現代火炮的炮管是怎樣製造出來的?

2021-01-15 屢戰屢敗123


我軍59-1型130毫米口徑加農炮正在怒吼,炮管是火炮的最主要部件,它的質量好壞直接影響到了火炮的使用壽命和射擊精度,所以各火炮製造大國都不遺餘力的強化炮管制造工藝,來提高火炮的性能,那麼火炮的炮管是怎樣生產出來的呢?

圖片裡是冶煉火炮鋼的主要生產設備「三相交流電弧爐」,橙色箭頭所指就是石墨電極,通常情況下冶煉炮管鋼要使用可熔煉25噸(T)~50噸鋼水之間的電弧爐才適宜,爐子太大容易出現攪拌不均勻,化學成分爐內偏析、小了鋼水冶煉太少生產效率太低,電弧爐冶煉的鋼水很純淨,各種有害物比較少,並且電弧溫度達到了6000℃,非常適合「氧化法」煉鋼。

電弧爐煉鋼的生產流程就是圖片上示意的這樣,炮管鋼液合金化之後,溫度合適了就可以出鋼,傾倒進盛鋼桶(鋼包)內進行爐後作業,需要將鋼水先鑄造鋼錠,再經過「開坯機」(初軋機)軋製成電渣重熔爐需要的各種規格直徑的自耗電極(圓形棒材)。

由於鑄造工藝水平提高了,目前可以採用連鑄方式直接生產出各種直徑的自耗電極。

圖片上就是電渣重熔爐所用的自耗電極,電渣重熔生產的原理和我們平時看見的電焊沒啥區別,只不過細焊條變成了粗鋼棒,由於電渣重熔爐冶煉的鋼錠都很大,最大的有430噸重!

這需要很多根自耗電極。

圖片上這個設備就是電渣重熔爐,有三到四個機械升降臂卡住自耗電極,機械臂內部有電纜、電流輸出設備…其原理和普通「電焊把」沒有區別,電渣重熔就是將一根根的自耗電極熔化最後累積成一個大型鋼錠,並且鋼錠內部很緻密缺陷很少,電渣重熔生產最大的好處就是可以生產出更大的鋼錠,單個重量普遍超過25噸,而一般的模鑄法澆鑄出來的鋼錠最大的也就十幾噸的重量。

電渣重熔爐生產出來的40多噸多稜型大型鍛造鋼錠,現在炮管用的鋼錠要比它還大。

電渣重熔還能出生產圓形鋼錠,隨著科技的進步,現代大型水輪發電機的轉子用單個鋼錠重量都要超過300噸級別,採用普通模鑄法或者沙坑鑄造方式根本生產不出來!

所以,電渣重熔生產方式是重型機械製造的基礎。

大型炮管鋼錠生產出來之後,下一步的工序就是使用萬噸級別的「液壓機」(油壓)將它鍛造成各種規格的炮管初坯,然後將其截成需要的尺寸,這個過程能耗非常大,幾十噸的鋼錠要將它加熱到紅熱狀態需要大量的燃料,比如:

煤氣或者天然氣,燒這麼一個大鋼錠所需的燃料至少夠一個1000人小區四五天的燃氣用量。

而萬噸級別油壓機(至少3萬噸等級)是重要的機械工業設備,世界上沒有幾個國家可以製造出來,並且是技術封鎖的,有錢也很難買得到!

凡是可以製造炮管生產工藝的國家,都必須自己掌握萬噸級別油壓機製造技術,僅這一項就將200多個國家和地區阻擋在了大口徑火炮製造的門檻之外!

炮管初坯還要進行中心穿孔工序,然後定尺以便下一步的精鍛鍛造工序。

3000噸級別的旋轉精鍛機,是把初坯加熱到紅熱狀態,使用四個重錘頭將初坯在勻速旋轉狀態下鍛造出炮管成品機械加工前所需要的尺寸,它是一個物理拉長的過程,旋轉精鍛機是高檔的專業設備,價值數千萬美元,還需要有出口許可證才能買得到,也是受嚴格限制的重型機械製造裝備。

炮管精坯鍛造完成後需要進行熱處理工藝,熱處理工藝是炮管生產的重中之重!

