6 Применение легких сплавов

6

Применение легких сплавов

Магазин — единственный сборный узел автомата, который удалось перевести на изготовление из легкого сплава. Впоследствии по заводской индексации он стал самостоятельным изделием, входящим в состав войсковой комплектации автомата. Внешне, казалось, все это просто было сделать, фактически решение этой проблемы потребовало большого объема конструкторских и технологических исследований и связанных с ними различного вида испытаний.

За счет применения легкого сплава на алюминиевой основе вес магазина по сравнению со стальной конструкцией снижен с 320–330 г до 170–180 г, что с учетом полной комплектации автомата запасными магазинами позволило существенно снизить и общий боевой вес автомата, заметно уменьшив весовую нагрузку на солдата.

Отработке и производственному освоению легкого магазина со средним весом примерно 165 г ГАУ придавало особо важное значение. «Из общего облегчения автомата 1050 г — 600 г падает на магазины», — отмечается в письме УСВ с одновременной просьбой ускорить освоение легкого магазина в массовом производстве.

Но освоение нового магазина трудно поддавалось ускорению, что было связано с достаточно объективными причинами. Поисковыми работами по исследованию возможностей использования легких сплавов для изготовления автоматных магазинов Ижевский завод совместно со специализированными научными организациями в области материалов и технологий занимался в течение ряда лет. Длительные поиски приемлемого материала, проводившиеся с участием организации Ф.А. Куприянова, сопровождались проверкой прочности многих легких сплавов на алюминиевой основе (Д16АМ, Д16АТ, АМГ-5, Д16АБМ). Войсковая серия магазинов для легких автоматов была изготовлена из сплава Д16АБМ.

Сварка корпуса из тонколистового алюминиевого сплава и обеспечение его необходимой жесткости, объемная штамповка зацепов и усилителей корпуса с постоянным трещинообразованием и низкой стойкостью штампов составляли основную технологическую трудность в изготовлении легкого магазина на протяжении всего периода его конструкторской и технологической отработки.

Длительные поиски приемлемых способов изготовления легкосплавного магазина не только удлиняли сроки его отработки, но и в известной мере создавали торможение в подготовке опытной серии легких автоматов для войсковых испытаний.

«Технологию, обеспечивающую качественную сварку при изготовлении магазинов из сплавов Д16АБМ, отработать не удалось, завод и сейчас обращается за помощью в различные научные организации», — обращается завод в ГАУ с просьбой об удлинении сроков изготовления серии легких автоматов (арх. № 2663-58, стр. 9). В отработку технологии сварки входила и разработка новых сварочных машин и другого оборудования. Разработка и освоение комплексной технологии производится с участием организаций Спиридонова, Куприянова, Лазарева, Розанова (арх. № 2396-54, стр. 215; арх. № 130-62, стр. 192).

Магазин из термообрабатываемого сплава Д16АБМ, показавший по сравнению с ранее испытывавшимся в войсках из сплава АМГ-5 лучшую прочность (арх. № 2664-58, стр. 47, 35), был одобрен ГАУ для освоения в массовом производстве. Однако опыт его освоения показал, что он не обладает еще достаточной служебной прочностью, механической прочностью защитного покрытия, а сам сплав и достаточной коррозионной стойкостью (арх. № 831-61). В связи с этим завод приступил к созданию более жесткой конструкции магазина из сплава АМГ-5В, легированного ванадием. Введены ребра жесткости на боковых стенках корпуса, усилен передний зацеп, его объемная штамповка стала проводиться в два перехода с промежуточной обрубкой по контуру и дополнительным отжигом, так как при штамповке в один переход с одновременной формовкой внешнего профиля зацепа и его гибкой в соответствии с профилем передней стенки магазина был большой процент технологического брака по трещинам.

