RU2487964C1 - Method of machining of magazine surfaces - Google Patents

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: recess is made by spark erosion machining in magazine plates and heat treated at (0.8-0.9)T_cr where T_cr is aluminium alloy crystallisation temperature of aluminium alloy to carry out electroplating to produce 5-7 mcm-thick nickel coating. Then, again, heat treatment is performed at (0.7-0.9)T_cr. Plates are cooled to 200°C in inert medium and, then, in air. Then, nickel coating is subjected to condensation by inert gas ion bombardment to apply 15-20 mcm-thick titanium boride coating by condensation by inert gas ion bombardment.

EFFECT: higher durability of magazine surface, invariable geometry.

1 ex

Description

Изобретение может быть использовано при изготовлении ружейного магазина для патронов.The invention can be used in the manufacture of a gun magazine for cartridges.

Ружейные магазины могут быть изготовлены из пластичного алюминиевого сплава, что приводит к быстрому износу поверхностей магазина при закладке в него патронов и их выходе в процессе стрельбы, особенно кромок на выходе патрона из магазина. Изобретение направлено на повышение износостойкости ниши в пластинах магазина в процессе размещения и изъятия патронов из него при стрельбе. Для этого на металл пластин магазина предлагается наносить систему покрытий никель - нитрид титана.Gun magazines can be made of ductile aluminum alloy, which leads to rapid wear of the magazine surfaces when inserting cartridges into it and their exit during firing, especially the edges at the cartridge exit from the magazine. The invention is aimed at improving the wear resistance of a niche in the plates of the store in the process of placing and removing cartridges from it when firing. To do this, it is proposed to apply a nickel-titanium nitride coating system to the store’s metal plates.

Специалистам известно много видов магазинов для патронов (см., например, патент RU 2442089 С1, опубликован 10.02.2012). В имеющейся литературе автором не обнаружено нанесение покрытий на ружейные магазины, изготовленные из алюминиевых сплавов, с целью повышения износостойкости.Specialists know many types of magazines for cartridges (see, for example, patent RU 2442089 C1, published 02.10.2012). In the available literature, the author has not found coating on gun stores made of aluminum alloys in order to increase wear resistance.

Из уровня техники, например, из патента RU 2171316 С2, опубликован 27.07.2001, известно нанесение на алюминий защитных и декоративных покрытий, в том числе в виде гальванического никеля и нитрида титана, осажденного из газовой фазы. Однако в этом документе не указана возможность нанесения покрытий на пластины магазина для патронов, поверхности которого подвергаются принудительному истиранию и вследствие этого быстро изнашиваются.From the prior art, for example, from patent RU 2171316 C2, published July 27, 2001, it is known to apply protective and decorative coatings to aluminum, including in the form of galvanic nickel and titanium nitride deposited from the gas phase. However, this document does not indicate the possibility of coating the plates of the cartridge magazine, the surfaces of which are subjected to forced abrasion and therefore wear out quickly.

Выемку в пластинах магазина обычно получают путем сложного и длительного процесса фрезерования. Вместо фрезерования выборку металла для получения выемки в пластинах магазина предлагается осуществлять электроэрозионным методом.The recess in the store plates is usually obtained by a complex and lengthy milling process. Instead of milling, it is proposed to carry out the selection of metal to obtain a recess in the store plates by the electroerosion method.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения - повышение стойкости поверхностного слоя металла магазина путем нанесения на него покрытий. При этом первое покрытие никелем наносится для обеспечения адгезии между подложкой и наружным покрытием. Второе покрытие нитридом титана наносят для повышения работоспособности магазина от истирания при заправке в него патронов и последующего их изъятия в процессе стрельбы. Повышение твердости поверхностей магазина за счет нанесения нитрида титана позволяет сохранять геометрические размеры магазина в местах, подверженных трению, при закладке в него патронов и их выходе в процессе стрельбы.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the resistance of the surface layer of the store metal by coating it. In this case, the first nickel coating is applied to ensure adhesion between the substrate and the outer coating. The second titanium nitride coating is applied to increase the store’s performance from abrasion when refueling cartridges into it and their subsequent withdrawal during firing. Increasing the hardness of the store’s surfaces by applying titanium nitride allows you to save the geometric dimensions of the store in places subject to friction, when laying cartridges in it and their exit during firing.