這道工序的技術高低直接影響到了炮管的質量,炮管的工作環境非常惡劣,既要經受發射藥的高溫高壓氣體的侵蝕,也要經受彈丸高速摩擦力,要是熱處理工藝欠佳炮管的使用壽命會很短。

炮管精坯熱處理完成之後要進行液壓矯直,這道工序也非常重要,炮管即便是出現肉眼看不到的彎曲度也會影響到火炮的射擊精度,很細微的彎曲有可能出現上百米的射擊誤差,要是出現這樣的情況火炮也就失去了精準性,甚至是使用價值!

戰場上是人命關天的,誰願意使用射擊精度很差的裝備?

液壓矯直後要對炮管精坯的表面和內壁進行初步切削,並且檢查是否有氣孔、沙眼、夾雜…等缺陷,如果缺陷有但是很少,可以採取技術手段將其消除,如果問題很嚴重只能報廢。

表面和內壁粗加工之後要進行炮管內壁鏜轉工序,就是將炮管內部切削成火炮需要壁厚。

圖片上是槍管鑽刀,炮管鑽刀外形與它是一樣的,只不過大小不同,深孔鑽刀的截面呈V字型,探進炮管進行切削時鋼屑會從V口處排出來,不會在管內積累形成積累。

外表和內壁切削加工後的炮管進入到非常關鍵的「自緊工藝」!

自緊工藝就是使用液壓或者機械手段將炮管內壁塑性變形,而外表仍然在彈性極限內,當自緊過程結束後炮管內壁會產生殘餘壓應力,炮管外部會產生殘餘拉應力,炮彈發射時會產生高膛壓,炮管內壁的壓應力會部分抵消發射藥氣體所帶來的拉應力,從而改善了炮管內壁的金屬受力狀況,圖片上就是液壓自緊機,那根鋼棒是內芯,為了減少液體的填充量,加一根棒芯即可以固定炮管又減少了填充液的用量。

自緊過程大概其就是圖片所表現的這樣,a是未自緊前的炮管,b是開始擠壓,這個過程就是液體在數百個大氣壓力下形成向外擴張力,但炮管外表不產生塑性變形,而內壁擠壓後鋼的密度會有很大的提高,c是自緊後炮管內壁的狀態。

炮管自緊後還要進行最後的穩定化熱處理,為了防止炮管受熱出現細微的彎曲,需要放在「豎爐」當中,在300℃的溫度內保持6個小時的時間。

穩定化熱處理之後開始進入到炮管制造最關鍵是膛線加工工序,圖片上這個設備叫做「深孔窺探儀」,將它的光纖探頭伸進管內進行每一平方毫米麵積的檢查,就是看看炮管內壁有沒有細微的裂紋,圖片上這臺設備別看體積不大,但是價值超過10萬塊錢。

巨型拉刀,拉刀是加工炮管膛線的主要工具,由於形狀複雜它的製造非常困難,上面需要安裝上千個金屬陶瓷刀頭(硬質合金)根據炮管直徑的不同它的直徑規格也有粗細,價格從萬餘美元到幾萬美元之間不等。

膛線的加工完全要靠高級技師的經驗,因為它是深孔加工工藝,外面根本看不到內部的切削情況,需要高級技師通過刀杆的振動和切削冷卻油的溫度進行判斷內部是否切削正常…這需要有幾十年的工作經驗積累才行!

即便是這樣世界各大火炮製造國家,每一年在這個工序上也要有上萬噸的廢品出現!


