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原创现代火炮现已诞生100多年了,为何绝大多数国家依然不能制作?

admin 2019-09-28 336人围观 ,发现0个评论

珠海航展上我国研制的AH原创现代火炮现已诞生100多年了,为何绝大多数国家依然不能制作?4型155毫米超轻型榴弹炮,整体性能和英国宇航公司的M777型155毫米超轻型榴弹炮相当。

从图片里来看,AH4虽然是超轻炮,但是机械装置、计算机火控装置、光学瞄准器材都是非常复杂的,没有先进的冶金工业、机械加工工艺、计算机设备制造...根本制造不出来这样先进的火炮,目前AH4已经出口到了阿联酋,据说还是“高配版的”,一门炮的价格接近一辆先进主战坦克的价格。

美军M777型155㎜轻型榴弹炮正在进行训练,M777轻型榴弹炮可以说是目前世界上最先进的轻型榴弹炮之一,它是由英国“航空航天公司”应用了大量的航空科技工艺和航空材料研制而成的,就连美国这样对武器非常挑剔的国家都购买了专利,进行仿制!

现代火炮制造技术和工艺仍然掌握在北半球几个工业化水平极高的国家手里,这些国家的工业化年代非常很久远,甚至在一百多年前制造的火炮就已经享誉世界了,比如:德国的克虏伯公司、莱茵金属公司、瑞士的厄利空公司、瑞典的博福斯公司、意大利奥托公司…这些火炮界的“泰山北斗”早就声名显赫!并且一直领引世界火炮发展的潮流,就连美国也要亦步亦趋跟随,这就是工业积累带来的效应。

著名的瑞士厄利空双35㎜高炮,几乎一统小口径高炮界的江湖!全世界有至少30多个国家购买和仿制了该炮,而这种火炮从出现到现在已经40多年了,仍然在不断的改进和推陈出新。

火炮制造不是我们业界外的人想象的那样较为轻松,甚至说有了高级一些的数控工业母床就能制造出来先进而优质的火炮。如果是这样的简单那么世界上至少会有50个以上的国家可以制造了,而不是现在的仅10多个国家,因为火炮制造需要从冶炼钢材开始→各个大中小型零部件制造(机械加工)到最后的组装,需要完备的工业链来支持,而这条工业链涉及了所有的重工业部门,还要加上这条工业链上的数百万工业人口!说的更直白一些:就是巨量的资金投入和大批的链条上的技术生产者。整体具备这俩条件的世界上确实不多,因为世界上大多数国家并没有这样的高度。

火炮制造所使用的钢材要先用20~50吨容量的电弧炉进行冶炼,图片里橙色箭头所指的是在冶炼过程中将电能转化成热能的石墨电极。

钢液冶炼完成后生产流程要分成两部分,如果是制造:发射药室、炮栓...等零部件,钢液需要进入炉外精炼炉再次进行冶炼清除夹渣、气泡...等有害物,使钢液变得更加纯净。

如果是制造炮管就要直接浇铸成钢锭,再使用开坯机将钢原创现代火炮现已诞生100多年了,为何绝大多数国家依然不能制作?锭轧制出图片里这样的电渣重溶所用的自耗电极。

说到火炮制造必然要提及炮管的生产,因为炮管加工不出来也就不可能发射炮弹,炮管加工的好坏直接影响到了火炮的射击精度,并且炮管属于深孔加工工艺,技术难度在火炮制造当中属于最高难点!需要着重的继续说到一番。

现代火炮的炮管不论是线膛炮还是滑膛炮,在原始坯料生产当中都需要采用电弧炉+电渣重溶炉双联工艺生产,这样工艺生产出来的炮管坯料钢金属晶粒向一个方向生长,使得内部非常致密,要比直接浇铸出来的钢锭质量好的多,并且夹渣、气泡、白点、裂纹...等缺陷极少,最终制造出来的炮管使用寿命才能更长,更能更能承受火炮发射时的恶劣使用环境。图片里是电渣重溶炉,它是使用多根臂式电器卡头夹住自耗电极进行熔炼生产,其工作原理和我们平时看到的电焊没啥两样,只不过它是将许多自耗电极融化成一个大型钢锭。

通常来说,制造炮管的电渣重溶大型钢锭要在30吨以上,这样在后续的初步锻造工艺流程当中通过锤击能让炮管坯料更加的致密。

进入到1980年代之后,炮管的钢锭生产出现了新工艺,交战:炉内自紧工艺。大概的生产工艺就是:在电渣重溶炉当中加一个空袁璐婷心的磨具,里面可以冲入高压冷却水,生产过程中自耗电极融化时钢液会附着在中心磨具上面,由于磨具里面有高压冷却水钢液会迅速的凝结,而后面融化的钢液有附着在原创现代火炮现已诞生100多年了,为何绝大多数国家依然不能制作?凝结了的钢表面...就这样一层层的凝结最终形成一根需要的管坯,同时经过多次的冷凝挤压会让炮管坯的致密性非常的高,也就形成了自紧效果。更主要的是这种炉内自紧工艺节省了大量的材料,因为实心的钢锭需要先锻造成炮管初坯,还要进行像无缝钢管那样的穿孔工艺,对于材料本身和能源的消耗是很大的。

