Оружейный журнал

Издаётся с 1999 г.

Статьи

Статьи

Волшебный порошок. MIM-технологии в оружейном деле

MIM-технологии в оружейном производстве

Конец прошлого столетия ознаменовался настоящей технической революцией в области изготовления огнестрельного оружия: стали широко применяться новые конструкционные материалы в виде пластмасс, композитов и лёгких сплавов, машинная обработка на станках с ЧПУ, инновационные покрытия и так называемые MIM-технологии. Последний способ относится к категории подлинных технологических чудес и, без сомнения, стоит того, чтобы познакомиться с ним подробнее.

Историческая справка

MIM (Metall Injection Molding — англ.) — это комбинация литья под давлением и порошковой металлургии. Родился этот способ ещё в 40-х годах прошлого века, когда война требовала применения прогрессивных металлосберегающих технологий и были предприняты первые попытки изготовить керамические детали из порошка, с использованием литейных пресс-форм и последующего спекания. Прошло ещё примерно 30 лет, прежде чем инженеры-технологи смогли разработать и освоить подобную технологию и для металлов. Примечательно, что пионером в данной области стала американская фирма Remington Arms — один из ведущих производителей военного и гражданского оружия в США, кстати, не так давно отметивший 200-летие. Remington Arms имеет в своём составе целое подразделение (Powder Metal Products Division), которое выпускает детали как по традиционной порошковой технологии, так и по технологии MIM, причём не только для внутреннего потребления, но и для сторонних заказчиков. Кроме того, эта американская компания является одним из крупнейших в мире поставщиков исходного сырья для изготовления MIM-деталей — карбонильного железного порошка. Лидерство Remington Arms в данной области и подтверждает и тот факт, что в 1988 году винтовочный прицел, изготовленный по MIM-технологии, был признан Международной федерацией порошковой металлургии (MPIF) «деталью года».

Детали изготовленные по MIM технологии. Фото 1. Журнал Калашников
MIM-технология даёт возможность изготавливать очень точные, сложные и порой довольно крупные части оружия, вплоть до пистолетного затвора. Фото автора.

Сегодня МIM-технология стала весьма распространённым способом изготовления деталей оружия. Обычно она используется при изготовлении деталей весом от 0,2 до 100 г, для которых требуется сложная обработка на металлорежущих станках, связанная с высокими производственными затратами. Данный же способ даёт возможность получить готовую деталь очень сложной геометрии с высокой степенью точности, с гораздо более жёсткими допусками, чем, например, при точном литье. При этом MIM-технология позволяет тиражировать детали в больших количествах.

Как делают MIM-детали

Что представляет собой данный способ? Секрет его заключается в сырье — особо мелкодисперсном металлическом порошке, размер зерна которого не превышает 20 микрон. Данный порошок смешивается с термопластичным полимерным материалом и воском, играющим роль связующего вещества и добавки для придания текучести. Полученная смесь и есть исходный материал для MIM-деталей. Следующий этап практически не отличается от литья пластмасс под давлением и производится на точно таком же оборудовании, так называемых инжекционно-литьевых машинах. Здесь размягчённая смесь c большим усилием вдавливается в литейную форму и после остывания удаляется из неё. Поскольку полученная заготовка (так называемая «зелёная» деталь) состоит из смеси металлического порошка и полимера, она существенно превышает по своим размерам готовую деталь. Следующая фаза заключается в удалении связующего, то есть из «зелёной» детали химическим или термическим способом извлекается неметаллическая составляющая. Этот процесс начинается с наружной поверхности и идёт вглубь заготовки со скоростью от одного до трёх миллиметров в секунду. В итоге получается пористая и поэтому пока ещё не очень прочная заготовка, называемая специалистами «коричневой» деталью. В ней частички порошка удерживаются вместе очень слабыми силами межмолекулярного притяжения, так называемыми силами Ван-дер-Ваальса.

Детали изготовленные по MIM технологии. Фото 2. Журнал Калашников
Задняя призматическая часть ствола с фигурным отпирающим выступом внизу изготовлена по MIM-технологии. Выполнить на ней фирменный логотип не составляет проблем. Фото автора.

