枪管为何要用铁棒钻出来,直接铸为何不行

来源:http://www.zaobiaowang.com 作者:军史秘闻 人气:135 发布时间:2019-10-19
摘要:问:枪管为什么要用铁棒钻出来,直接铸为什么不行? 问:枪管为什么要用铁棒钻出来,直接铸造不是更好吗? 问题不对吧,枪管可不是用铁棒钻出来的,我记得用铁棒钻出来的,这

问:枪管为什么要用铁棒钻出来,直接铸为什么不行?

问:枪管为什么要用铁棒钻出来,直接铸造不是更好吗?

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问题不对吧,枪管可不是用铁棒钻出来的,我记得用铁棒钻出来的,这东西应该是炮管吧。

虽然枪管从外面看起来只是一根普通的管子,但是这里所包含的技术含量却一点也不比建一座大厦容易。

说起铸造的话,小时候我家旁边有一个小铁厂那个时候铁厂里面经常会倒出来一些铁渣的废料,我仔细观察过有,除了部分地区比较光滑以外,铁渣的废料通常会有很多各种的小气泡,事实上,铁如果用来铸造的话,难以避免的,就是他的气泡无法消失,里面的杂质含量过多,并且铸造出来的钢铁的话,它的硬度,韧度是不够的。

如果是铸造出来的铁管,铁管里面会混杂一些空气,会起泡,对于枪管来说,这些就是杂质,如果枪管有轻微的裂痕,则枪在射击的时候就很有可能发生意外事故,对于要求更高的狙击枪来说,铁棒还得提前放到太阳底下暴晒,消除了铁管的应力才可以加工。

在子弹出膛的那一刻,火药引燃,产生巨大的膛压,此时此刻枪的枪管是要承受住这样的压力,但是枪管的厚度却只有那么厚,在这种情况之下,对于步枪的枪管他的韧性要求就特别高,不能够炸膛。

加工枪管的要求还是很多的,因为枪的特殊性,所以它必须要耐高温,不能打几枪枪管就烧红了,因此需要质地坚硬耐高温,当然韧性也是必不可少的,所以它还会有一点弹性,还有一个很重要的原因,就是枪管需要有膛线,子弹被击发,枪管内部可不是光溜溜的,而是有螺旋膛线的,它的横截面看起来像是机器包包子收口的那个刀片,也可以说像多叶风车。

很显然,铸铁它的硬度可以达标,但是它的韧度,却无法达标,如果强行的想要使用铸铁作为材料的话,那么你的枪管的厚度就必须得增强,比如说我们在中国近代史上一种比较著名的枪叫老套筒,就是在引进德国人的生产设备的时候,他的枪管的那个材料一直不达标,所以最后没办法加厚了枪管,感觉就像在枪管上加了一个套子一样,所以叫老套筒。

膛线的作用就是让弹头在出膛之后,仍然可以让子弹保持既定方向,提高弹头的射击精度和射程,所以膛线做的越精越好,但是铁水熔铸出来的东西,精度可真的不咋地。

现在我们统一使用的方法叫做冷锻,什么意思呢?就是先找一个模型把枪管里面的膛线什么东西在上面先刻出来,然后再拿一块儿枪管的材料,放在上面,然后通过机器不断的锻打。

这里说的“用铁棒钻出来”应该是指“冷锻”法,它的确是枪管制造中的一个步骤,但不是第一步骤。

如果真的按照问题主所说的那样,一根枪管儿得使用钻孔来照出来的话,那么这个步枪的价格我们真的承受不起。

如今的枪管一般是使用优质不锈钢锻造而成,枪管里面的孔是在钢管毛坯在热加工时就已经制造出来,并不是制造出实心的钢条后再用铁棒钻出来。所以这里说的“枪管用铁棒钻出来”显然是不完全正确,有失偏颇的。

不过,钻孔这个制作手法的话确实在军事上有应用,比如说在弄一些火炮的炮管,一些比较精度要求高的炮管子的时候就可以用到钻孔,比如说比较著名的德国的虎式坦克的坦克炮,还有豹式坦克的主炮,这些都是通过钻孔工艺来达到的。