Способ осуществляется следующим образом. Для магазина используются две пластины. Материал пластин - алюминиевый сплав с прочностью более 30 кгс/мм². Далее на одной стороне пластины выжигают прямолинейную выемку по контуру пластины электроэрозионным методом. Аналогичное действие проводят с другой пластиной. По контуру выемки зачищают неровности и снимают заусенцы. После этого промывают в бензине, продувают сжатым воздухом и отправляют на термообработку. Нагрев проводят в инертной среде. Температура нагрева в пределах 0,8-0,9 от температуры кристаллизации (Ткр) алюминиевого сплава, выдержка 25 минут. Температура кристаллизации является справочной величиной (см. в книге «Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов», стр.71, М.: Металлургия, 1981 г., автор - Б.А.Колачев). Термообработка позволяет получить адгезию алюминиевого сплава с наносимым впоследствии никелевым покрытием и исключить появление окисной пленки.The method is as follows. For the store, two plates are used. The plate material is an aluminum alloy with a strength of more than 30 kgf / mm ² . Then, on one side of the plate, a straight recess is burned along the contour of the plate by the EDM method. A similar action is carried out with another plate. Along the contour of the notch, bumps are removed and burrs removed. After that, they are washed in gasoline, purged with compressed air and sent for heat treatment. Heating is carried out in an inert environment. The heating temperature in the range of 0.8-0.9 of the crystallization temperature (Tcr) of the aluminum alloy, exposure 25 minutes. The crystallization temperature is a reference value (see in the book "Metallurgy and heat treatment of non-ferrous metals and alloys", p. 71, M .: Metallurgy, 1981, author - B.A. Kolachev). Heat treatment allows the adhesion of an aluminum alloy subsequently applied with a nickel coating and to prevent the appearance of an oxide film.

Далее охлаждают пластины на воздухе и затем отправляют на сверловку отверстий. Перед сверловкой пластины устанавливают в приспособление, закрепляют и на сверлильном станке сверлят отверстия одновременно в двух пластинах под крепеж. Такой прием обеспечивает соосность отверстий. После снятия заусенцев в местах отверстий пластины отправляют на нанесение никелевого покрытия. Наносят никель гальваническим путем на все поверхности пластины. Толщина никеля составляет 5-7 мкм. Перед нанесением никеля проводят операцию травления пластин в щелочи NaOH. Эта операция позволяет удалить окисную пленку с поверхности пластин и обеспечить хорошее сцепление никеля с поверхностью пластин. После нанесения покрытия осуществляют контроль на предмет качества прилегания никеля. Не покрытые места не допускаются.Next, the plates are cooled in air and then sent to drill holes. Before drilling, the plates are installed in the fixture, fixed and holes are drilled on the drilling machine simultaneously in two plates for fasteners. This technique ensures alignment of the holes. After deburring at the holes, the plates are sent for nickel plating. Nickel is applied galvanically to all surfaces of the plate. Nickel thickness is 5-7 microns. Before applying nickel, the etching operation of the plates in alkali NaOH is performed. This operation allows you to remove the oxide film from the surface of the plates and to ensure good adhesion of Nickel to the surface of the plates. After coating, control is carried out on the subject of nickel adherence. Not covered places are not allowed.

После нанесения никеля осуществляют термообработку в инертной среде - аргоне при температуре 570°С+15°С. После этого проводят обработку никелевого покрытия методом конденсации ионной бомбардировкой (КИБ) ионами инертного газа. Затем поверх никеля наносят покрытие нитрид титана. Для нанесения покрытия используют метод конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ), позволяющий наносить покрытия с высокой твердостью и износостойкостью, каким является нитрид титана. В основе метода лежит электродуговое испарение металла в вакууме. Толщина покрытия составляет 15-20 мкм. После нанесения покрытия проводят сборку пластин с образованием ниши между пластинами, то есть места, куда укладывают патроны.After applying nickel, heat treatment is carried out in an inert medium, argon, at a temperature of 570 ° С + 15 ° С. After that, the nickel coating is treated by condensation by ion bombardment (CIB) with inert gas ions. Then, titanium nitride is coated over nickel. To apply the coating, the method of condensation with ion bombardment (CIB) is used, which makes it possible to apply coatings with high hardness and wear resistance, such as titanium nitride. The method is based on electric arc evaporation of a metal in vacuum. The coating thickness is 15-20 microns. After coating, the plates are assembled to form a niche between the plates, that is, the place where the cartridges are placed.

