Дорнирование ствола своими руками

Дорнование – эффективная защита металла

Способ обработки металлических изделий без удаления стружки – это дорнование, его также достаточно часто называют дорнированием.

1 Что представляет собой дорнование?

Во время эксплуатации поверхности металлических деталей испытывают серьезные нагрузки, которые практически не воспринимаются внутренними слоями изделий. Именно слои, находящиеся сверху, противодействуют разнообразным негативным влияниям, начиная от теплового воздействия и коррозии, и заканчивая изнашиванием деталей.

Дорнование, как процесс эффективной обработки поверхностей, как раз и был создан для того, чтобы нивелировать все указанные проявления, увеличивая тем самым уровень износостойкости и надежности изделий из металла.

Дорнирование представляет собой инновационный вариант обработки отверстий деталей методом локального холодного деформирования, выполняемого по пластической технологии. Его суть следующая: дорн (специальное рабочее приспособление) передвигается внутри ствола изделия и за счет натяга обеспечивает:

  • модификацию геометрических параметров и форм детали в целом и ее поперечного сечения в частности;
  • качественное нивелирование имеющихся шероховатостей;
  • упрочнение поверхностного слоя металла.

Величина поперечного диаметра отверстия обрабатываемой детали всегда меньше показателя сечения дорна на показатель натяга.

2 Дорнирование ствола – объемное и поверхностное

Процесс обработки отверстий без удаления стружки в настоящее время может выполняться объемно либо поверхностно. В первом случае процедура ведется по всему сечению (поперечному) заготовки. Она позволяет получать за один проход рабочего инструмента, оснащенного несколькими зубьями, величину шероховатости от 0,04 до 0,63 микрометров при точности отверстий на уровне 11 единиц по шкале IT.

Объемное дорнование рекомендовано для обработки длинных цилиндров, трубных изделий, изготовленных в виде гильз. Оно с успехом заменяет собой менее эффективную операцию чернового растачивания таких деталей. Объемное деформирование дает возможность работать с любыми по длине трубами, обеспечивая необходимый показатель их прямолинейности.

Дорнование поверхностного типа гарантирует получение шероховатости в пределах 0,04–0,32 микрометра при точности не менее 6 и не более 9 квалитетов. При таком способе деформирования на поверхности создается прочный слой, поэтому эта методика может заменить ряд сложных процедур, в частности:

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

3 Описание разновидностей дорнования

Существует несвободный и свободный вид выполнения описываемой операции. При свободном дорнировании внешние поверхности изделий не имеют каких-либо ограничений на деформирование. По этой причине оно обычно используется для выполнения объемных работ с бесшовными и электросварными трубами, которые характеризуются средними величинами толщины стенки.

Несвободное дорнирование больше подходит для тонкостенных труб, так как оно гарантирует отсутствие после обработки таких явлений:

  • искривление заготовки по оси;
  • снижение устойчивости в продольном направлении;
  • некачественное выглаживание металла.

Как правило, данный вид пластичного деформирования производится в упругих и жестких обоймах. Также достаточно часто несвободное дорнование выполняется в комбинации с холодным редуцированием деталей (процесс сужения сечения отверстий и прутков).

4 Главные показатели процедуры пластичного деформирования заготовок

К основным параметрам этой обработки относят такие величины:

  • относительный натяг;
  • натяг;
  • скорость;
  • сила;
  • относительная деформация.

Под натягом, как было сказано выше, понимают разницу между номинальными сечениями отверстия и дорна. Чересчур высокий натяг может стать причиной снижения конечного показателя шероховатости, что, конечно же, нежелательно. Поэтому к выбору величины натяга относятся максимально ответственно, принимая во внимание характеристики пластичности и начальной прочности деталей.

Относительный же натяг является параметром без размерности. Под ним подразумевают отношение величины обработанного либо начального отверстия к показателю натяга дорнирования.

Сила процесса обработки отверстий подразделяется на два компонента:

  • радиальный;
  • осевой.

Первая требуется для повышения сечения заготовки, которая подвергается деформированию. Данный компонент обеспечивает объемную обработку. А вот осевая сила удаляет мельчайшие неровности. Она нужна для работы трения.

Относительной деформацией называют такой показатель, который определяет реальную деформацию детали по ее наружному сечению. Выражается данный параметр в процентах.

Последний показатель процесса – сила дорнования. Существенного воздействия на величину износа рабочего инструмента и качество выполнения операции он не имеет.

5 Основные схемы выполнения пластичного деформирования отверстий

Дорнирование выполняется по следующим схемам:

  • растяжение;
  • сжатие;
  • комбинирование первых двух методик.