Следующий этап — спекание в среде защитного газа или в вакууме при температуре +1250…1450°С. Часто здесь используют управляемые компьютером печи проходного типа. Это чрезвычайно ответственная часть техпроцесса, поскольку от соблюдения правильных режимов зависит то, как поведёт себя углеродная составляющая стали, будут ли удалены органические остатки и вредные двуокиси металлов. В ходе спекания молекулы металлов «коричневой» заготовки соединяются между собой, образуя твёрдую сплошную структуру — иными словами, пористость, возникающая после удаления полимерной составляющей из заготовки, полностью устраняется. При этом заготовка «сжимается» и приобретает требуемые размеры. В зависимости от сорта используемого порошка усадка в ходе спекания колеблется от 18 до 25%. то есть легко видна невооружённым глазом. Разумеется, разработчики техпроцесса должны учитывать это изменение размеров при проектировании инструмента, чтобы готовая деталь отвечала требованиям конструкторского чертежа.

Пистолет Walther PPX. Журнал Калашников
Пистолет Walther PPX

Плотность MIM-деталей не равна естественной плотности материала, из которого она состоит: она может достигать лишь 96% нормального значения. Тем не менее это очень высокое значение, означающее, что прочность деталей, изготовленных по технологии MIM близка к прочности деталей, полученных на металлорежущих станках и значительно превышает прочность обычных порошковых деталей.

Достоинства и недостатки

Помимо того, что по своим физико-механическим свойствам деталь, изготовленная MIM-способом, практически не уступает деталям, полученным классическими способами, данная технология имеет и массу других преимуществ.

Первое — это очень быстрый и производительный процесс. Как правило, весь цикл изготовления детали не превышает 24 часов. Относительно немного времени занимает и подготовка производства, связанная в основном с проектированием и изготовлением специальных пресс-форм.

Во-вторых, MIM-детали могут иметь очень сложную форму, а также иметь самую различную поверхность — от очень гладкой до сложноструктурированной. Например, данная технология даёт возможность изготавливать резьбовые отверстия; предпринимались даже попытки изготовления стволов оружия (патент доктора Мартина Радтке DE201010004106A1 от 7 января 2010 года, фирма Ing. Lang & Menke GmbH из Северной Рейн-Вестфалии). Более того, детали, изготовленные MIM-способом, могут состоять из разных материалов. Не проблема нанести на поверхность детали клеймо или фирменный логотип.

Третье — это экономичный способ, материал (особенно когда речь идёт о дорогих материалах, таких как нержавеющие стали) не уходит в стружку, сокращается время и число операций, необходимых для изготовления детали. Точность размеров и качество поверхности получаемых деталей великолепны! Технология MIM даёт возможность изготавливать детали с погрешностью до 0,5% от её размеров: это значит, например, что для детали длиной 10 мм допуск на линейные размеры не будет превышать ± 0,05 мм.

Пистолет Walther PK380. Журнал Калашников
В пистолете Walther PK380, как и в его газовом собрате, пожалуй, только ствол, пластиковая рамка и пружины не являются MIM-деталями. Остальные части, включая затвор, используют данную технологию. Фото автора.

Несмотря на столь очевидные плюсы, MIM-технология обладает и своими недостатками. В зависимости от сложности геометрии детали и точности соблюдения технологии, детали, изготавливаемые данным способом, могут проявлять склонность к образованию трещин. В частности, к «зелёным» заготовкам нужно относиться очень бережно, иначе существует риск появления микротрещины, которая сохраняется на протяжении всего цикла изготовления детали и впоследствии может привести к разрушению готовой детали после приложения рабочей нагрузки. Другой опасный фактор — это деформация «коричневой» заготовки при спекании. В печи заготовки нагреваются до высокой температуры и становятся мягкими как тесто. Если же деталь имеет сложную форму, особенно с выступающими буртиками и т. п., то может произойти её деформация даже под действием собственного веса. В этих случаях деталь устанавливают на специальные поддерживающие подставки, которые, помимо всего прочего, должны быть выполнены с учётом усадки «коричневой детали». При этом заготовка не должна иметь возможность перемещаться относительно подставки, иначе возникает риск образования трещин.

