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这篇文章告诉你枪械最神秘的部位是怎么加工的

时间:2022-09-24 00:34:59 作者:爱游戏官网登录 乐鱼:爱游戏平台入口

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  [[[[步枪的所有组成构件中枪管是最神秘的,它的工作过程就是一个最简单的压力容器。生活中越是神秘,越能吸引人们关注,在轻武科评的后台,经常有人请教一些一两句讲不清的问题,比如:当前世界最好的枪管加工方法哪种?如此长的孔怎么成形的?膛线是怎么加工的?孔内光光的镜面又是怎么做出来的?对这个问题真的很难回答,感觉难度比问前几任老婆哪个最好还难。

  国内控枪,枪管的制造过程绝大多数人都未目睹,过程中每项操作都需要特殊专用机床,这种设备见到的人更少,轻武科评借这篇文章给大家做个科普,文章的主要内容是概述将钢棒如何变成膛线枪管的全过程,同时对比三种主流膛线制造方法上的不同,还望大家点赞。]]]

  对于膛线加工来说,成型工艺路线实在太多了,没有最好的,只有最适合工厂生产条件的就是最好。在众多的技术路线中,当前最为主流的有三种,分别是古老的拉线法,高精度的挤线法和最受关注的冷锻法三种,与之对应的英文专业术语分别是cut rifling、 button rifling和 hammer forging。至于我们国家吗?也就是在这三种方法之间切换。枪管本身没有什么独特,就是一根钢管子,制造出好的枪管也没有什么奥秘可言,俗话说,威慑在外表,魔鬼在细节,个体的差异就看生产细节处理的优劣。至于这三种方法之外的其它方法,或多或少地存在一些不足,基本处于被抛弃的境界。

  欧美国家生产枪管的材料主要选择用高合金铬钼钢或不锈钢,高合金铬钼钢属于碳素钢,这种钢材的优势在于高强、高韧、高耐且工艺性较好的力学性能。美国对高合金铬钼钢的定名为4140、4150以及4340型钢材,国内一般选用30CrMnMOTiA材料,当然,选择50钢做枪管一点儿问题也没有,寿命轻松过万发。对不锈钢材料的选择主要是416型或416RQ系列不锈钢。在英国,这些不锈钢的命名是EN 19或EN 24。它属于马氏体时效钢材的一种,具有与碳钢相近的热处理性能,是制造不锈钢步枪枪管的最佳选择,选用不锈钢最大的优势是“耐蚀、耐蚀,自由加工和防锈”根据相关的数据表明,不锈钢的使用寿命,要远远高于铬钼钢,而且装备不锈钢枪管的步枪精度,也要高于铬钼钢。对于枪管,它的成型硬度一般在(25—32)HRC之间,过高过低都会出现质量问题,这在枪管制造中非常重要。

  当前,最新的枪管选材是陶瓷,根据相关力学性能参数,各项指标完全可用于枪管制造,同行的技术人员坐一起,只要说到材料,几乎都会涉及到陶瓷,但谁都在观望,谁都在渴望着对方去吃螃蟹,率先开展应用。新步枪的枪管是什么材料呢?笔者不能说啊。留给大家在留言内讨论吧。

  不管选用什么方法,深孔加工都是第一道门槛,对于深孔的概念,很多枪械爱好者对深孔的判定存有疑问。深孔通常是由孔的深径比(D:d)参数来判定,一般将比值大于 10:1 的孔视为深孔。金属深孔钻削在汽车、航空、航天和重装等多个领域中应用广泛,推动这项技术的起源就是笔者要讲的枪管加工,在战争需要枪,无管不算枪的大背景下,市场对更直,更精确的枪管渴求强烈,在需求的催动下,几百年来一步步做熟了这项技术。说到这里要说下中国专门攻克深孔钻技术的科研团队——中北大学深孔加工工程技术研究中心,这是由中北大学校长牵头的,研究出很多成果,达到国际领先水平。

  深孔钻孔工艺的工作原理是在专用的深孔钻床上利用特殊的工具在金属上形成等径的深孔,过程中需要高压冷却液,干净地排出钻孔产生的切屑,它超出了CNC机床的能力范围。专用设备的应用为优化孔径直线度、圆柱度、光洁度和加工效率提供了最大可能,这项技术的关键主要有分别是刀具结构与排屑系统(输送泵)、专用设备与控制、过程与质量的检测三个方面,当前加工的深径比已超过400:1,但这一技术指标再突破的可能就小,这不是说技术触顶,而是没有需求了,也就没有花钱追求记录的必要了。

  在生产车间走一圈,看见各种不同的机械设备在运转着,如果善于观察,肯定会发现有的刀定工件转,有的刀转工件动,还有的是两个都在动,相应的深孔钻工艺也脱不了这三种形式。

  在钻孔后需要额外的加工方法进一步提高深孔同心度,直线度、光洁度和扩孔等,处理这些问题主要手段是通过铰孔和校直来解决。对深孔来说,铰孔和校直是一件非常有艺术的技巧活儿,如果掌握要领,操作得当,质量杠杠滴,没有丝毫含糊,如果笨点儿或是不高兴而心生邪念,想产生一批废品,那非常容易的事儿。在枪管的生产过程中,校直贯穿在整个枪管加工过程,虽然不是关键工序,但它决定着关键工序的成败。

