10.10 發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

一說到小口徑高炮,軍迷的腦海中馬上就會顯現出圖片裡這種曳光彈劃過天空的熾烈場面!十幾門甚至幾十門小口徑高炮對空射擊場面是非常壯觀的,通常來說小口徑高炮的口徑都在57毫米以下、理論射速為250~550發/分鐘,這樣快的射速是因為它的炮彈重量比較輕,機械供彈裝置或者人工裝填很快,所以它的擊發速度也快,就形成了高射速,也正是小口徑高炮的高射速才得到各國防空兵的青睞,特別是噴氣式飛機和巡航導彈出現之後,只有更快的射速才能將它們攔截。

但是小口徑高炮這個高頻率的射速,它的炮管會承受很大的使用壓力,它的質量還壞直接影響到了高炮的性能,因為炮彈最終還是由炮管發射出去,質量不佳用不了多久就會出現較大的磨損導致報廢,那麼小口徑高炮的炮管是怎樣製造出來的,和大口徑火炮的炮管制造工藝是一樣嗎?

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

武器裝備所使用的鋼材,目前大部分是由轉爐和電弧爐冶煉出來的,理論上來說電弧爐要比轉爐煉出來的鋼質量好一些,因為電能不可能有雜質和有害氣體,對提高鋼材質量很有幫助,圖片上就是三相交流電弧爐,藍色圓圈內就是將電能轉化成熱能的三根石墨電極、綠色圈內是料槽,就是將廢鋼傾入爐內的一種盛裝工具,爐料裝滿後電爐蓋蓋嚴後就開始通電融化爐料和冶煉炮管鋼了。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

通常來說,小口徑高炮炮管這種使用量不大不小的鋼材要用50噸的電弧爐冶煉,太大的電弧爐冶煉時間太長,還容易出現合金成分偏析等問題,不做為炮管鋼的冶煉爐使用,炮管鋼的冶煉時間約3個小時左右,進行初步合金化之後就要出鋼,圖片上是電弧爐出鋼的3D演示圖,需要將初步冶煉合格的鋼液倒入盛鋼桶當中進行下一步的爐後生產流程。

現代鋼鐵工業普遍使用“爐後精煉工藝”,也就是不論電弧爐還是轉爐,都只是初步冶煉工具,出鋼之後還需使用爐後精煉爐進行二次鍊鋼,目的是使鋼液更加的純淨、合金成分掌握的更好。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

圖片上這個爐外精煉設備叫做VOD真空精煉爐,它的生產流程大概是:先將盛滿鋼液的鋼罐放進爐體內→將爐蓋蓋嚴→然後往鋼罐內吹入惰性氣體(氬氣)在氣體的上浮過程中洗滌鋼液,將鋼液當中的有害夾雜、二氧化碳氣體帶到鋼液的渣面,同時對鋼液的合金成分進行微調,使合金成分達到最佳的技術要求。

VOD精煉爐是目前大型鋼鐵聯合企業必備的設備,有了它就可以有效的提高鋼材的質量,所以目前軍用鋼材都需要經過這道生產流程,但與小口徑高炮鋼是這個工藝流程不一樣的是,大口徑火炮的炮管鋼不需要這道工藝而是要直接澆鑄“自耗電極”所用的鋼棒,進行下一步的電渣重溶冶煉。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

小口徑高炮炮管鋼從VOD爐精煉完畢後要澆鑄成多稜形大型鍛造鋼錠(25噸以上),從鋼鐵工業角度來說,較大的鋼錠在鍛造工序當中鍛造的時間會越長,這樣可以使鋼內部更加的緻密,越緻密的鋼材強度就會越高,耐久性就會更好。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

有看官會問,為啥小口徑高炮的炮管不能像大口徑火炮炮管那樣採用“爐內自緊工藝”?這是因為小口徑高炮的口徑太小,管壁也更薄,如果採用“爐內自緊工藝”根本在爐內下不了冷卻管,而冷卻管直接要通高壓冷卻水,太細的管子冷卻水量達不到冷卻要求,很可能在高溫環境下自己的融化了...所以“爐內自緊工藝”沒法用到小口徑高炮炮管制造上,只能是採用鍛造工藝將鋼錠鍛造成需要的直徑尺寸。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

圖片裡是美軍1940年代製造高炮炮管的圖片,可以看到都是實心鋼棒重心穿孔,現在也是這個工藝,就是將鍛造後的炮管坯截成需要的長度尺寸,然後在管坯的中心使用深孔鑽刀打孔。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

深孔鑽刀就是圖片上這個樣子,尾部可以與轉杆連接,可以鑽透更長管坯。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