Таким образом, для обработки поверхностей магазина для патронов в пластинах, выполненных из алюминиевого сплава, выжигают выемку электроэрозионным методом, проводят термообработку при температуре, равной (0,8-0,9)Ткр, где Ткр - температура кристаллизации алюминиевого сплава. Затем наносят гальваническое никелевое покрытие толщиной 5-7 мкм, термообрабатывают при температуре, равной (0,7-0,9)Ткр, далее охлаждают до 200°С в инертной среде, затем на воздухе. После чего проводят обработку никелевого покрытия методом конденсации ионной бомбардировкой (КИБ) ионами инертного газа и наносят покрытие нитрид титана толщиной 15-20 мкм методом КИБ.Thus, in order to process the surfaces of the cartridge magazine in plates made of aluminum alloy, the excavation is burned out by the electroerosive method, heat treatment is carried out at a temperature equal to (0.8-0.9) Tcr, where Tcr is the crystallization temperature of the aluminum alloy. Then a galvanic nickel coating with a thickness of 5-7 μm is applied, heat treated at a temperature equal to (0.7-0.9) Tcr, then cooled to 200 ° C in an inert atmosphere, then in air. After that, the nickel coating is treated by condensation by ion bombardment (CIB) with inert gas ions and titanium nitride is coated with a thickness of 15-20 μm by the CIB method.

В случае изготовления магазина из углеродистой стали его поверхности также могут быть обработаны согласно предложенному способу для повышения износостойкости материала пластин от истирания. Тогда температура обработки пластин до нанесения гальванического никелевого покрытия будет составлять (0,85-0,9)Ткр, где Ткр - температура кристаллизации металла пластин, а температура термообработки после никелевого покрытия (0,7-0,9)Ткр.In the case of manufacturing a store of carbon steel, its surfaces can also be processed according to the proposed method to increase the wear resistance of the plate material from abrasion. Then the temperature of processing the plates before applying the electroplated nickel coating will be (0.85-0.9) Tkr, where Tkr is the crystallization temperature of the metal of the plates, and the heat treatment temperature after the nickel coating is (0.7-0.9) Tkr.

Ниже приведен пример осуществления способа.The following is an example implementation of the method.

Пример. Магазин изготавливали из алюминиевого сплава АМг6, используя две пластины. В каждой выполняли выемку под укладку патронов. Операцию эту осуществляли с помощью электроэрозионного метода. После окончания данной операции пластины зачищали, удаляя заусенцы. Затем производили обезжиривание в бензине с последующей продувкой сжатым воздухом. Чистые пластины затем отправляли на термообработку. Температуру термообработки устанавливали в пределах 570±10°С. При этой температуре сплав приобретает однофазное состояние. Вследствие чего достигается однородность состава сплава на его поверхности в местах обработки при выжигании выемок. Защитная среда при термообработке - аргон. Выдержка при температуре составляла 25 мин. Охлаждение осуществляли на воздухе. После полного охлаждения пластины оправляли на сверловку отверстий для крепежа пластин между собой. Сверлили отверстия на сверлильном станке одновременно в двух пластинах. Диаметр отверстий составлял 10 мм. После операции сверления в местах отверстий снимали заусенцы механическим путем. Производили обезжиривание и продувку сжатым воздухом. На подготовленные затем пластины наносили никелевое покрытие толщиной 5-7 мкм гальваническим путем. Предварительно перед никелем пластины травили в растворе щелочи с концентрацией NaOH - 40 г/литр. Травление в растворе позволяло удалить окисную пленку с поверхности алюминиевых пластин и тем самым обеспечить адгезию никеля на поверхности пластин. Контроль качества покрытия осуществляли визуально. Покрытие было плотным без пузырей, что свидетельствовало о хорошем его прилегании на поверхности пластин. Далее проводили термообработку при 570±10°С, выдержка 25+10 мин. Охлаждали в инертной среде до температуры 200°С, далее на воздухе. Далее наносили покрытие нитрид титана, используя метод конденсации с ионной бомбардировкой. Вакуумная камера в процессе нанесения покрытия наполнена смесью реакционного газа (например, азота) и парами испаренного нитрида титана. При напряжении менее 150 В производили имплантацию по никелю на детали - залечивание дефектов в никеле и производили разрушение микропленки окисла на его поверхности, то есть активировали поверхность никеля. Покрытие нитридом титана наносили при напряжении 100 В. Рост покрытия происходил за счет движения ионов нитрида титана и реакционного газа под действием электрического поля. Ионизированный реакционный газ при этом вступает в химическую реакцию с нитридом титана, высаженным на поверхность никеля. Это способствует повышению плотности покрытия, сцеплению его нано частиц и предотвращению их окисления. Количество газа, вступающего в реакцию с нитридом титана, регулировалось напускателем. Давление паров и газа в камере поддерживалось порядка от 10^-2 доExample. The store was made of AMg6 aluminum alloy using two plates. Each performed a recess for laying cartridges. This operation was carried out using the electroerosion method. After the end of this operation, the plates were peeled, removing burrs. Then made degreasing in gasoline, followed by purging with compressed air. Clean plates were then sent for heat treatment. The heat treatment temperature was set within 570 ± 10 ° C. At this temperature, the alloy acquires a single-phase state. As a result, uniformity of the composition of the alloy on its surface is achieved at the processing sites when burning the recesses. The protective environment during heat treatment is argon. Exposure at temperature was 25 min. Cooling was carried out in air. After complete cooling, the plates were sent to drill holes for fixing the plates to each other. Drilled holes on a drilling machine simultaneously in two plates. The diameter of the holes was 10 mm. After the drilling operation, the burrs were mechanically deburred. Degreased and purged with compressed air. A nickel coating with a thickness of 5-7 μm was then applied to the plates prepared by electroplating. Prior to nickel, the plates were etched in an alkali solution with a NaOH concentration of 40 g / liter. Etching in the solution made it possible to remove the oxide film from the surface of aluminum plates and thereby ensure nickel adhesion on the surface of the plates. Quality control of the coating was carried out visually. The coating was dense without bubbles, which testified to its good fit on the surface of the plates. Next, heat treatment was carried out at 570 ± 10 ° C, exposure 25 + 10 min. Cooled in an inert medium to a temperature of 200 ° C, then in air. Next, titanium nitride was coated using an ion bombardment condensation method. The vacuum chamber during the coating process is filled with a mixture of reaction gas (for example, nitrogen) and vapor of evaporated titanium nitride. At a voltage of less than 150 V, nickel implantation was performed on the part — defects were healed in nickel and the microfilm of oxide was destroyed on its surface, that is, the nickel surface was activated. The titanium nitride coating was applied at a voltage of 100 V. The coating growth was due to the movement of titanium nitride ions and the reaction gas under the influence of an electric field. In this case, the ionized reaction gas enters into a chemical reaction with titanium nitride deposited on the surface of nickel. This helps to increase the density of the coating, the adhesion of its nano particles and prevent their oxidation. The amount of gas that reacts with titanium nitride is controlled by a blower. The vapor and gas pressure in the chamber was maintained on the order of 10 ^-2 to