Встал вопрос и о коррозионной защите. При изыскании стойкого антикоррозионного покрытия большой интерес представляло глубокое анодирование. По мнению некоторых специалистов, оно должно было решить вопрос повышения жесткости магазина (арх. № 2579-57, стр. 72). Однако впоследствии выяснилось, что эту технологию применять нельзя, так как в зазоры по местам сварки попадает серная кислота электролита, которая в дальнейшем вызывает коррозию сплава АМГ-5В (арх. № 2654-57, стр. 26).

Лучшим оказалось анодно-лаковое покрытие, которое по механической прочности коррозионной стойкости показало преимущества перед параллельно проверявшимися оксидно-лаковым («голубое оксидирование») и фосфатно-лаковым покрытиями (арх. № 129 стр. 44).

Конструктивные упрочнения, обеспечившие доведение служебной прочности легкого магазина до уровня стальной конструкции (арх. № 50–61, стр. 213), и анодно-лаковое покрытие были одобрены ГАУ для внедрения в серийное производство. Новый магазин стал легче стального в среднем на 150 г. Внедрение процесса анодирования оказалось весьма трудоемким и сложным (арх. № 130-62, стр. 192): не удается полностью удалить раствор хромового ангидрида из щелей, швов, зазоров, который выступает при хранении изделия, оставляя коричневые полосы; невозможен передел забракованных анодно-лаковых деталей по причине растравливания сварных точек; невозможность повторного анодирования деталей вызывает необходимость подлакировки оголенных участков, что не обеспечивает механическую прочность покрытия.

Встречавшиеся технологические трудности преодолевались с участием научных организаций. Отработка конструкции и технологии изготовления легких магазинов была завершена в 1961 году, а в 1962 году начат их серийный выпуск в необходимых количествах (арх. № 31–61).

При подготовке массового выпуска магазинов в числе 29 единиц нового оборудования спроектировано и изготовлено 16 сварочных машин различных типов для производства шовной и точечной сварки. Этому предшествовала специальная исследовательская работа, в которой принимали участие инженеры Технологического института Петрань и Григорьев (арх. № 841-59). Была обоснована техническая целесообразность применения специальных сварочных машин, обеспечивающих, в отличие от стандартных общего назначения, высокую точность, качество сварки и снижение трудоемкости изготовления с большой экономической эффективностью.

Разработано и техническое задание на проектирование и изготовление таких машин. В период отработки штампосварной конструкции легкого магазина заводом проверялась возможность изготовления корпуса магазина и подавателя из алюминиевого сплава методом литья под давлением (арх. № 2507-56).

Положительные результаты получены только по подавателю. Исследованием данного вопроса в других организациях установлено, что в отлитых под давлением деталях наблюдается характерная воздушная пористость металла. В алюминиевых и магниевых сплавах по этой причине не применяется термообработка, так как при нагреве под закалку на поверхности детали образуются вздутия. Перспективным признано литье в вакууме, при котором удаляется воздух.

Наряду с работами по облегчению магазина производились также поиски новых путей и по дальнейшему облегчению конструкции самого автомата за счет применения более легких материалов. Поиски лучших материалов, обладающих приемлемыми удельным весом и прочностными качествами, ведут те же научные организации Спиридонова и Куприянова. Об этом сообщает оружейным предприятиям зам. министра оборонной промышленности С. Зверев (арх. № 2625-57, стр. 7). Работы по практической реализации результатов этих поисков особенно активизировались в начале 60-х годов не только по автомату, но и другим видам автоматического оружия.

По ускорению развертывания исследовательских работ, связанных с применением титана и магния, а также сплавов на их основе, для изготовления вооружения и другой техники были приняты постановления Совета Министров СССР и РСФСР в конце 50-х годов (арх. № 2699-59, стр. 10).

Большие исследования по данному вопросу с участием предприятий оборонной промышленности в конце 50-х годов были проведены на полигоне ГАУ С.И. Угорским и В.И. Симониным на различных образцах автоматического оружия, включая и систему АК.