制造出来的枪管被称为枪管毛胚,它显然还不是真正的枪管,需要进行进一步的加工。实际上,枪管制造中比较复杂、比较有技术难度的步骤应该是接下来的这个步骤——制造枪管膛线。绝大多数枪管都是拥有膛线的,如今制造膛线的方法主要是“冷锻法”。那么,究竟是如何制造膛线呢?其实它的原理并不复杂。

先找一块儿材料里面加入各种干的微量元素,达到传说中的炮钢,接着将炮钢用某种东西将它削到炮管的形状,然后再拿钻孔在里面打孔,刻上膛线,如果稍有不慎,这个炮管就废了,如此高昂的造价对于火炮而言,尤其是精度要求比较高的坦克炮而言是值得。

枪管毛胚已经制造出一个比阴膛直径稍大的洞,此时将一根刻有膛线的模杆插进枪管毛胚中,这个模杆的外部膛线是和枪管所需要的内部膛线是刚好对应相反的。

对轻武器稍有了解的军迷朋友都知道,随着轻武器的迭代更新,其发展要求已经不仅仅局限于枪械的结构和材料,而对于制作武器的精细度更是有着微妙的考验,而枪管的制作就很能代表现代轻兵器制作的工艺要求,枪管材料除了要具备基本的坚硬、抗压、抗高温等特点之外,还必须要具备一定的弹性、韧性。

枪管毛胚在冷锻机内被插入模杆旋转前进,同时冷锻机内会有机器不断对它们进行击打,让枪管毛胚和模杆完全压紧契合。最后再将模杆抽出,此时制造出来的枪管将会比原来的枪管毛胚更长更细。

枪管作为枪械的重要部位,也是整枪工作环境最恶劣,机械性能要求最高的部位,一根枪管的好坏直接影响到了此枪的使用寿命和性能,因此枪管的加工工艺也变得尤为重要。

以前制造枪管以及枪管膛线时采用的是钻孔、铰孔、拔丝、插膛等一系列复杂的制造工艺,不仅过程复杂,加工出来的枪管质量也难以令人满意,而用“冷锻法”来制造枪管膛线则比较简单快捷,而且用“冷锻法”制造的枪管膛线是“挤压”出来的,而不是以往“削”出来的,枪管内不会留下刀痕等加工痕迹,有利于提高枪支的射击精度和枪管寿命,如今已经成为制造枪管的最主要方式。

就拿典型的枪管精锻技术来说:所谓的枪管精锻技术的原理就是:将枪管棒料内插入一根与枪械膛线设计尺寸相吻合的芯棒,然后放入精锻机的锤头内,四个锤头不断高频锤打,边锤打边将棒料沿径向旋转送进,在锤头高压的捶打下,棒料发生形变,变长变细,最后在枪管内印出与芯棒纹路相同的膛线,抽出芯棒,枪管一次成型完成。

目前枪支的基本设计已经出现数百年了,枪管等枪支部件的制造工艺虽然有很多,但目前因为技术发展潮流的原因都是殊途同归,基本走向统一。在很多人看来,枪支制造工艺基本是公开的,简单明了,似乎没有什么难度。但是,魔鬼总是藏着细节中,在真正制造枪支时,各国、各企业、各作坊的真正工艺水平就会显露出来。很多著名枪械企业的生存之道就是不断改进小细节,加入一些新的创意,来非常缓慢的提升枪支的性能,这是一个长期的过程,尤为需要我们常说的工匠精神。

那么就如同题主所说的一样,枪管为什么要采用精锻技术来建造,而不直接进行浇筑呢?

现代枪械的枪管可不是铁棒,枪管是由高强度中等合金量的钢管制造出来的,铁铸造也许在明朝可以,当时有种鸟枪叫做“榆木喷”(实际上是一种小型便携式火炮)就是用铸铁铸造而成的。

最简单的一个原因就是枪管浇筑技术目前而言根本无法满足枪管材质精细度的要求,因为浇筑技术的影响会导致枪管上留下天然的坑洼,这对于轻武器而言是致命的硬伤,而且除了精细度不符合要求,浇筑生产的枪管寿命也远远短于精锻制成的枪管,并且还存在着一定的炸膛风险。