Детали оружия, изготовляемые по MIM-технологии

Как внешне отличаются детали, полученные данным способом? Поскольку МIM-технология родственна пластмассовому литью под давлением, полученные данным способом детали имеют такие же характерные признаки, как и пластмассовые детали. Это круглые следы от так называемых литников — каналов, через которые смесь порошка и полимера заполняет полость пресс-формы, а также швы, возникающие в месте разъёма пресс-форм. МIM-деталь можно также узнать по элементам, геометрия которых не может быть получена обработкой на металлорежущих станках — например, прямоугольная чашечка затвора без скруглений в углах.

В принципе MIM-технология не накладывает каких-либо теоретических ограничений на вид изготовляемой детали, желательно лишь, чтобы она выпускалась крупной серией (нет смысла изготавливать пресс-форму для нескольких заготовок), а также имела небольшие размеры. Последнее требование диктуется размерами печей: понятно, что детали крупных габаритов приходится загружать мелкими партиями, что резко снижает производительность процесса. Поэтому типичными MIM-деталями являются мелкие части оружия: мушки и целики, детали ударно-спускового механизма, рычаги затворной задержки, флажки (рычаги) для разборки или предохранителя, прочие элементы управления.

Детали изготовленные по MIM технологии. Фото 3. Журнал Калашников
Типичные детали оружия, изготавливаемые при помощи технологии MIM: чаще всего это детали ударно-спускового или предохранительного механизма, а также различные оси, рычажки, антабки. Фото автора.

В отличие от литых и особенно порошковых деталей, MIM-детали могут использоваться в ответственных и нагруженных узлах оружия. Например, в 2005 году автор лично принимал участие в испытаниях ударника, изготовленного MIM-способом для пистолета Walther P99DAO. Такой ударник без малейших нареканий выдержал испытание на живучесть в 10 000 выстрелов (большее количество выстрелов не требовалось в соответствии с ТЗ). Впрочем, на практике встречаются и детали значительно более крупных размеров, такие как затвор пистолета Walther PK 380 калибра 9х17 и его газового варианта калибра 9 mm P.A.K, или же массивная комбинированная деталь весом 140 г в пистолете Ruger American Pistol, выполняющая роль корпуса УСМ и направляющей затвора.

MIM-технология может оказаться привлекательной и для изготовления боеприпасов оружия. Первенцем здесь является фирма RUAG Ammotec из баварского Фюрта, входящая в состав швейцарского концерна RUAG и сейчас занимающаяся созданием компонентов боеприпасов при помощи данного способа. Не секрет, что современные экспансивные пули для охотничьего и служебного оружия имеют порой довольно замысловатую конструкцию сердечника, так что внедрение MIM-технологии сулит здесь значительные преимущества.

MIM: предрассудки и заблуждения

Несмотря на всё сказанное выше, в оружейном сообществе по отношению к MIM-деталям преобладает большей частью скептическое настроение. «MIM — это же порошковая технология», — можно часто услышать распространённое заблуждение из уст даже весьма уважаемых и грамотных людей, не понаслышке знакомых с оружием. Сходное мнение распространено и на оружейных форумах и блогах, где можно встретить и менее лестные эпитеты, совершенно, впрочем, необоснованные, как показывает практика. MIM-детали хороши. Пистолеты Glock, Smith & Wesson MP, Heckler & Koch USP, Walther P99 и его последователи имеют внутри множество деталей, изготовленных по MIM-технологии. В США некоторые производители предлагают новодельные MIM-детали в качестве запасных к классическим моделям, например, к американской «иконе» Colt 1911 (шептало) или военным винтовкам M14 и M16. И эти детали не хуже, чем изготовленные традиционными способами.

Детали изготовленные по MIM технологии. Фото 4. Журнал Калашников
Легко представить, сколько металла уйдёт в стружку, если, например, данную спусковую скобу полностью изготавливать на металлорежущем станке. MIM-технология даёт возможность сократить до минимума механическую обработку. Фото автора.

Проблема заключается вовсе не в MIM-технологии, а чаще всего в правильном её применении. Пожалуй, самая главная трудность — правильное конструирование заготовки: ошибка здесь может стоить очень дорого и свести на нет все преимущества данной технологии. По этой причине, в частности, практически невозможно найти фотографии «зелёных» деталей оружия — даже внешний вид этих заготовок является ноу-хау и тщательно оберегаемым секретом.