Подбор правильной схемы обработки очень важен, так как она устанавливает параметры осевого нагружения изделий, которое является причиной возникновения осевых напряжений.

При применении схемы растяжения либо сжатия на деталь воздействуют напряжения на каком-либо конкретном участке. А вот смешанная схема подразумевает, что нагрузку воспринимает вся длина заготовки.

Объемное дорнование в последнее время все чаще осуществляется по новым схемам – с пассивным, нейтральным и активным видом противонатяжения. Для выполнения процедуры с их использованием требуются специальные опоры – натяжные подвижные механизмы, которые ограничивают укорачивание деталей при их обработке дорном.

Добавим, что описанная методика обеспечивает тем меньший показатель шероховатости, чем более высокий натяг используется. Кроме того, оптимальные величины шероховатости отверстий после деформирования отмечаются тогда, когда заготовки подвергаются перед выполнением операции механической обработке.

Как нарезать ствол

В чем причина повышенного разброса попаданий из нарезного ствола? Причин достаточно. Это и излишне затянутые ложевые винты, ослаб­ление монтажных колец прицела, нестандартный график давления в стволе, неправильная комбинация порохового заряда и пули. Но есть факторы, которые кардинально влияют на величину разброса.

Для оптимальной кучности патронник должен быть изготовлен очень тщательно. Выполненный с минимальными допусками патронник обеспечивает лучшую кучность, так как гильзу при этом меньше раздувает. Недопустимы радиальные и угловые отклонения патронника от оси ствола. Причина таких отклонений — техно­логичность (дешевизна) производства.

Если оружейный мастер изготавливает патронник из заготовки ствола вручную разверткой от полутора до двух часов, то в поточном производстве данная операция длится всего 40 секунд. Однако повлиять на разброс попаданий может только сильное отклонение оси патронника от оси ствола. Обнаружить такой дефект несложно. Следует взять калиберный патрон, закоптить пулю и ввести в патронник. Если следы нарезов отпечатаются несколько односторонне, а вам необходим высокоточный ствол, то такой ствол можете смело забраковать.

После определенного настрела любой ствол начинает снижать показатели по кучности. Одинаковых стволов нет, поэтому и живучесть может различаться. В стандартных охотничьих калибрах, таких как .308 или .30-06, где используются прогрессивно горящие пороха, не вызывающие большого разгара канала ствола, его живучесть может достигать 8000 выстрелов без заметного увеличения рассеивания. А стволы под такие калибры, как .30-378 или 7.82 Warbid, едва справляются с настрелом в 800 выстрелов.

Износ заметен в оружии по растущему статистическому показателю рассеивания. Износу подвержены преимущественно переходной конус — та часть канала ствола, где пуля входит в нарезы, и дульный срез — там, где пуля покидает канал ствола. Медленно, но переходной конус выгорает под действием пламени и пороховых газов. Характерная сетка разгара хорошо заметна в переходном конусе изношенного ствола с хромированным каналом. Как следствие разгара, растет так называемая глубина посадки. Патрон, введенный в патронник, уже не упирается пулей в нарезы, и при выстреле пуля приобретает свободный ход до врезания в нарезы. Дульный же срез легко изнашивается даже в процессе чистки. Его легко повредить металлическим «ершиком» или шомполом, если не соблюдать аккуратность.

Грамотная чистка и соблюдение температурного режима ствола во время стрельбы также продлевают его срок эксплуатации и характеристики. Однако если ствол чистить веществами на основе аммония или хлоратами, то они выходят из стали слишком долго, что может иметь нежелательные последствия. Многие винтовки из нержавеющей стали страдают более от небрежной чистки, чем от чего-либо другого.

Больше всего на износ ствола влияют температура и трение пули. Максимальных значений температура и трение достигают в районе перехода из патронника в нарезную часть ствола. Патроны «магнум» за счет большой скорости пули, большего трения и более высокой температуры пороховых газов ускоряют износ ствола.

Читайте также  Как сделать шип паз своими руками

Следствием всех вышеописанных дефектов — несоосность канала ствола и патронника, разгар переходного конуса, растертость дульной части ствола, а также дефекты затвора — является возникновение при выстреле высокочастотных колебаний ствола, негативно влияющих на рассеивание.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТВОЛА И ЕГО КАЧЕСТВО

Этот фактор наиболее сильно влияет на кучность по сравнению с другими. Качество ствола определяют жесткие стандарты производителя и качество металла, а не вид нарезки.
Известно, что нарезные стволы изготавливают, как правило, тремя способами: «нарезка», «дорнирование» и холодная ковка. Правда, не каждый высококлассный стрелок сможет разъяснить, в чем же заключается превосходство одного способа над другим. Из любой заготовки с хорошо снятыми внутренними напряжениями, изготовленной из качественной ствольной стали — нержавеющей или хромомолибденовой, — имеющей ровную поверхность, прошедшую хонингование, может выйти качественный ствол.