那么,为何枪管不能使用铸造方式制造呢?这是因为枪械进入到膛线时代和口径制式化之后,枪管的内部变得很复杂,并且子弹发射药的能量释放也成倍的提高(现代子弹的发射药是采用的硝化棉+硝化甘油双基发射药)这就需要枪管有非常高的强度(硬度和韧性),而使用铸造方式基本上不可能制造出来合格的枪管。 铸造首先遇到的问题就是膛线!枪械口径制式化以来,大规模制造的最大口径是14.5㎜、最小的是5.45㎜(可以用圆规画一下看看“圆”粗细),并且里面还有“阴阳纹”膛线,如果枪管采用铸造方式生产,先要有“外沙型”和内芯,5.45~14.5㎜这样细管状物“沙型和内芯”制作起来是非常困难的!并且内芯的外表需要和膛线的纹路必须要一样…对于现有的大规模沙型流水线来说这两项是根本难以生产出来的东西,所以仅制造外沙型和复杂内芯就会让铸造方式难以生产。

况且就现代轻武器圈子来看,几乎所有的当代轻武器都是采用的特种钢材,甚至有很多是复合型钢材,那么正式由于这样的影响,枪管浇筑基本上就很难得以实现。

就算是将外砂型和内芯制作出来,在钢水浇铸的过程中仍然是困难重重!钢液本身是“流动性”很差的金属,它的铸造性能不如:铸铁、铜、铝…浇铸这样细度的管状物有可能会出现铸造形状不完整这样的严重铸造缺陷,甚至会出现钢水温度和密度太高将砂型熔毁,要是这样的话前面所有的“砂处理工艺”(工序)也就前功尽弃了!

这个道理其实很简单,因为铸造的枪管强度不够,承受不了膛压。举个例子,北约使用的5.56毫米SS109步枪弹的膛压大概是380兆帕,我国的95式自动步枪5.8毫米子弹的膛压大约285兆帕。对比一下,一个大气压大约是0.1兆帕,也就是说,步枪枪管内的膛压都在2500个大气压以上,相当于每平方厘米承受2500公斤的力量。手枪的膛压会略小一点,机枪略大一些,但总的来说,都不小。而且自动步枪、机枪之类的都需要连续发射,这就要求枪管在连续发射造成温度上升的情况下仍然能保证强度稳定,这个要求是很高的。

从上面这两个工艺流程来看,以现有的一般的精密铸造工艺来说,根本实现不了这样的细度的管状物铸造!唯有采用更加精密的航空级别的铸造方式才能铸造出来,但是生产效率变得极低和生产价格变得奇高!枪也就失去了大规模装备的意义!理论上来说,可以使用航天级精密铸造方式来生产枪管,可是除了效率低价格昂贵之外,强度也达不到技术要求。因为枪管从钢锭到形成毛坯需要多次碾压塑形,才能让钢材的内在分子结构更加的致密,加工完成后强度更高。精密铸造一次成型的东西根本达不到强度要求。

铸造工艺虽然是人类掌握历史最久的金属加工工艺,但本身是有一些缺点的。传统的铸造工艺存在的问题包括工艺相对复杂、流程较多、产品质量不稳定、产品内部存在缺陷等。这些问题会产生不少严重后果,比如枪管铸造过程中如果产生气泡,这个产品肯定就废了;铸造过程中的内应力不均也会造成枪管的强度下降;还有铸造过程中不可避免的表面毛刺……这些问题轻则可能造成子弹射程和精度不稳定,重则可能造成炸膛,伤及使用者。

那么,现代枪管是怎样制造出来的?现代枪管的制造工艺分成:冷锻工艺和传统的深孔加工工艺。

这些问题不是不能消除,随着现代金属与合金的结晶与凝固理论研究的深入和发展、各种凝固技术的不断的出现和提高以及计算机技术的应用,高端铸造技术已经发展成为液态凝固成型技术,能够加工很多高端设备或者零部件,比如涡扇发动机和燃气轮机的高温合金单晶叶片基本都是通过液态凝固成型技术来加工的。然而,高端铸造技术虽然可以解决传统铸造技术的缺陷,但成本也相应成为天价,想一想涡轮发动机的叶片……

