволы у субподрядчиков, а на тот момент на рынке наблюдался дефицит бланков, и компания решила сама делать для себя стволы, поэтому приобрела несколько станков. Это был успешный ход, и Remington последовал примеру.
Преимущества холодной ковки:
- Быстрый промышленный способ производства нарезных стволов, выгодный при больших объемах производства.
Недостатки холодной ковки:
- Высокая стоимость оборудования, окупающегося лишь при массовом производстве.
- В стали ствола создается избыточное напряжение, которое сложно устранить.
Есть также метод под названием «волочение», чем-то сходный с ротационной ковкой, только сжатие ствола на оправке происходит не под ударами молотков, а под давлением специальных роликов, сжимающих металл. Этот способ был изобретен в Швеции в 1950-х годах. Пока применяется не очень широко.
Так происходит «раскатка» металла по поверхности оправки, в результате чего получаем готовый продукт:
Преимущества волочения:
- Отличное качество и точность нарезов – ствол не нуждается в доводке.
- Большая скорость – готовый ствол получается менее чем за минуту.
- Металл ствола становится прочнее, как и при ротационной ковке.
- Метод не требует больших энергозатрат, т.к. давление роликов прикладывается точечно к небольшому участку заготовки.
- Этот способ годится для бланков из нержавеющей стали, которые другими способами обработать сложно.
Недостатки волочения:
- Достаточно высокая стоимость оборудования, хотя и настолько дорого, как станки для ротационной ковки.
- В ходе обработки металл сильно нагревается из-за давления и трения. Необходимо контролировать температуру заготовки с помощью охлаждающей жидкости.
Электрохимическая обработка распространена в России. Его практикует концерн «Калашников». Этот способ еще называют электроэрозионная обработка или электрохимическое травление. Он был изобретен в 1943 году советскими учеными Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко. Название метода по сути описывает и его технологию – электрод с выступами по форме нарезов помещается внутрь ствольной заготовки. На электрод (катод) и ствол (анод) подается постоянное напряжение. И ствол, и электрод погружены в жидкий диэлектрик (масло или дистиллированная вода). Когда напряжение превышает напряжение пробоя диэлектрика, между катодом и анодом начинает течь электрический ток, который растворяет и вымывает металлические частицы с их поверхности. Затем ток останавливают, диэлектрик с вымытыми металлическими частицами сливают, вливают свежую порцию диэлектрика, и процесс повторяется. Способ относительно точный и быстрый, все делается автоматически. Положение электрода внутри ствольной заготовки контролирует станок с ЧПУ. Первая промышленная установка с числовым управлением была выпущена в 1969 году швейцарской фирмой Agie. Сейчас этим методом делают не только нарезы в стволах, но также изготавливают другие части оружия – например, затворы и ресиверы.
Преимущества:
- Этот способ применим к твердым материалам, которые сложно обработать другими способами.
- На металл ствола не оказывается механического воздействия, т.е. не создается внутреннего напряжения.
- Нарезы не нуждаются в притирке.
Недостатки:
- Процесс не самый быстрый.
- Электроэрозионные установки стоят дорого и потребляют много электроэнергии.