膛線加工完成後還要進行精磨工藝,就是將加工時所產生的金屬毛刺處理掉,再研磨成最終需要的炮管直徑精度,精磨工序之後還有「鍍鉻」工藝,使炮管更加耐高溫氣體腐蝕…。

通過前面這些簡要的圖片說明就可以了解到火炮炮管的製造是極其繁瑣的!它的製造完全是現代大工業的產物,沒有50年甚至上百年的重工業化根本製造不出來火炮!還需要國家每一年都要進行巨額資金投入形成產業鏈才行,而與這條產業鏈相關的工人、工藝師、工程師少則數百萬,多則上千萬,這些人的教育與培訓工作又要花費巨額資金,工廠的建設、設備的安裝、人員培訓,這三比費用至少要上千億的投入!

所以,目前世界上可以製造火炮的國家就那麼幾個,各個都是強大的工業化國家!而其他國家若是想自己製造火炮,就得進入艱苦卓絕漫長的工業化才行,否則根本沒有可能製造出來火炮。

相關焦點

  • 以現代工業水平,能否造完整的800毫米炮管?大炮巨艦還有機會?
    網友:以現代的工業水平,能不能造出一根完整的800毫米巨炮炮管?其實以現代鋼鐵工業水平能力,完全可以製造一整根的800毫米炮管,製造炮管需要大型鋼坯,根據「古斯塔夫」800毫米巨炮的炮管的數據:炮管內徑是800毫米、炮管長32.48米,整體製造這麼一根炮管所需要的粗鋼坯至少要在100噸/一個,而冶煉這個大鋼坯就需要用200噸以上的大型轉爐,一次性冶煉200噸鋼水並且澆鑄成電渣重熔爐所用的自耗電極,圖片上就是200噸的大型轉爐
  • 坦克炮管的腫瘤有這麼大的作用?很簡單但是很好用
    大家可以看一下這輛凱撒輪式自行榴彈炮開炮的瞬間,炮彈離開炮口之後,炮管內部的高溫高壓燃氣就會快速釋放出來,如果是在晚上或者光照條件不太好的情況下,可以看到一個短暫而巨大的火球。時間過了幾秒之後,大家會發現炮膛和炮口依舊會有非常濃密的煙霧湧出來。對於凱撒這麼一種敞篷式自行火炮倒沒有什麼多大問題,煙霧很快就會散去。
  • 武器炸膛最真實場面,火炮炮管炸成麻花,照片看著都怕
    導語:武器炸膛最真實場面,火炮炮管炸成麻花,照片看著都怕通常來說,不管是什麼軍事武器,先進也好落後也罷,都有使用的壽命和平時維護保養的注意事項。曾經不禁槍的美國,民間已經曝光很多武器炸膛的案例,場面十分糟糕,像槍管和炮管直接開花,衝擊力相當驚人,照片看著都怕。一般來說,武器炸膛的因素有幾點,分別為劣性彈藥、操作不規範、武器質量不合格、平時不維護,疏漏任何一個環節都有可能引起炸膛,非常可怕。
  • 炮管爆裂卻號稱「世界最強」,印火炮測試成功,曾鄰近中巴邊境開炮...
    報導指出,ATAGS由DRDO與印度私營企業聯合開發,而印方機構將確保200門同型火炮「在18個月內準備就緒」。然而結合印度媒體早前報導,如今被印度研究人員吹捧為「世界最強火炮」的ATAGS被曝曾經在9月份出現過炮管爆裂事故並導致四人受傷。
  • 火炮總動員!加農榴彈迫擊炮,山炮野炮步兵炮,到底啥區別?
    火炮以其巨大的威力、超遠的射程、廣泛的用途,成為無可爭議的「戰爭之神」!它比步槍出現的時間早多了,早在1163年,我國南宋時期發明了「霹靂炮」,是人類歷史上最早的火炮。13世紀火藥傳入西方,歐洲人迅速拓展了火炮的性能和分類。到15世紀,火炮已成為歐洲戰場上最重要的武器之一。
