火炮

早期的火炮主要是用青铜或铁等金属铸造而成, 随着 19世纪后半期转炉炼钢法的发

明，火炮开始采用大型铸钢炮身。不久之后，又制造出高强度的合金钢铸造身管，用于代替铸钢身管。此外，在不增加重量的前提下 采用高强度的身管材料制造出多层身管、自紧身管。火炮对内膛的耐烧蚀性能、强度和韧性有极高的要求．这就对钢材的精炼提出超乎寻常的要求。电渣重熔就是为了满足炮钢的精炼要求而诞生的一种精炼工艺，精炼过的特种钢再经过电渣重熔可以去掉钢材中残留的少量硫、磷等对火炮强度和韧性有害的元素．使钢的纯度更高，满足火炮身管的生产要求. 火炮射击时,身管的工作环境极为恶劣。火药燃气让这里的温度高达3000℃以上，高温不仅会严重烧蚀身管，而且可能引起身管变形：高膛压火炮炮膛内壁的压强高达500—700兆帕．身管必须要有足够的强度和韧性。高温、高压、摩擦、腐蚀是火炮身管生产必须直面的四大难题。身管膛孔的加工方法是先用一种配用超长钻头的大型钻床钻出一个孔：接着到镗床上将这个孔逐步镗削成型。机械加工中一般将长径比大于10以上的孔加工称为深孔加工. 身管的自紧，即身管内表面受到超出材料屈服强度的压力，引起部分截面塑性变形，压力解除后，变形不能恢复原状。此时身管内层有一个压缩预应力，而身管外层有一个拉伸预应力。由于自紧，内层的压缩预应力可以阻止疲劳裂缝的扩大，增大疲劳寿命。自紧处理中施加压力的方法包括：水压法、棒压法、气压法。对于口径较大的炮管一般使用水压法。利用超高水压机，甚至可以制成耐一万个标准大气压的超高压身管。经过自紧处理的身管，其内外径再受到机械加工时，一部分应力被消除，随之产生膨胀、收缩。对于现代火炮内膛的加工成型并不是加工过程的终结，为了提高火炮的耐磨性和抗腐蚀性。火炮身管内膛还要进行镀铬工艺处理，这样可以有增加身管的使用寿命。

火炮生产的新工艺

目前，除了传统的机械加工方法外，也有一些更加先进的身管加工工艺。如电解加工和真空等离子喷涂沉积法等。从20世纪80年代末开始．美国通用电气公司还采用了一种真空等离子喷涂、沉积法来制造高强度、耐烧蚀的火炮身管。这是一种更为先进的身管加工方法．

莱茵金属公司的坦克炮身管金属材料几乎是公开的，就是PCrNi3NoV,但其电渣重熔工艺和自紧身管技术才是问题关键 为保证炮身有足够的强度和纵向刚度，身管一般用镍铬钼系列的高级合金钢制造 炮钢要求抗高压,防烧蚀和耐磨擦,主要采用中碳镍钼合金,身管火炮钢比例极限强度为550-850MPa,迫击炮虽然膛压不大,但壁非常薄,所以用钢强度高达1200MPa以上.

现代战争要求火炮具有高初速、高射速，因而要求炮管材料向高强度、高韧性、耐烧蚀、耐磨损方面发展。主要采用自紧、真空处理、重熔精炼等工艺来提高炮管的性能。90年代以来，美国一直在研究应用复合材料和耐热材料来改善炮管的性能。

（1）轻质复合炮管．

为了减轻火炮质量.保持火炮的战技性能.延长其使用寿命.将树脂基复合材料、轻质金属材料用」几火炮身管的研究.多以陶瓷材料作内衬。在其研究中.多以先进的石墨/环氧树脂基复合材料、碳纤维、高强度玻纤或高性能有机纤维复合材料为研究重点从.该种炮管质量轻、耐腐蚀、耐烧蚀性好.可满足未来火炮的高技术化要求。在这方而先进国家己做了大量的工作并取得了重大进展。如美国专利介绍的纤维增强复合材料炮管,可用来全部代替或部分代替以前的金属炮管。该种管状结构质量轻、强度好.可经受住炮弹发射系统产生的瞬时管压。加拿大专利

介绍了一种可用于炮管制造的玻璃纤维增强剂,该种炮管是用树脂基体和玻纤复合材料制成的,并使用了金属衬里,所用衬里可以是铝!钢!不锈钢或钛。瑞典陆军研制出钛合金内衬的碳纤维增强塑料复合结构的炮管可减重25%以上。 （2）新型复合材料火炮

瑞典用玻璃纤维和聚丙烯等纤维增强聚醋或环氧树脂制造线膛炮或发射装置。以色列采用高强度复合材料试制的一种轻型自行火炮。炮重减到20 t以卜，用C一130运输机即可远距离运送。南非国家防务部队(SANDF)一直在投资发展新型火炮，现己进入概念车演示阶段，并计划采用高强度轻质材料进一步减轻现役火炮的质量。西班牙、荷兰等一也都在采用新材料对火炮进行改进，以使其火炮尽快满足现代战争的需要。美国有出120 mm炮管材料为石墨/环执复合材料结构。马丁一玛丽埃塔公司系统公司研制的120 mm复合材料炮管是复合材料结构.内衬为氧化镐陶瓷。该炮管比钢制炮管轻50% .其弹道性能与钢制炮管相同。 ? 深孔加工技术