  笔者曾研究将铰刀改进,通过大量检索铰刀相关的公知,发现深孔铰刀的特征已经80多年未变了,已经达到了难以改进的完美水平,个人能力有限,最终这一想法成梦。近些年材料技术进步迅速,碳化钨材料成功应用,使铰刀悄悄的发生了革命性的进步,它变短了,变得越来越短。与各枪械厂家深孔钻技术人员聊天,有一个共同的难题就是铰孔、光洁与校直这三个难点,铰好孔、校直孔实在太难了,一根枪管好不好,拿起来对着天空来个管窥就知道。在这三项制造方面,通过文字或纸笔培训根本得到不传承,古典的心口传授加个人领悟是最好办法,看车间里的大拿师傅,平时牛的轰天,人家那是有本事的牛,主任们供着哄着,要是得罪了,小心出一批废品。当前,国内很多厂家已经没有了枪管生产能力,即使先进设备摆在面前,也生产不出高质量的管子,其根本原因就是没有了枪管生产的工匠。枪管生产不能饱和,企业不愿意供养这些高技能工匠,成天的想办法减工资,扣绩效或考核等等一堆赶人走的龌龊行为,最终导致人才流失,彻底革了自己的命。

  拉线法是最老也是最简单的方法, 1492年左右在纽伦堡发明,通常是面向极高精度要求的枪管。三种方法中,属它最耗时,也最依赖工匠。在拉线之前需要钻孔和铰孔,装入拉床后利用拉刀逐齿刮削。加工膛线的拉床与普通拉床有所差异,严格的说应该称为其切削膛线机,工业历史上先后有正弦膛线机、液压动力膛线机和数控膛线机,自二战起来,经典的膛线机依然是拉线法加工的核心设备,当然拉线法技术并非止步不前,通过大量的基础积累和细节创新,该项技术愈加成熟,新型的拉线方法已取代单点切口膛线,具有快速、大规模生产的技术优势。

  挤线法是世界各地的枪管制造商都掌握这种方法,这种工艺成型的枪管最大的技术优势是具有较好的弹道优势。这种工艺是利用碳化钨(或类似材料)刀具挤过前期加工的深孔。这是加工过程是冷过程,它既去除又压缩材料。过程中会产生毛刺,需要辅助工序或工具来清洁凹槽的边缘。由于材料的巨大压力和压缩,在材料内部会产生应力,所以还需要去应力处理来消除了先前操作产生的应力,处理的温度一般在近525摄氏左右下完成的,并允许材料“弹回”,在完成膛线加工后,还需车削枪管的轮廓。

  锤锻生产枪管的技术是德国在第二次世界大战之前开发的,专门为MG42机枪加工枪管。历史上第一台锤式膛线年制造。二战后被运往奥地利,美俄专家都对它开展了深度研究。

  冷锻工艺所说的“冷”是一个相对概念,是与“热”锤锻造工艺相对而言。在钻孔、扩孔和专项的光洁处理后,将毛坯置于一个与枪管膛线相对应的碳化钨心轴上,其上具有阳刻的膛线凸棱,通过沿周布置的锻锤从外向内逐渐将坯料锤打在心轴,依靠材料变形在枪管内表面形变出膛线,同时在枪管外表面留下的螺旋型锻锤的纹路,这也是判断一个枪管是否采用冷锻法成型,国外很多枪管保留了这一工艺特征,留下冷锻的印记,但也有的厂家会将这种花纹磨去。该工艺过程优势是枪管的材料密实,有效地提高了枪管的力学性能。对于精锻的枪管,引线与阳线的过渡和棱线没有挤线法和拉线法分明,冷锻的枪管与非冷锻的枪管,在膛线特征上差异显著,一眼就能判断。

  对比主流的三种膛线加工方法,拉线法需要高水平的技能来制造和维护工具,加工速度慢,为此,价格也比较昂贵,最大的优势是易于改变刀具、导程、孔径尺寸和条数,这种方法在需要定制或枪械研制初期非常实用。

  与拉线相比,挤线加工就相对便宜,成本主要在挤线模具(冲头)和量具方面,也不需要什么特别技能。

  至于冷锻法,线膛与弹室的同轴问题一直困扰着它的发展,在手枪和滑膛枪上应用较多,最大的优势是加工速度快,在精确枪械领域几乎没有什么显然的存在感。

  在挤线加工中,基材的热处理非常重要,要求材质均匀,并且沿着深孔具有均匀的硬度。在挤线过程中必须考虑材料的弹性形变,如果冲头与钻孔配合的过盈量较小,基材在弹性膨胀的条件下可以直接通过,如果过盈量大,则阻力相应也大,因此阴线直径也就大。

  挤线加工中,冲头是难以精确控制的,它在深孔中的旋转也是不可预测的,枪管的导程差异较大,这就导致了枪械之间性能差异的不确定。另外一个问题是挤线加工的阴线槽是不均匀的,经常出现一侧深,一侧浅,在特征上表现出阴线圆周与阳线圆周不同心的现象,在传统的单线拉销工艺中,这个问题就不存在,断面的阴线圆总是与阳线圆同心,而且导程也非常均匀。

  按照实际加工情况来看,挤线工艺对孔径表面参数的要求较高,而拉线工艺就宽松了很多,为此在加工后需要对膛线枪管进行更多的研磨。

  许多人认为,挤线成型的的线膛具有出色光洁度,也就意味着它会射得更好。其实这完全是错的。枪管在生产中刀痕是难以清除的,它的最终光洁度由研磨决定,当然有经验的高手拿起枪管,一个管窥动作就可区分拉线和挤线成型的枪管。枪管的研磨,在生产流程中非常重要,不过现在很多厂家都取巧处理了,只有面对高精枪管时才执行研磨工序。在研磨时,首先将研磨杆(一根旧的清洁棒)插入枪管,距离另一端约50到100mm,然后将熔融的铅灌入枪管内,等待冷却成为铸件,获得与枪管的内部形状和尺寸精确匹配的研磨内芯;再将其从枪管内顶出,在铸件体的表面涂抹研磨膏后往复推拉几百次,过程中偶尔添加更多的研磨膏或油脂。经过研磨的枪管性能明显优于偷工未研磨。

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