Другой подводный камень связан со значительными затратами, которые необходимы для подготовки производства по MIM-технологии: порошок и пресс-формы стоят уйму денег. Eсли в процессе изготовления что-то пошло не так, например, полученная партия деталей не обладает заданной твёрдостью, то производитель оказывается перед сложным выбором — либо списать в брак полученные заготовки вместе со всеми затратами на сырьё, формы и изготовление, либо всё же отправить детали в сборочный цех. Однако это вопрос не сколько к самой MIM-технологии, сколько к организации выходного контроля и добросовестности изготовителя.

Но самая главная проблема — кадры, которые, как известно, решают всё. Чтобы освоить и эффективно применять MIM-технологию, нужно быть подлинным «гуру» в данной области. На практике часто бывают случаи, что та или иная компания, загоревшись идеей изготовления MIM-деталей, закупает соответствующее сырьё и машины, пытается наладить производство и… терпит фиаско, получая на выходе поломанное оборудование и бракованные изделия. Поэтому сегодня данная технология — это преимущественно удел либо узкоспециализированных фирм, либо очень крупных компаний, таких как упомянутая выше Remington, группа UMAREX или Heckler & Koch.

MIM в России

А как же обстоят дела с MIM-технологиями в российском оружейном бизнесе? Наверное, многие помнят подмосковную фирму «Аникс», занимавшуюся выпуском пневматики. Так вот, «Аникс» была одним из отечественных первопроходцев в данной области и начиная с 1999 года добилась в ней весомых успехов, широко используя MIM-детали в конструкции своего оружия. Инженерам фирмы удалось даже делать детали весом до 1 кг! К сожалению, основанная в 1995 году, фирма не дожила до наших дней и прекратила своё существование.

Детали изготовленные по MIM технологии. Фото 4. Журнал Калашников
Пневматический пистолет «Скиф» российской компании «Аникс» имел целик, выполненный с применением MIM-технологии

Несколько лет назад о своём желании освоить и внедрить MIM-технологии заявил концерн «Калашников». Для этого ижевское предприятие за 250 млн. рублей приобрело 51% акций группы компаний «Синтез-ПД», являющейся единственным в России предприятием по выпуску MIM-деталей из собственного сырья. Данное направление считается одним из приори­тетных, о чём свидетельствует присуждение Государственной премии Удмуртии коллективу ОАО «Концерн «Калашников» в 2015 году именно «за широкое внедрение в конструкцию стрелкового оружия, деталей, изготовленных по МIМ-технологии». Это внимание понятно, поскольку бич концерна — высокие издержки производства, приводящие к росту цен на выпускаемую продукцию. Поэтому остаётся только пожелать успеха ижевчанам в непростом деле освоения MIM-технологий — волшебный порошок может стать одним из тех «лекарств», которое излечит концерн от постперестроечных болезней и вернёт, наконец, предприятию былую славу.

Автор благодарит за помощь в написании статьи доктора Петера Дальхаммера, фирма Carl Walther, любезно предоставившего материалы своей диссертации и монографии «Оружейная вселенная. Пистолеты — Конструкция — Рынок» (The Gun Universe. Pistolen — Technik — Markt), посвящённой современным тенденциям в развитии служебных самозарядных пистолетов.

Добавить комментарий

Свежий номер
Партнёры
Видео
Вход
Письмо в редакцию

Журнал «КАЛАШНИКОВ. Оружие, боеприпасы, снаряжение»

Учредитель ООО «Азимут».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № 77-1343 от 10 декабря 1999 г. выдано Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций.

Главный редактор
Михаил ДЕГТЯРЁВ

Заместитель главного редактора
Сергей МОРОЗОВ

Научный редактор
Юрий ПОНОМАРЁВ

Редактор отдела охоты и спорта
Римантас НОРЕЙКА

Редактор отдела пневматического оружия
Владимир ЛОПАТИН

 

Переводчик
Алексей ДЕГТЯРЁВ

Дизайн, вёрстка
Людмила МАТВЕЕВА

Директор по рекламе 
Вера ПАХОМОВА

Специальные корреспонденты
Руслан ЧУМАК, Евгений АЛЕКСАНДРОВ, Сергей МИШЕНЁВ

Бухгалтер
Ольга ЯСКЕВИЧ

Распространение
ООО «Инфо Маркет Сервис»

Генеральный директор
Марат МУСИН

Директор по продажам
Татьяна КАЛИЧКИНА

 

Журнал «КАЛАШНИКОВ» издаётся с ноября 1999 г. и является официальным печатным изданием Федерации практической стрельбы России, Союза российских оружейников и Федерации стрелково-спортивного многоборья. С 1997 по 1999 гг. журнал выпускался под названием «Ружьё. Оружие и амуниция».