所谓“冷锻”,大概其的工艺流程就是:先将一节经过初锻、热处理、表面精整后的毛坯件中心打孔,使用一根与膛线一样纹路的钢质内芯穿过去,然后一头卡在冷锻机的卡盘上,由四个黄铜制成的锤头在冷锻机卡头慢速旋转下均匀的敲打毛坯,使其拉长,最后变成一根尺寸合格的枪管。图片上就是冷锻机的黄铜制锤头,一共四个,每一个重量在18公斤左右。这台设备就是“冷锻机”,目前大部分突击步枪、班用支援武器(轻机枪)和手枪的枪管都由它敲打出来,这个设备外表不起眼,但是技术等级很高,需要有非常好的控制才行,捶打和旋转要均匀、同步,如果锤头速度不一就会将枪管打变形了,形不成规则的圆形。一般突击步枪、轻机枪可以采用冷锻工艺制造,但是大口径重机枪和狙击步枪仍然要采用传统的深孔加工来完成,因为“冷锻”虽然效率高,但用这种方式加工出来的枪管强度不够,原因是将枪管的金属分子链都打断了,钢的强度与分子链长短有关,理论上来说越长的分子链钢的强度也就越高!冷锻虽然降低了枪管的强度,但是突击步枪口径小,发射药量也少,膛压也较低,冷锻枪管还是可以承受的,但是大口径重机枪就不一样了,各种条件与突击步枪相比增加不是一星半点,枪管强度耐受性低直接降低了子弹发射的次数,频繁的报废枪管导致了使用成本的增加…所以,为了得到强度更高的枪管只能采用深孔加工。深孔加工膛线简单的说:就是使用镗床和长杆膛线拉刀将枪管毛坯内的阴阳纹膛线一点点的切削出来。

即使是较为简易的后期处理方式,比如软化退火、淬火、正火、表面硬化等等,也同样会造成成本上升,以及消耗更多的时间和人力物力,对于枪管这种大批量生产的低成本消耗型产品,自然不可能使用。

大概的工艺流程也是需要一根精整后的枪管毛坯(尺寸已经定好了)毛坯的一头卡死在镗床的卡盘,中心也需要打一个孔,然后拉刀探进去将膛线加工出来。枪管这样的细深孔加工工艺是比较困难的,因为膛线刀在内部工作,外面根本看不到内部的情况,只能是凭借高级技师的经验去完成加工。图片上就是正在加工狙击步枪的枪管,较粗的钢棒就是枪管的毛坯、杆状物体就是拉刀的长杆、深蓝色的那个就是给拉刀头降温的“机加冷却油”

相比较而言,锻造或者轧制出来的钢棒整体性能稳定,加工流程相对简单,成本也相对较低,自然成为首选。T

总之,现代枪械制造貌似简单,实际上需要完备的大工业基础去支持,全世界可以制造枪械的国家仍然是少数工业强国的专利,生产厂家也都是有百年以上历史的知名企业,其它国家要想大规模制造出来性能稳定,质量优良的枪械仍需努力才行。

要想拥有一把98k?首先要做的是,打开电脑,额,今天要讨论的不是这个…

这根“铁棒”叫做枪坯,枪坯本身就是合金铸造成型的,根据枪管规格的不同要求铸造出不同粗细的枪坯,然后将枪坯加工成中空的无缝钢管,最后加工出膛线就成为正在的枪管了。

相信很多喜欢玩射击游戏的小伙伴都知道,枪管的铸造工艺,是直接用铁棒钻出来的,可为什么模型器具如此发达的今天,我们不直接灌铸好枪管,而是要另外钻孔呢?

枪坯合金铸造工艺要求很高,步枪枪管坯多用铬钼高合金钢,高精度狙击步枪多用含10%铬的2.416号不锈钢……根据不同类型武器的战术要求,而运用相应材质的原料,一般均为合金钢,锰、钨、铬、钼、镍等根据元素特性元多属于其需合金元素之列,私人小作坊不在乎寿命的话,用高碳钢也可以,比如缅北、巴基斯坦北部、塔利班武装等。

其实,铸造是人类掌握时间最久的加工工艺,已经有整整6000年的历史了,铸造主要是把金属融化成液体,然后灌入固定磨具内,等待冷却,就可以成型啦。

制造优质合金枪坯所需材料是很难搞到的,1890年张之洞搞的汉阳兵工厂生产的第一批200支汉阳造所使用的枪管坯就是高价从日本进口的;俄罗斯高精度狙击步枪T5000所使用的枪管坯是从美国进口的(生产T5000的ORSIS步枪公司是民企,所以不在西方国家限制范围);我国的26式狙击步枪之所以售价高达26万的原因就是高性能枪管坯价格昂贵。

而钻孔就好理解了,就是在成型的金属上进行钻孔,这样看,是不是觉得铸造枪管更好些呢?

