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火炮,曾被稱為“戰(zhàn)爭之神”,在戰(zhàn)爭中發(fā)揮的作用不可低估,尤其是在萬惡的美帝國主義及其偽軍仆從棒子的間歇性騷擾下,偉大的“白頭山血統(tǒng)”子孫們不畏騷擾,萬門火炮早已一字排開,咬牙切齒的發(fā)誓要把棒子的老巢打成一片火海,要讓敵人及其走狗在他們的笑聲中不停顫抖。
炮管在火炮結(jié)構(gòu)中是重中之重,火炮的戰(zhàn)斗性能-殺傷力是由炮管體現(xiàn)出來的。
火炮射擊時,炮管受到溫度高達(dá)3000℃的火藥燃?xì)鈴娝矐B(tài)周期性熱沖擊,炮管內(nèi)膛溫度高達(dá)1000K(T(K)=t(c)+273.15),高溫不僅會嚴(yán)重?zé)g炮管,還會引起炮管變形.
除此以外,發(fā)射時火炮炮膛內(nèi)壁需承受高達(dá)800兆帕的壓強。耐高溫、耐高壓、耐摩擦、耐腐蝕,并具有足夠的強度和韌性是炮管生產(chǎn)的重點。
炮管材料的選擇
古代的火炮通常由青銅(或黃銅)和鑄鐵制成,但由于當(dāng)時冶煉技術(shù)所限,炮管無法承受持續(xù)射擊,隔一段時間就需休息以冷卻,如1894年7月25日爆發(fā)的甲午海戰(zhàn)(至今已123年,此時想起兩個著名歷史人物:鄧世昌大人、明治天皇),清軍每小時平均只能發(fā)射8發(fā),每天通常不超過100發(fā),且鐵炮在射擊600發(fā),銅炮約100發(fā)后,就已不太堪用。
現(xiàn)代火炮炮管材料常以中碳鎳鉻鉬釩系合金鋼為主,適當(dāng)添加少量的微量元素如釩做改性。如大名鼎鼎的德國萊茵金屬公司,炮身管金屬材料采用的牌號是PCrNi3NoV。國內(nèi)最早采用的火炮合金結(jié)構(gòu)鋼是PCrNiMoV。
化學(xué)成分(%) YB/476-1964 | |||||||||||
C | Mn | Si | Ni | Cr | Mo | V | |||||
0.32~0.42 | 0.25~0.50 | 0.17~0.37 | 0.60~0.90 | 1.30~1.70 | 0.20~0.30 | 0.10~0.25 | |||||
力學(xué)性能 | |||||||||||
屈服強度RP 0.2 | 抗拉強度Rm | 伸長率 A | 斷面收縮率 | 沖擊功 | 硬度(HB) | ||||||
≥885MPaa | ≥1030MPaa | ≥12% | ≥50% | ≥78J | ≤217 |
為保證鋼的淬透性和改善鋼的低溫性能,有時也添加較高的Ni元素,或降低C含量來提高鋼的韌性。
炮管的冶煉
隨著19世紀(jì)后半期轉(zhuǎn)爐煉鋼法的發(fā)明,火炮開始采用大型鑄鋼炮身。由于炮管本身對材料的極高要求,這對鋼材的精煉提出超乎尋常的要求,即煉鋼冶煉結(jié)束成毛坯后,如何將鋼材中殘留的硫、磷等對強度和韌性有害的元素去除到符合性能使用要求,是一重點難題。
20世紀(jì)40年代,美國人霍普金斯(R.K.Hopkins)首先提出電渣冶金原理,到一九五八年,烏克蘭德聶泊爾特鋼廠建成了世界第一臺0.5噸工業(yè)電渣爐,使電渣冶金進入了工業(yè)化生產(chǎn)進程,到如今電渣技術(shù)已得到高速發(fā)展。炮管鋼原始的鋼水經(jīng)過精煉、鑄錠后,完成的毛坯再經(jīng)電渣重熔冶煉可使鋼的純凈度更高。
09年8月15日正式投產(chǎn)的450噸電渣重熔爐是目前世界上最大的電渣爐,是上海重型機器廠有限公司自主設(shè)計、自行制造和擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備。
炮管的鍛造
電渣重熔后,對毛坯進行鍛造,按圖紙和規(guī)格鍛造成符合要求的鍛造毛坯。
炮管的加工
炮管經(jīng)鍛造成型后,接著進行管內(nèi)膛的加工成型,加工方法是先用一種配用超長鉆頭的大型鉆床鉆出一個孔,接著到錘床上將這個孔逐步錘削成型。
這屬于加工難度很大的“深孔加工”,在深孔加工過程中,操作者無法直接觀察切削等過程,同時還需保證加工要達(dá)到很高的精確度,而且細(xì)長的管件在加工過程中也易發(fā)生彎曲變形。故加工難度極大。
由于身管的內(nèi)膛加工質(zhì)量與整門火炮的射擊精度、壽命、安全等密切相關(guān).因此對加工后的尺寸公差、彎曲度、粗糙度等方面要求極高。粗加工完成后,還要對炮管身進行必要的一些工藝處理,如鍍鉻,表面處理、熱處理、無損探傷等等,最后裝備好再進行試驗、改進。
炮管的生產(chǎn)從材料設(shè)計開始到最后加工定型變成成品,所經(jīng)歷的過程復(fù)雜而又精細(xì),在這里,由衷震撼偉大的日耳曼名族的智慧和先進,尤其是在鍛造和精加工方面是真正始終走在世界工業(yè)進步的前沿。
二戰(zhàn)著名炮神——“古斯塔夫”列車炮
800毫米的“古斯塔夫”列車炮。 炮管長達(dá)32米,火炮在戰(zhàn)斗狀態(tài)的全長達(dá)53米,高12米,全重1488噸,每一枚穿甲彈重7.1噸,一枚高爆彈重4.8噸,推進燃料在1.8噸到2噸,射程28-60公里,發(fā)射速度:14發(fā)/天。
“古斯塔夫”列車炮在二戰(zhàn)時期可以說是毀滅性的武器,一發(fā)炮彈可以穿透30米深的防御工事,地面上爆炸可以炸出4個足球場大的彈坑,但當(dāng)年的戰(zhàn)神,在如今的導(dǎo)彈面前,已經(jīng)沒有任何優(yōu)勢。