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全世界掌握它的也屈指可数!一发炮弹是怎么被生产出来的?

▲炮弹是怎么生产出来的?

各位《坦克世界》的玩家们大家好,游戏中的坦克都能发射多种炮弹,而且没有炮弹也是根本无法继续战斗的。车长们是否有想过,自己每天发射出去,又补充回来的炮弹,都是怎么设计生产出来的?本期就为车长们科普一下炮弹的诞生过程。
生产炮弹

▲特种钢材棒料

一般常见炮弹最重要的“本体”就是弹体,这里我们以大口径的榴弹炮炮弹为例:它要安装引信,内部要装填装药,外部还要安装弹带等。弹体的生产从特种钢材开始,弹体用钢需要满足两个矛盾的要求:一方面要有足够的强度,发射时能承受膛内高压而不破裂,另一方面要在爆炸时能够碎裂成有效的破片,所以一般所用钢中的碳含量较高以保证脆性,同时加入锰或铬等元素来提高强度和韧性。

▲切成小块钢坯

钢坯通常以数米长的棒料形式运到工厂,工人用高速锯片将钢坯切割成短段,每段的长度要预留后续加工余量。切割好的钢坯被送入加热炉,加热到1000摄氏度以上。加热的目的是降低钢材的变形抗力,使后续的锻造和冲压更容易进行。加热温度和时间需要精确控制,温度太低钢材太硬难以成形,温度太高则会导致晶粒粗大,影响最终性能。加热完成后,通红的钢坯被送到锻压工序。

▲热处理

大口径炮弹弹体的成形通常采用热冲压和引伸工艺。钢坯在液压机或机械压力机上经过多次冲压,被冲出一个中心孔,然后通过引伸工序把筒壁拉长拉薄。有的工艺先用冲头把加热的钢坯冲成一个杯状毛坯,再通过多道引伸把杯壁拉长,逐步接近弹体的最终形状。经过多次冲压和引伸后,原来短粗的钢坯变成了一个细长的空心筒体。也有一些工艺采用辊挤和引伸相结合的方式,辊挤是利用旋转的轧辊对空心坯料进行轧制,使壁厚减薄、长度增加。这种方式比单纯的冲压引伸效率更高,材料利用率也更好。

▲安装好黄铜弹带的弹体

经过前序工艺引伸出来的弹体毛坯只是接近最终形状,还需要经过一系列机械加工才能达到设计尺寸。弹体的外形需要通过车削来加工,车床把毛坯外圆车削到规定直径,同时加工弹带槽和定心部。弹体内部也需要镗孔,保证内腔的尺寸和同心度。弹体的壁厚均匀性很重要,壁厚差过大会影响弹丸飞行时的平衡,降低射击精度。所以加工过程中需要反复测量壁厚,确保内外壁同心。弹体的头部需要加工成弧形或锥形,这个工序通常用专门的成形设备完成。头部还需要加工引信螺纹,螺纹的精度直接影响引信装配的可靠性。弹体底部也要加工,底部通常是平的或略有凹槽,需要保证与药筒的配合。

▲在生产流水线上的弹体

热处理是弹体生产中的重要环节,弹体在锻造和冲压过程中内部会产生残余应力,如果不消除这些应力,在储存和使用中可能变形或开裂。处理完成后,弹体还要进行表面清理,去除氧化皮和杂质,再安装弹带。弹带一般是黄铜材质,安装在弹体底部附近,作用是嵌入膛线,增强密封性,还要使弹丸在膛内旋转,保证飞行稳定。传统方式是把铜环套在弹体上,用收带机把铜环压紧在弹带槽里。弹体加工完成后,接下来是装填炸药,装药过程中的安全要求很高,装药工序通常在抗爆间内进行。

▲安装假引信的炮弹

装药完成后,炮弹进入总装阶段。此时要给弹体表面喷漆,作用是防腐蚀和防锈,同时也便于识别弹种。弹口螺纹也要涂脂,方便日后拧入引信。另外要安装假引信,它是在储存和运输期间替代真引信的一个金属塞,防止弹口螺纹受损和异物进入弹体。最后再安装底火,装在药筒底部或弹体底部。引信的装配是个关键环节,它控制炮弹起爆时机,现代引信装配线上使用自动拧紧设备,通过扭矩传感器控制拧紧力矩,保证每个引信的装配质量一致。

▲打包好准备运输的炮弹

总装完成后,炮弹还需要经过一系列检测才能出厂。包括外观检查、尺寸测量、重量称量等。因为弹丸重量偏差过大会影响射程和精度,对于装填了炸药的炮弹,还需要用X射线进行内部检测,检查装药是否有缩孔、裂纹、底隙等缺陷。有缺陷的炮弹在使用中可能出现早炸或哑弹。检测合格的炮弹最后进行包装,通常用木箱或塑料包装,箱内填有缓冲材料,防止运输中碰撞损坏。

▲在前线由炮兵安装好引信,准备发射的炮弹

因为炮弹的重要性、危险性都很高,所以近年来炮弹生产线在自动化方面有了不少进步。工业机器人在锻造、机加工、装药和装配等环节逐步替代人工,生产效率和产品质量的一致性都有了提升,比纯人工要安全不少。炮弹生产是对精度和安全性要求都很高的项目,从钢坯到成品,每道工序都需要严格控制,任何一个环节出问题都可能影响炮弹的性能甚至导致事故,这也是炮弹生产成本较高的原因之一。全世界范围内能掌握炮弹全套生产技术的国家,也是屈指可数。