深孔加工技术是机械制造技术中的一个高难度专业化领域，有十分宽广的应用范围和发展前途。

大、中口径超深孔及高强度、高硬度材料精镗技术 国内外精加工大、中口径深孔所采用的主要工艺手段仍然为浮动镗、珩磨和滚压。例如小口径炮膛在形成膛线之前，要经过钻孔、单刃镗、浮动膛、珩磨等 4～5道工序，工效低，成本高，加工质量普遍较低。我国研制成功的大、中口径BTA机夹镗头镗孔技术，可在钻孔后通过1～2次高速镗孔，获得高精度深孔， 加工质量高于珩磨，使大、中口径特别是超深孔的高效低成本加工成为可能，并可针对被加工材质的不同，针对性地采用不同牌号的硬质合金、陶瓷和涂层刀片，成为深孔加工领域中又一独创技术，并已用于大中口径精密深孔管件的生产。 该项技术成果居世界独创或世界先进水平，成为我国独一无二的深孔加工高新技术,荣获联合国TIPS中国分部“发明创新科技之星”。 ? 身管自紧工艺流程

磷化槽调整~试片磷化~磷化膜重的测定~身管去油~热水洗~缠保护带一冷水洗~浸蚀~冷水洗一热水洗~中和~热水洗~磷化~热水洗~吹十~沉淀物清除~交检~浸润滑脂~吹干~浸润滑脂一测温一自紧一回火。

此工艺中除磷化、浸润滑脂外，其余均与冷磷化工艺相同。 2自紧前磷化、污劫珊散旨讨身管机械自紧的作用

自紧管内膛与自紧头采取过盈配合，靠作用于自紧头上数百吨的推力，将自紧头平稳推过身管自紧段，使身管内膛产生塑性变形，经回火处理.改变金相组织，使身管的机械性能、寿命得到极大提高。但机械自紧必须解决自紧头与身管内膛的润滑间题，否则自紧头会“固死”在身管内.造成自紧头、身管报废。

磷化后的身管浸润滑脂，解决了身管自紧时的润滑问题。工艺简单、成本低廉。身管自紧的质量与自紧前的磷化膜有很大关系。磷化膜质量好，吸附的润滑脂饱满。自紧时，自紧头与内膛摩擦阻力小，自紧头推进平稳，能顺利自紧。否则易将身管研伤，甚至报废。因此自紧前要严格控制磷化膜质量。身管自紧对磷化膜的特殊要求身管自紧前磷化的主要目的是用于浸润滑脂，减少自紧头与身管内膛的摩擦阻力，即保证身管自紧时有足够的润滑性能。

厚壁大口径火炮身管用钢在射击到，火炮身管承受着很复杂的应力。由于要经受

射击参量(如炮弹初速度可达500～3000m/s)，高温、高压、高速火药气体对管壁的作用和冲击，炮弹对管壁的挤压，形成了很高的切向应力；而且身管表面经受着交替地快速加热(以10℃/s的加热速率使温度升高到710℃以上)和快速冷却(10℃/s)，使钢的组织产生了奥氏体和马氏体的反复相变，形成了很大的组织应力和热梯度。苛刻的服役条件对火炮身管用钢提出了很高的要求，所以炮钢应具有如下性能：高横向比例极限σp或高屈服强度σ0.1，在射击时不产生永久变形；高横向室温和-40℃的低温韧性，在射击时不发生脆性断裂；低裂纹扩展速率，高的周期疲劳次数，从而具有很长的使用寿命。为使身管用钢在射击条件下不软化胀膛，还应具有高的高温强度。

为保证大口径火炮身管用钢良好的综合性能，在合金设计上，世界各国普遍都采用镍铬钼钒系列(见表1)。为保证钢的淬透性和改善钢的低温韧性，都添加较高的镍，通常为3.O%～3.5%。但美国的155mm身管用钢与175mm身管用钢相比，在合金设计上是有差异的。155mm身管用钢的碳含量约降低了O.05%，这有利于韧性的提高；铬含量约降低了O.6%，有利于细化晶粒提高韧性；钒含量约增加O.10%，对韧性是不利的。

厚壁大口径火炮身管用钢具有高横向比例极限一或高屈服强度吼。和良好的低温韧性。为保证这些性能，在热处理工艺中，美国175mm身管用钢和中国相应的身管用钢都采用高温正火加低温淬火加回火的热处理工艺，使钢的成分和组织均匀化，进一步细化晶粒，以获得良好的综合力学性能。

1、120毫米8×8轮式自行反坦克炮

2、105毫米8×8轮式自行突击炮

3. w99式82毫米速射迫击炮

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