5万吨大型液压锻造机,没有它就不能制造出来大口径火炮的高质量炮管,说它是国之重器不为过,因为只能是自己制造,有钱也没地方购买得到!炉内自紧工艺生产虽然省时省料,原创现代火炮现已诞生100多年了,为何绝大多数国家依然不能制作?但是质量上不如锻造出来的钢坯质量好,当然选择哪一种生产方式需要权衡。

初步管坯生产完成之后要进入到炮管精坯的生产环节,要使用选择精锻机螺旋锻造,是一个将初坯精确拉长的过程,比如说:要制造52倍的155毫米榴弹炮炮管,就要将初坯锻造成8.5米(需要进行切削加工,要有余量才行)长的管状物,并且管子的内外壁要光滑,不出现裂纹、气孔等缺陷。

管精坯锻造完成需要矫直,这道工序非常重要,如果没有这一步加工出来的炮管,组装成大炮之间射击精度变得很差,甚至会出现几百米的“密位”偏差!

炮管精坯锻造和热处理、矫直完成后,需要对管坯的外表面和内壁精车工序,要将氧化层、浅表面缺陷切削干净。

第一次精车完成后要对炮管进行一次“竖炉回火”处理,使其金属晶粒大小固定,为何要使用“竖炉”?就是不希望它再一次出现细微的弯曲。

初步精整后炮管进入到很关键的一步工序,就是“自紧工艺”!所谓“自紧工艺”就是使用机械或者液压手段将炮管内部塑性变形,而外表仍然在弹性极限内,当“自紧”过程结束后,炮管内部产生残余压应力、炮管外部产生残余拉应力,当炮弹发射时会产生高膛压,炮管内壁的残余压应力会部分抵消发射药气体所带来的拉应力,从而改善炮管内层的金属受力状况。

图片上是液压自紧机,中间那根钢棒是为了减少充液量的芯棒。

自紧工艺示意图,A是自紧前,B是通过液压或者机械手段让炮管内壁挤压受力,C自紧后内壁变得更加致密。

炮管自紧的技术难点就是密封,密封有两种方式一种是静态密封多用于低压,另一种是自紧密封,内腔液体充满后随着压力的升高而自密封。

通过自紧过程后的粗加工炮管进入到内壁切削工序,就是要达到炮管壁要求的厚度,为下一步拉至膛线做准备。

精整后的炮管坯进行冷加工膛线工序前,先要使用高精度工业“光学窥膛仪”对炮管坯内壁进行非常仔细的检查,要看看里面有没有:肉眼看不到的细微裂纹、气泡等细微缺陷。

然后用镗床的卡盘将炮管坯卡紧…进刀,在加工膛线(阴阳纹)的过程中根本看不到内壁的加工状况,完全是“盲人摸象”!这就需要由资深的高级深孔加工技师去完成这项工作,要想知道膛线加工过程“走刀”是否正确,需要看“拉刀刀杆”的运动是否均匀、还要摸刀杆感受切削金属时轻微的抖动、观察冷却油的温度……这种“人与镗床合一”的经验,没30年原创现代火炮现已诞生100多年了,为何绝大多数国家依然不能制作?以上的经验根本不可能完成深孔加工工艺的,没有多少经验积累的员工只能在边上看着!

而且工厂里面不止一位资深高级技师,而是一个群体分布在各个工段上…这些工作不但要有天赋,还是拿钱堆出来的经验!是一个企业压箱底的工艺、立身的本钱绝不外传!

通过上面最简单的介绍了炮管加工的困难程度就会清楚,没有近百年是工业持续不断的发展和工艺积淀是不可能制造出来火炮的!并且这个过程中还不能被打断 ,只要停滞10年就会出现严重的倒退,这就需要不断的资金投入和人员在培训,这已经是巨大多少国家难以企及的事情了。

韩国KH179型榴弹炮炮管从根部炸断,说明炮管制造水平仍然没有达到要求,榴弹炮这种膛压较低的火炮都会炸管,那么加农炮这样膛压高的炮危险性就更高了。

韩国算是重工业能力比较强的国家,但是在火炮制造技术上仍然积累不够。

以色列坦克炮也没能幸免,当然不排除以外的可能性,但炮管质量差还是主因。

仅从炮管制造这一个技术来说,火炮并不是有点工业能力的国家就能制造出来,而是大多数制造不出来才是正常现象!因为他们没有完成工业化和工艺积累的缺失。

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