10^-4 Торр. Толщина покрытия составляла 15-20 мкм. Достоинством способа является высокое качество и адгезионная прочность наносимого покрытия, а также возможность нанесения покрытий из соединений тугоплавких металлов, каким является нитрид титана. Покрытие, полученное таким образом, было высококачественным, о чем свидетельствовали данные металлографического анализа шлифов, вырезанных из пластин магазина. Готовые пластины собирают и крепят их с помощью крепежа. Пластины после такой обработки приобретают высокую твердость и приятный золотистый цвет. Магазин, изготовленный в соответствии с предлагаемым способом, успешно работает при заправке в него патронов и особенно при стрельбе.10 ^-4 Torr. The coating thickness was 15-20 μm. The advantage of the method is the high quality and adhesive strength of the applied coating, as well as the ability to apply coatings from compounds of refractory metals, such as titanium nitride. The coating obtained in this way was high-quality, as evidenced by the data of metallographic analysis of thin sections cut from store plates. Finished plates are assembled and fastened with fasteners. The plates after such processing acquire high hardness and a pleasant golden color. The store, made in accordance with the proposed method, successfully works when refueling cartridges in it and especially when shooting.

Claims (1)

Способ обработки поверхностей магазина для патронов, характеризующийся тем, что в пластинах, выполненных из алюминиевого сплава, используемых для изготовления магазина, выжигают выемку электроэрозионным методом, проводят термообработку при температуре, равной (0,8-0,9)Ткр, где Ткр - температура кристаллизации алюминиевого сплава, наносят гальваническое никелевое покрытие толщиной 5-7 мкм, термообрабатывают при температуре, равной (0,7-0,9)Ткр, далее охлаждают до 200°С в инертной среде, затем на воздухе, после чего проводят обработку никелевого покрытия методом конденсации ионной бомбардировкой (КИБ) ионами инертного газа и наносят покрытие нитрида титана толщиной 15-20 мкм методом КИБ. The method of processing the surfaces of the magazine for cartridges, characterized in that in the plates made of aluminum alloy used for the manufacture of the magazine, the excavation is burned by the electroerosive method, heat treatment is carried out at a temperature equal to (0.8-0.9) Tkr, where Tkr is the temperature crystallization of the aluminum alloy, a galvanic nickel coating with a thickness of 5-7 μm is applied, heat treated at a temperature equal to (0.7-0.9) Tcr, then cooled to 200 ° C in an inert medium, then in air, after which the nickel is treated Ionization by condensation by ion bombardment (CIB) with inert gas ions and coating titanium nitride with a thickness of 15-20 microns by CIB method.