Ориентация была взята на алюминиевые и титановые сплавы, которые по своим прочностным характеристикам и удельному весу считались наиболее перспективными с точки зрения дальнейшего облегчения стрелкового оружия. Наибольшее внимание было приковано к титановым сплавам. При выполнении данной работы впервые рассмотрели возможность облегчения наиболее массивных деталей оружия (ствола и ствольной коробки) за счет применения сплавов на алюминиевой и титановой основе, где выигрыш в весе в случае положительных результатов исследований мог быть получен наиболее ощутимый.

Исследования показали, что изготовление стволов из этих сплавов невозможно из-за малой их стойкости в отношении механического и эрозионного износа каналов, а алюминиевый сплав, кроме того, не обладает необходимой термической стойкостью в случае перегрева, что особенно важно для пулеметных стволов под винтовочный патрон, эксплуатация которых производится в условиях больших тепловых перегрузок.

Повысить стойкость стволов АКМ из алюминиевых сплавов к механическому и эрозионному износу канала за счет применения специальных покрытий оказалось невозможным вследствие большого отклонения в теплопроводности и термическом расширении покрытий, приводившем к нарушению их сцепляемости с основным металлом.

Применение лейнирования путем введения наружных кожухов с целью снижения веса стволов не обеспечивало необходимой их прочности, отрицательно сказывалось на живучести у пулеметных стволов даже с применением лучшего по качеству титанового сплава. По автомату это не давало большого выигрыша в весе, создавая технологические сложности в производстве. Повышенная аккумуляция тепла в металл кожуха создавала перегрев в наружной части ствола, ухудшая эксплуатационные качества оружия.

Применение алюминиевых сплавов признано нецелесообразным не только по стволам, но и по другим деталям стрелкового оружия среднего калибра, за исключением магазинов автомата АК и пулеметных патронных коробок, ввиду недостаточной эксплуатационной прочности.

При эксплуатационных испытаниях ручных пулеметов Дегтярева многократными разборками и переключениями механизмов на полигоне ГАУ выявлен большой износ деталей из алюминиевого сплава, сильно ухудшавший их техническое состояние и эксплуатационную долговечность.

Аналогичный вывод был сделан и в отношении титановых сплавов, но с некоторыми отступлениями в отношении возможности их использования при модернизации существующих и разработке новых образцов оружия. В заключении ГАУ по результатам проведенных полигонных исследований (арх. № 2783-60, стр. 208) отмечается: «При современном качестве титановых сплавов применение их для изготовления высоконагруженных деталей стрелкового оружия с целью облегчения, без дополнительных конструктивных мероприятий по повышению прочности не может быть рекомендовано».

Отмечалась недостаточная прочность ствольных коробок из титанового сплава, под которой понималась их склонность к чрезмерно большому износу боевых выступов с весьма интенсивным увеличением основного зазора по узлу запирания, который протекал в 3–6 раз быстрее по сравнению с установившимися нормами износа для стальных деталей.

В системе АК с титановой ствольной коробкой после испытаний на полную живучесть износ узла запирания оказался в 12 раз больше, чем при стальной детали. Имело место и ухудшение работы оружия, которое обуславливалось низкими антифрикционными свойствами титановых сплавов. Они оказывались недостаточными при проверке па пулемете Никитина даже после специального покрытия деталей никелем, обычно повышающим эти качества титановых сплавов.

Не получили одобрения титановые сплавы и по результатам проверки на Ижевском заводе деталей из сплава ВТ-1 (исключая ствол, коробку, подвижную систему, УСМ), давших облегчение системы на 150 г. При испытаниях они показали недостаточную служебную прочность и эксплуатационную долговечность.

Однако, принимая во внимание проводимые поисковые работы по улучшению качества этого материала, ГАУ не исключало возможности практического применения наиболее прочных титановых сплавов при разработке новых легких образцов стрелкового оружия.

Признаны представляющими «определенный интерес» исследования полигона по химическому никелированию деталей оружия как способу повышения антифрикционных качеств титана.