  • 細數中外歷史上用於戰場的火炮,究竟誰有爭奪炮王的資格
    這門火炮重達1488噸,抵得上一艘護衛艦的排水量。它的炮身全長42.9米,僅炮筒就長達28. 87米,炮彈重8.1噸,射程可達46. 67公裡。「多拉」炮的穿甲彈可以擊穿3400米遠處的1米厚鐵裝甲。這門大炮需要450名炮手來伺侯,加上警衛和維修人員,其編制超過4000人。1940年,克虜伯公司還製造出7門口徑600毫米的「霤神」自行追擊炮。
  • 大國工匠 專門給坦克炮管「打眼兒」 的人
    這樣的特種合金鋼管的精度以頭髮絲計算,可以用來做火炮、坦克炮管,也可以成為電廠蒸汽傳輸、深井石油鑽探的利器,是國家工業自給自足的重要戰略保證。今天的《大國工匠》我們來認識一位專門加工這種特種鋼管的鏜工師傅戎鵬強。
  • 史上最大火炮:希特勒主張研製的「古斯塔夫巨炮」,厲害!
    提示:點擊上方↑↑"超級製造"即可每天免費訂閱
  • 東北軍的三大王牌火炮:口徑100毫米以上,連日軍都垂涎三尺
    當時東北軍的裝備在各大軍閥部隊中內數一數二,尤其手裡的火炮,絕對是不可多得的硬貨,連中央軍都垂涎三尺。下面我們就來盤點下東北軍的三大王牌火炮。150毫米重迫擊炮。作為東北軍的王牌武器,150毫米迫擊炮在當時絕對屬於重火力,比75毫米山炮火力都猛,屬於比較強大的戰場火力支援武器。東北軍每個國防旅都有一個重迫擊炮連,裝備6門150毫米迫擊炮。
  • 二戰美軍單兵大殺器,幾款常用單兵火炮
    M2迫擊炮主要由炮管、座鈑和二腳架三部分組成。炮管為滑膛鋼管,28.6英寸長,12.8磅重,矩形的M5座鈑重12.8磅,14.6磅的兩腳架安裝在炮管上部,整個M2迫擊炮重42磅。經過訓練的炮手可以達到每分鐘18發的射速,射程為100碼至2000碼,每枚炮彈的殺傷半徑是17~35英尺。訓練有素的炮手最大射速每分鐘可達30~35發,極速射擊可達到一分鐘100發!
  • 我說過100次了,禁止從炮管裡上下坦克!來自突擊虎車長的咆哮
    而在所有的德軍武器中,外觀最為奇特的不是虎王、獵虎或獵豹,一款炮管可以塞人的武器——「突擊虎」才是最為奇特的存在。早在1942年期間,德軍受困於史達林格勒的慘烈巷戰中時,希特勒和德國軍工人員就有一種想法,既製造一種攜帶大口徑火炮的武器,用以在巷戰中提供支援。
  • 全面抗戰初期中日兩國軍隊火炮對比
    而當時的中國軍隊因後勤原因大多養不起足夠的炮兵,迫擊炮易於製造、價格便宜、訓練保養容易,因此成為主流火力支援來源。於是便出現了在步兵中距離支援火力上中國軍隊優於日軍的詭異現象。 鑑於戰事的需要,日軍決定讓步兵炮除役並全軍改換迫擊炮。於是便自法國取得迫擊炮的授權後,在性能一般的九四式迫擊炮基礎上,改進出的一款新式81毫米迫擊炮。
  • 二戰美軍火炮支柱,M101式105毫米榴彈炮,沒想到還有德國血統