深孔鑽刀不是我們平時看到的那種“麻花鑽”而是呈V字型,這樣在鑽孔的過程鋼削就會從V字缺口當中流出來,而不是堵塞在孔內,影響鑽孔。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

深孔鑽刀在管坯內進行鑽孔就是圖片裡表示的這個樣子,但是深孔加工在外面上看不到內壁加工狀態的,每分鐘多少轉數是有嚴格要求的,轉速過高會損失鑽頭,甚至可能將鑽頭別斷了,要將斷裂的鑽頭從管坯裡拿出來是非常困難的事情。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

經過初步鑽孔後的管坯要進行外表切削處理,再進行熱處理工藝。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

管坯外表要切削成這個樣子,需要檢查表面,看看是否有結疤、淺表面皮下氣泡、裂紋...等缺陷,才能進行下一步的熱處理工序。

熱處理就是使鋼管坯當中的金屬鏈定格,達到設計的最高強度,熱處理是冶金機械加工工業當中主要的工藝流程之一,這道工序的好壞之間影響到了金屬的耐久性!火炮的炮管對於這項工藝也是要求非常嚴格的,比如說:熱處理合格的炮管可以發射5000發炮彈,而處理不好的可能2000發都達不到。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

這是俄羅斯“圖拉重型機械製造廠”加工完57毫米口徑的高平兩用炮的初坯後進行熱處理工序,熱處理完後炮管的樣子,出現紫色的退火痕跡。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

熱處理工序完成後的炮管要進行矯直工序處理,就是將炮管修的筆直,不出現一點的彎曲,否則會嚴重的影響到射擊精度,可能會有上百米的彈著點誤差,所以這項工序也非常重要。矯直後炮管要進入到“豎爐”當中進行最後一次熱處理,這道工序主要是“回火工藝”就是將炮管坯的各種技術要求強度最後定格。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

回火工藝完成後之後還要使用“高精度工業內窺儀”對炮管的內壁進行探測檢查,有缺陷整根管坯就報廢了,沒問題就進入到最後的加工膛線工序。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

膛線加工工藝是高炮炮管的最後,也是最複雜的一道冷加工流程,圖片上就是在鏜床上正在給炮管拉制膛線。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

拉制膛線的拉刀就是圖片上這個樣子,種類很多,拉刀是由硬質合金製成,是價格昂貴的金屬切削刀具,因為它本身由於形狀複雜製造就很困難,並且加工膛線需要多種規格的拉刀才行,先用直徑較細將炮管內壁拉制“淺膛線的陰陽紋路”,再依次的使用直徑粗一些規格的拉刀,逐步的將膛線拉制需要的形狀和深度。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

膛線的切削與深孔鑽是一樣的都是深孔加工工藝,在外面根本看不到內部切削的情況,只能是由加工經驗豐富的高級技師憑多年積累的經驗完成,據說是:觀看切削下來的鋼削就能判斷出來內部加工的好壞,甚至還要聽聲辨別出拉刀的走刀情況...總之,這些高級技術都有自己的獨門絕技,不是一般技工可以掌握的,這需要常年累月的經驗積累。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

加工完成後的30毫米成品炮管。

炮管加工出來之後還要進行內壁鍍鉻工藝,由於炮管在發射炮彈的時候要承受發射藥產生的高溫、有害氣體腐蝕和炮彈與膛線摩擦產生的高溫,需要在內壁鍍50~450微米的鉻層,以減少損害,鉻是耐高溫、耐腐蝕金屬,有了鍍鉻層可以大幅度提高炮管的使用時間,所以鍍鉻是很有必要的;炮管外壁要進行“磷化處理”,武器裝備的使用環境比較惡劣,在高溫高溼,高鹽分地域作戰是家常便飯,為了減小惡劣環境對炮管的腐蝕,需要對炮管外壁進行磷化處理,磷具備耐高溫高溼和大氣腐蝕性能,所以現代武器裝備包括槍械在內都要進行表明磷化,最後再在炮管塗上甘油,包裝後就可以出廠了。

發射速度極快的小口徑高炮,它的炮管是怎樣製造出來的?

參加國慶閱兵式“防空模塊”的1130近防炮,理論上也是小口徑高炮的一種,它的炮管制造流程和其它小口徑高炮是一樣的。

通過上面對小口徑高炮主要製造流程的扼要說明,就能看出來小口徑高炮炮管的工藝複雜性和難度不亞於大口徑火炮炮管的製造工藝,能將它製造出來的國家一定的工業能力強大的國家!目前可以製造小口徑高炮的國家仍然不超過十個,所以小口徑高炮和各種大中型口徑的火炮一樣,都是需要幾十年甚至上百年的工業積累才能將它們製造出來。


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