枪管坯在钢铁厂铸造成型以后经机床切削成合金棒后就可以运送至造枪厂,枪厂根据所生产的枪型要求把合金棒加工成所设计的外形,随后开始钻孔,此时的合金棒就成为“无缝钢管”,最后就是造枪的核心技术——拉膛线,最后完成渡漆,一支枪管就此诞生。

在古代,枪管也都是被铸造出来的,当时的人们也觉得铸造是最好的方法,但是很快人们就发现,铸造枪的枪管普遍偏厚,枪头重,这在射击时,会严重影响到枪的精准度。

大型枪厂所使用的生产设备都是大型、高精度设备,材料也是高性能的,所以造出来的枪械性能都比较好,而作坊生产设备相对简陋,拉膛线工艺甚至靠手工!所以这些作坊生产出来的枪械精度低寿命短,只适合犯罪分子和恐怖分子打打冷枪搞搞伏击(反正几百几千块一支,扔了也不心疼)。

而且铸造工艺在冷却时,非常容易产生气泡,很难做到枪管内膛表面光滑,所以,古代的枪动不动就炸膛,也是这个原因。

由于造枪门槛极低,所以我国控枪非常严格,购买无缝钢管都需要实名登记,生产或持有仿真枪是违法的,生产或持有枪械就可入刑。

到了现代,人们普遍采用铁棒钻孔的方式来造枪管,首先,铁棒从内部挤压,可以把枪管撑的更薄,而且撑大的枪管,内部会更平滑。

铸造这种工艺,方便,真的很方便,历史上那些精美的青铜器几乎全部由铸造工艺完成。不过铸造工艺也有一些缺陷,其中最致命的就是机械性能差,而且和锻造件相比差别还不小。当然了,铸造也有办法提高工件的机械强度,但那需要很长很长的时间,应用在生产工艺中不现实。

再来,也是因为现代造枪的材质有了新的变化,从过去的铁变成了钢,而原始的铸造方式,也很难进行钢的制造。

铸件一般它的组织比较粗大,内部也容易有沙眼、气泡等。铸件应用在日常生活中是没什么问题的,但一些环境比较严苛的地方无法应用。很抱歉,枪管就属于这种情况。

其实,造一把枪确实是个精细活,后期还有拉膛线、打磨、抛光等等,不要看这仅仅是一个枪管制造的革新,这其中蕴藏的,也是无数前人的经验教训。

子弹在发射时,火药几乎在瞬间爆燃,产生的高温高压气体将子弹推出了枪膛,在很短时间里加速到几百米每秒。这个威力有多强呢?这么说吧,枪械有一种故障,称为"炸膛",整个枪管会被炸开。连锻件钻孔加工的枪膛都能炸裂,要是用铸件,那可能发射几发子弹枪管就废了,这显然不符合人们对枪械的要求。

其实,现代的枪管也不是钻出来的,枪管的加工工艺现在叫做冷锻。

但枪管的构造就决定了枪管很难被直接锻造出来,所以人类创造性地发明了锻造铁棒、然后钻孔的工艺来制造相对可靠的枪管的工艺。这就是为什么人类要用铁棒钻孔制造枪管,而不是直接铸造的原因。

这是一种金属成型工艺,一般是在室温下对金属进行锻造,成型的时候金属的温度低于再结晶温度的30%。

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我们到一家枪械工厂看一下枪管是怎么做出来的吧。

为了承受子弹发射药爆炸产生巨大的压力,现代枪管一般使用一体成型的无缝钢管锻造而成,而枪管的孔则是在钢管毛坯热加工时就已经钻出来了,并不是在合金钢块上直接钻出来的。之所以不采用铸造的理由也很简单,那就是强度不够,寿命太短,容易死人。(无缝钢管就是没有焊接口的一体成型钢管)