Помимо собственно оружия всех типов и времён, в сферу интересов «КАЛАШНИКОВА» входит его практическое использование в любых формах: охота, спорт, боевое применение, развлекательная стрельба, самооборона и т. п.

«КАЛАШНИКОВ» тесно сотрудничает с ведущим европейским специализированным изданием — немецким оружейным журналом Deutsches Waffen-Journal (DWJ). Русскоязычная версия журнала DWJ, состоящая из наиболее интересных для отечественного читателя статей, выходит ежемесячно как часть «КАЛАШНИКОВА» (в формате «журнал в журнале»).

Журнал «КАЛАШНИКОВ» является участником крупнейших оружейных выставок (SHOT Show, IWA, IDEX, Arms & Hunting и др.) и по приглашению ведущих мировых производителей оружия и оптики (Swarovski, Browning Winchester, Fabarm, Kahles, Sako, Blaser, Zoli, Zeiss, Merkel, Sheiring, Ceska Zbrojovka, Benelli) посещает производственные комплексы в самых разных странах мира.

Тесная связь редакции со всеми ведущими российскими импортёрами охотничьего оружия, отечественными и зарубежными оружейными заводами и испытательными полигонами обеспечивает достоверность и профессионализм публикуемых материалов об оружии, боеприпасах, снаряжении, истории, охоте, стрелковом спорте, боевом опыте.

Среди авторов журнала «КАЛАШНИКОВ» ведущие разработчики, испытатели, спортсмены, эксперты, чья высокая репутация известна не только в России, но и за рубежом.

Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № 77-1343 от 10.12.1999 г., выдано Министерством по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций.

Журнал выходит ежемесячно, тиражом 30 000 экз.

Мы рады приветствовать читателей «КАЛАШНИКОВА» на обновлённом сайте и надеемся, что новый формат позволит с большим удобством пользоваться всем нашим информационным массивом и даже влиять на содержание журнала.

Главная новость — с 2016 года запускается электронная версия журнала (пока без DWJ) на сайте www.kalashnikov.ru. Статьи из журнала будут появляться на сайте по мере их перевёрстки в экранный формат, вместе с новостями из свежего номера. У зарегистрированных посетителей появится возможность комментировать статьи.

Содержание свежего номера доступно при клике на его обложку на главной странице, а отдельные статьи вы можете видеть справа от неё (доступны по ссылке «Читать далее»). Уже опубликованные в электронном виде статьи в содержании видны по активным ссылкам. Свежие номера и подписка на полный формат (с DWJ) в наших фирменных приложениях в App Store и Google Play остаются платными (см. раздел «Подписка»), но по мере устаревания (через месяц после выхода) доступ к номерам становится свободным.

Обратите внимание, что раздел «Подшивка», где можно найти все архивные номера «КАЛАШНИКОВА», будет наполняться постепенно и на протяжении этого времени мы сохраняем доступ к старой версии сайта.

Надеемся, что с нами будет интересно!

Редакция журнала «КАЛАШНИКОВ»

Фирменные приложения, доступные для установки в Google play и App Store, обеспечивают возможность покупки отдельных номеров «КАЛАШНИКОВА», квартальной, полугодовой и годовой подписки, а также совершенно бесплатный просмотр устаревших номеров.

ООО «Азимут», 191028, Санкт-Петербург, а/я 28 
+7 (812) 380 92 18
 info@kalashnikov.ru  

ООО «АЗИМУТ»

ИНН 7813123393 КПП 784201001

Р/с 40702810455040005418
В Дополнительном офисе № 9055/01945 Северо-Западного банка
ОАО Сбербанка России.
К/с 30101810500000000653
БИК 044030653

Юридический адрес:
191123, г. Санкт-Петербург, ул. Фурштатская д.33,
пом. 10 Н
Адрес для корреспонденции:
191028, г. Санкт-Петербург, а/я 28
ОГРН 1037828010252
ОКАТО 40298564000 ОКПО 52147669 ОКВЭД 58.14
ОКФС 16 ОКПФ 65

Похожие статьи