    ,這批火炮優秀的性能讓美軍將軍們喜愛,紛紛要求國內進行仿製。二戰美軍步兵的主力支援火炮M2在二戰中總共生產了8000多門,是美軍步兵的重要火力支援,還被援助給部分盟友使用,加上戰後生產的,總共有約1萬輛的產量。該炮屬於拖曳式中口徑榴彈炮,口徑105毫米,火炮全重2030千克。炮架採用焊接鋼、開式結構,內有加強筋加固;炮管採用高強度鋼,使用壽命在5000~7500發之間。
  • 世界上口徑最大的火炮,德國卡爾重型臼炮
    要說世界上最大的火炮肯定是德國的古斯塔夫巨炮,這個炮有多大呢?大到它只能通過鐵路運輸。當然古斯塔夫巨炮,是指它的體積,要說世界上口徑最大的火炮,那就得說一說德國的另一門巨炮,卡爾臼炮。卡爾臼炮的口徑有多大呢?
  • 臺軍CM11戰車又出事 炮管膛炸
    臺軍CM11勇虎戰車昨天上午在新竹縣實彈射擊時膛炸,炮管炸裂僅存一節連在車身。圖/臺軍「陸軍司令部」提供 圖片來源:臺灣《聯合報》    臺軍陸軍再度發生匪夷所思的裝備故障意外:一輛隸屬五四二裝甲旅戰二營的臺造CM11勇虎戰車,昨天上午在新竹湖口北測中心的靶場發射兩枚炮彈後,炮管居然攔腰折斷,幸好無人員傷亡。臺軍「陸軍司令部」已經組成專案小組調查,下令所有同型戰車都暫停止主炮射擊訓練,進行全面檢測。
  • 盤點二戰時捷克造火炮,第一種德國都說好
    捷克在二戰前設計製造了許多優秀的武器裝備,比如中國抗戰名槍——捷克ZB26輕機槍,LT-35輕型坦克等。除此之外,捷克生產的一些火炮性能上也非常出眾,一段時間內曾大量出口,一些型號在二戰中也曾大量生產,連德國人都說好。下面,我們就簡單介紹幾種捷克造火炮。
  • 被稱為一戰英國最精準的火炮,BL9.2英寸重型榴彈炮
    BL 9.2英寸炮可以拆解為3個大件,包括炮管、炮架和底座,它們可以用重型馬車或者霍爾特拖拉機拖曳。它的底座前方有一個巨大的箱子,可以裝填9噸重的泥土,用於穩定射擊平臺,這也是它射擊平穩的重要原因,在底座的後部是扇形的導軌,和早期一些克虜伯之類的重炮相似,通過在導軌上左右調整整個炮架,實現火炮的方向調整。
  • 鋼鐵蓮花:新一代空降自行火炮面世,俄軍迫榴炮技術或反超中國
    2019年初俄羅斯中央科學研究所製作了2S42「蓮花」自行火炮的實驗樣本,並發布第一批圖像。該自行火炮完全具備了移動、機動和武器制導的能力,在「軍隊-2019」年度軍事展覽會上亮相。2020年8月初,「蓮花」空降自行火炮原型車進行驗收試驗,之後「蓮花」空降自行火炮必須進行初步試驗,然後進行國家試驗,順利的話應該在2021年底前完成。
  • 鋼鐵蓮花:新一代空降自行火炮面世,俄軍迫榴炮技術即將反超中國
    「蓮花」空降自行火炮是為空降兵研製的,目前空降兵所使用的武器是2S9''諾娜-S''120毫米自行火炮,1980年代研發,採用2A51式24倍口徑炮,炮管較短,由於太陳舊而不滿足現代要求。俄軍提出用「蓮花」空降自行火炮重新武裝空降兵部隊。
  • 坦克炮管壽命,德國2秒,美國不到3秒,中國是多少?
    坦克稱陸戰之王,綜合戰場上其獨特的優勢是不可替代的武器裝備之一,今天我們聊的是坦克炮管這一部件。說起坦克的炮管,現在世界上面能生產的國家不會超過10個,有人在想,為什麼只要求6秒鐘使用壽命的管子怎麼就這麼難生產呢?