浅谈整体引伸药筒

浅谈整体引伸药筒

刘元明，熊树伟

陆军装备部驻西安地区军事代表局  陕西西安  710000

【摘  要】：药筒是近代火炮系统中的一个重要组成部分，用来装发射药，当装药被引燃后，药筒通过闭气作用使发射药燃烧产生的高温高压气体将弹丸送达毁伤区域。药筒的出现，不仅使炮弹便于装填，显著提升了火炮的发射速率，同时药筒在火炮药室内起闭气作用，防止发射药产生的火药燃气冲刷和烧蚀炮室、炮膛，确保射手安全和火炮零件不损坏，对提高火炮寿命有积极意义。此外，药筒防止空气对发射药及火工品的理化性能产生不利影响，确保它们在长期储存中性能不发生变化。除此之外，药筒的出现与应用,对火炮的发展起到积极推动作用,引起了火炮的重大变革。本文重点介绍整体引伸药筒的发展历程、现状、设计制造特点、关注要点等。

【关键词】：整体引伸药筒；发展历程；现状；设计制造特点；关注要点

一.整体引伸药筒的发展历程

二次世界大战以前,药筒总体采用金属卷制。二战初,由于火炮战技指标提高,卷制药筒不能适应高膛压火炮的要求,各国开始研制和装备整体引伸药筒。但受限于大吨位压力设备的限制，最初，中小口径钢质药筒采用引伸工艺。而大口径采用焊接工艺方法生产。随着上世纪70年代大吨位、大冲程冲压设备的引进、磷酸盐润滑技术的发展以及热处理技术的不断完善，大口径引伸药筒开始出现并迅速发展成主流装备。

二.整体引伸药筒的现状

1.药筒领域人才枯竭

目前国内已无药筒专业这门学科，难以招聘到相关专业人才。

2.技术创新成果少

关于整体引伸药筒的理论知识大多还停留在上世纪七八十年代，加之相关部门普遍对药筒等基础产品缺乏兴趣和关注，近些年鲜有人员或团队对整体引伸药筒开展深入系统的研究，整体引伸药筒方面相关技术工艺发展缓慢，没有重大的技术突破和技术成果。

3.资金投入少

相关部门普遍对药筒等基础产品缺乏资金支持，加上药筒产品定价较低、利润很少甚至亏损；药筒企业经营困难，难以在相关科研及从事药筒生产人员投入更多经费。

4.性能指标高

药筒产品在该武器系统中配套层级较低，当该武器系统研发出现瓶颈难以解决时，容易将部分指标转嫁到药筒产品上，增加其科研生产难度。

三.整体引伸药筒的设计制造特点

1.严格的机械性能要求

药筒各部位需满足不同的机械性能,并有一个严格的范围。例如,对药筒口部,为满足射击时有良好的闭气性,一般要求强度较低而伸长率较高;为保证射击时药筒的强度和退壳性能,要求根部和底部强度较高,并有足够的韧性。因此，制造药筒时，必须在冲压工艺和热处理工艺方面密切配合，并采取行之有效的措施，使药筒各部位具有一定的抗拉强度、伸长率和冲击值。

2.多种加工方式成形

整体式药筒的加工过程大致为圆钢经落料（锯切）再经镦饼制成毛坯（钢饼），利用毛坯热挤盂制成盂子，然后在经过几次引伸（变薄、缩径）获得定长和变壁厚的圆筒形空心半制品，再经过压底工序获得需要的底部形状，为了获得瓶形的药筒，还要经过收口工序，还有后续机加和表面处理,共六十余道工序。涉及压力加工、热处理、切削、表面处理等多种加工方式才能保证药筒尺寸及机械性能要求。

3.关键工序、特殊过程多

由于药筒有严格的机械性能要求且多种加工方式成形，因此生产过程中关键工序多：淬火回火、底螺中径精车、压底；需确认过程多：棒料加热、热挤盂、三伸退火、淬火、回火、烤口、成品低温回火、涂覆锌铬图层、涂漆，产品质量风险点多。

4.大量流水生产

战争时期弹药的消耗量是巨大的，而药筒是组成弹药的重要零件之一，因此要满足大量生产要求。这就要求生产组织严密合理，工艺先进合理、工序数尽量少，各工序间制造时间应尽量均衡，流水线尽量短，使生产周期能大大缩短，并稳定地保证产品质量。

5.适应长期储存

药筒制成后到使用之间的时间间隔(储存期)较长,一般要求在15年。在储存过程中要求药筒不腐蚀，并保证物理、机械性能不发生变化，以保证药筒的战术使用性能不变。钢质药筒抗腐蚀能力较差，因此在生产过程中要采用涂漆、涂覆锌铬涂层等其他方法进行防腐蚀处理，并抽取试样作盐雾等相关试验，以考验其抗腐蚀性能。

四.整体引伸药筒的关注要点

1.热成型工序

热成型工序包括镦饼和热挤盂，在高温、明火、油烟的环境中生产，条件较为恶劣，造成对模具的调整、调校困难，再加上热成型后的产品表面有氧化皮、石墨粉，使产品外观缺陷难于检查和发现。但镦饼和热挤盂工序对药筒底部强度性能和金属流线的形成和改善起着重要作用，对于防止射击时药筒根部击裂起着积极作用，因此需要格外重视。

2.引伸工序

引伸工序是整体引伸药筒制造的核心，作为薄壁件的引伸加工，越往后伸壁厚越薄，产品与模具的接触面积越大、摩擦力越大，对工装模具、润滑介质、空气湿度要求越高。模具的粗糙度、润滑介质质量、空气湿度会影响冲拔的摩擦力；同时产品在引伸时自发热对润滑介质的融化也加快引伸的摩擦力。摩擦力的加大，会给产品造成擦伤状痕迹，既影响产品表面质量，也降低模具寿命。而一种药筒的生产涉及上百种模具，因此在引伸药筒生产制造中，无论是药筒生产进度还是质量一致性，模具起着非常重要的作用。因此在关注引伸工序时应格外关注模具质量。

3.热处理工艺

利用金属材料内部组织结构的可变性，通过加热和冷却使内部组织结构发生变化，从而改变钢材的性能成为热处理。整体引伸药筒制造中热处理目的一般有两种:一种是为了成形需要，热态下加工量大，包括棒料加热、引伸工序间退火等，第二种是为了决定和改善产品性能，如余热淬火、高温回火、烤口、低温退火等。这部分是整体引伸药筒的难点，可以说引伸药筒研制成败的关键，就在于能否掌握金属材料的基本特点以及与冲压工艺和热处理工艺的配合,使药筒各部位具有一定的抗拉强度、伸长率和冲击值，因此要重点关注。