В зависимости от калибра и давления, развиваемого в патроннике, для изготовления ствола используют одну из трех распространенных ствольных сталей. Для стволов под патроны кольцевого воспламенения калибра .22 используется сталь марки 1137 (отечеств. аналог — сталь 35Г2). Для стволов под патрон калибров от .243 до .30-06 стандартной является CrMo сталь марки 4140 (отечеств. аналоги — стали 42ХМ и 38ХМА). Матчевые стволы сегодня принято изготавливать из патентованного сплава марки 416R (отечеств. аналог — сталь 20Х13).

«Нарезка» — наиболее старый способ изготовления нарезных стволов, который заключается в многократном проходе резца по каналу ствола, при этом за один проход обрабатывается только один нарез. Нарезы изготавливаются при помощи специального инструмента, режущая кромка которого двигается по одному нарезу и проходит его за один оборот заготовки. За один проход нарезы углубляются на 5 микрон. Когда процесс завершен, резец отжимается, возвращается в патронник, и затем операция повторяется. Так как для достижения нужной глубины одного нареза требуется примерно 25−30 проходов, этот процесс продолжается довольно долго. Хотя изготовление нарезов резанием трудоемкий и, кроме того, дорогой метод, на его применение идут, чтобы обеспечить точный выстрел.

«Дорнирование» наиболее простой и дешевый способ создания нарезного ствола. После порезки и нормализации заготовки сверлят, затем развертывают и хонингуют. Хонингование (англ. honing от to hone — точить) — отделочная обработка внутренних поверхностей мелкозернистыми абразивными брусками, смонтированными на головке (хоне) хонинговального станка. Хон вращается и одновременно совершает возвратно-поступательные движения. И только после этого приступают непосредственно к «дорнированию».

Дорн представляет собой очень твердый стержень, сделанный из карбида вольфрама, с выемками для полей и выступами для нарезов. Его продавливают сквозь канал ствола с силой около 80 000 ньютонов. В результате образуются нарезы с необходимыми параметрами (число, глубина, шаг). Так как обработке подвергается лишь внутренняя поверхность заготовки, то возникающие в процессе дорнирования напряжения относительно невелики. Для их устранения заготовки еще раз нормализуют в вакуумной печи в азотной среде.

Методика дорнирования совершила революцию в послевоенной оружейной промышленности, изменив традицию изготовления стрелкового оружия.
Используя качественную сталь, опытный мастер может изготовить за день сотни стволов с почти идентичным внутренним диаметром. Наиболее важным моментом этого способа получения нарезного ствола является значительное снижение стоимости качественного ствола.

«Холодная ковка» — метод ковки на оправке — был разработан в 1930-х годах в Германии. Процесс довольно дорогостоящий, его, как правило, используют крупные производители оружия. Как следует из названия этого метода, в процессе ротационной ковки молот обжимает ствол. По мере того как проковывается ствол, продвигается и поворачивается оправка. Процесс занимает три минуты, причем получившийся ствол требует минимум машинной обработки и доводки до нужных размеров.

При ковке на оправке молекулярная структура уплотняется, в результате чего канал ствола имеет тенденцию к сужению у дула. Считается, что это сужение уменьшает деформацию пули, дает более высокие начальную скорость и точность, но уменьшает срок жизни ствола. Преимущество, которое дает метод изготовления с помощью пуансона и холодной ротационной ковки на оправке, это то, что канал ствола более ровный и гладкий, чем при нарезании. Последующая термобработка имеет целью снять внутренние напряжения в стволе, негативно влияющие на отклонение СТП (средняя точка попадания) при его нагреве. В отсутствии напряжений в стволе и состоит фактическая основа рекламы о преимуществах тех или иных технологий.

Теоретически считается, что «нарезка» позволяет изготовить наиболее точные стволы, а «дорнирование» наименее точные. На практике все обстоит не так просто. Поэтому правильнее будет считать, что любым из способов можно получить как хороший по характеристикам, так и плохой ствол. Необходимо помнить, что абсолютно прямых и идеальных стволов не существует. Главное, понять, какой степени кучности вы пытаетесь добиться.

Подбор патрона сводится к поиску наиболее прогнозируемой вибрации ствола, чтобы пуля покидала ствол при одном и том же пространственном положении дульного среза. Повреждение донца пули ведет к резкому ухудшению кучности.

ДУЛЬНЫЙ СРЕЗ СТВОЛА

Пуля должна покидать ствол правильно, и отвечает за это дульный срез. Если дульный срез выполнен с наклоном по отношению к оси ствола, то пороховые газы, истекающие за пулей, создают реактивный эффект, который отклоняет пулю и приводит к ухудшению кучности. Такой же эффект наблюдается, если дульный срез имеет выщерблены или повреждена околодульная нарезная часть ствола. Дульный срез должен быть ровным по всей окружности, любые отклонения от нормы серьезно ухудшают кучность.

ПОДГОНКА ЗАТВОРНОЙ ГРУППЫ И ЗАТЯЖКА ЛОЖЕВЫХ ВИНТОВ

Подобные манипуляции могут улучшить показатели хорошо изготовленного ствола, но заставить точно стрелять дефектный ствол они не в состоянии. Затяжка винтов не должна быть излишней, но проверять ее необходимо постоянно.

Затворная группа, расположенная со смещением относительно оси ствола, может частично ухудшить кучность винтовки, все же качество изготовления ствола в гораздо большей степени влияет на кучность. Вообще покупка даже высокоточного ствола в специа­лизированной фирме — это всегда лотерея. Для осмотра канала ствола требуется эндоскоп, а такой дефект, как дегрессивный шаг нарезки — переход к более длинному шагу, особенно в ближней к дульному срезу части ствола, — вообще не различим.

В целом можно сказать, что изготовление высококачественной винтовки процесс весьма трудоемкий, который в большей степени основывается на опытном подборе всех комплектующих и патрона.
Но в то же время этот вопрос мало изучен, так как существует масса серийных моделей винтовок, которые отличаются отменным кучным боем, несмотря на невысокое качество
деталей, из которых они собраны.

ПРОЩАЙ, МОЛОДОСТЬ! Часть ствола возле патронника испытывает воздействие максимальных температур и давлений. Ствол в этом месте более всего подвержена термической эрозии. Особенно это заметно при большом настреле. Со временем и в дульной части канала ствола образуется раструб, иногда такой, что вставленный в него патрон проваливается по самые скаты гильзы.

Технология и виды дорнирования отверстий

Дорнирование отверстий – процесс, связанный с получением более прочной поверхности внутри канала отверстия методом пропускания через него специального инструмента дорна и пластичной деформации участка соприкосновения металла с инструментом.

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.

Читайте также  Кормоэкструдер своими руками

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.

Технологический процесс дорнования

  • когда применяют растяжение;
  • используют сжатие;
  • комбинируют процесс сжатия и растяжения.

При использовании любой из двух первых схем воздействие на изделие проходит на конкретном отрезке. Дорнирование по комбинированному принципу предполагает, что нагрузка будет распределена по всей поверхности детали с внутренней стороны ствола.

Если нужно обработать ствол детали в объемном виде, технологические схемы выбирают следующие:

  • нейтральное противонатяжение;
  • активное;
  • пассивное.

Применение этих схем связано с использованием осевого напряжения, и нужны дополнительные элементы – опоры подвижного типа, чтобы укорачивание изделия не выходило за допустимые пределы.

Использование разных типов дорнов в любом случае предполагает, что инструмент будет двигаться внутри канала ствола под воздействием специального протяжного механизма или суппорта вибрационного на гидроприводе. При этом происходит постоянная смазка канала с целью уменьшения трения о слой металла и более плавного прохода.

Разновидности

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.

Объемное и поверхностное дорнование

Объемное дорнирование ввиду своей эффективности призвано заменять менее эффективный метод, когда заготовки подвергают растачиванию черновому. Применяют объемную деформацию для обработки любых типов труб, цилиндров с длинным стволом, при этом прямолинейность изделий сохраняется в нужных границах.

Применение поверхностного дорнирования позволяет получить в канале ствола шероховатость в пределах 0.32–0.04 микрон. Основное назначение метода – упрочнить поверхностный слой и, возможно, избежать сложных технологических приемов: развертывания, шлифования, выглаживания и хонингования металла.

Пластическое деформирование и калибровка

Метод ударных импульсов

Способ, при котором подача инструмента дорна по каналу отверстия ствола проходит не в постоянном поступательном режиме, а толчками с одинаковой частотой, называется методом ударных импульсов. Такой процесс очень эффективен, так как снижает нагрузку на инструмент, на канал и позволяет достичь максимальной точности обработки.

Специалисты-практики в области обработки металла и все, кто имеет непосредственный опыт проведения процесса дорнирования отверстий, поддержите тему в комментариях. Для начинающих умельцев ваши знания имеют неоценимое значение!

Дорнование отверстий, стволов, труб: назначение и разновидности

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.

Читайте также  Раствор для ультразвуковой ванны своими руками

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.

Дорнование отверстий, труб, стволов

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).