首先枪管所用的钢材在加工前就是一条条的金属棒,根据需要加工的枪管长度截取相应长度的金属棒(长度远远小于枪管)

所谓铸造就是将金属加热到液体,然后将液体倒入事先制作好的模具空腔内,最后冷却凝固得到零件和毛坯的金属热加工工艺,这种方法人类早在几千年前的青铜时期就已经熟练掌握,而到了热兵器出现后,铸造也曾经长期成为制造炮管和枪管的唯一工艺,例如我们熟悉的明代三眼铳和红夷大炮都是铸造成型的。这种工艺加工难度小、速度快,也便于武器大规模制造,但是却有些先天性的缺点:

金属棒截取完毕后,会放入钻孔机中进行钻孔。

第一、由于液体金属冷却过程中极易混入空气,这就会导致铸造件不可避免的产生气孔。

这是枪管钻孔的合金转头,图片后面的三根金属棒则是完整的钻头长度——总之很长。

第二、模具本身会热胀冷缩,加上模具精度以及清洁度不够的问题,这就会导致铸造件或多或少的存在沙眼、凹陷、裂纹。

这家工厂所采用的是一个立式的钻孔机,注意卡钳以下的部分才是枪管,现在可以直观的看到这支枪管的长度其实很短。

第三、铸造件因为是靠自然流入模具成型,因此内部分子结构密度较松散,这就导致了强度不够的严重问题。(司登冲锋枪,使用便宜的铸造枪管,九美元一只,被誉为二战最坑武器之一)

钻孔之后的枪管外壁很厚,内壁呈镜面效果。

以上三个缺点决定了铸造件的命运,那就是强度不够而且安全性很差,极容易发生炸膛事故,这也就是为什么早期的火炮炮管普遍很厚,而且在外部还有大量加强筋的原因,强度不够,只能不停的堆材料。

然后就是冷锻工艺制作膛线了。

现代枪管普遍采用锻造工艺制造而成,而且是高精度冷锻工艺,但是要使用冷锻工艺,你必须先制造出合格的高强度且富有任性的无缝钢管,而在无缝钢管的制造过程中就有穿孔这个工序,而枪管的内膛也是在这个孔的基础上加工而来的,这就是所谓的铁棒钻洞一说。有了高强度的合金无缝钢管毛坯,下面就是检验冷锻工艺的时候了,将毛坯件固定在冷锻机床上,一边旋转,一边使用铰刀对内膛进行打磨扩孔,一边还得用冷锻锤头对其进行锻打。在这一过程中,毛坯件会由粗短变成细长,分子间结构变得密实,强度也增加了不少,但是这个对精度的要求非常高,光是怎么打磨出一个前后完全笔直的洞,难度系数已经是五颗星。(粗毛坯和细枪管)

制作膛线的模胚,我们可以看到模胚上面左边细右边粗的模具。要制作膛线的枪管现套在最右边,在弹簧的作用下模胚杆会逐渐向右移动。

枪管成型后,最后一道工序就是刻划膛线,这就是深孔机加工工艺,膛线刻划一般分为钩刀拉削法和刮刀法,但是原理都是使用膛线刀在枪管内壁反复划拉,最后分别刻划出阳线和阴线,这样才算制造出了一根合格的枪管。经过这样冷锻和机加工制造出来的枪管平均寿命可以达到15000发,已经远远超过了人类的需求,毕竟战场上没有谁能够打上这么多子弹还不死。

细看模具胚上面的膛线。

额,枪管并不能直接说就是拿实心钢管钻出来的,枪管锻造工艺哪有我们想象中的简单,目前用来锻造枪管的方法叫做“冷锻”,那么什么是“冷锻”呢?冷锻是一种在金属的再结晶温度以下的成型工艺,而“再结晶温度=70%熔点温度”,所以,我们可以简单的理解成:“冷锻”就是一种在常温条件下对金属的加工成型工艺,即直接对已经冷却的成型金属进行再加工,因为对于制造枪管的合金材料来说,常温就已经是在其“再结晶温度以下”了,还是直接来给大家说说什么是枪管的冷锻工艺吧!

枪管在机器的另外一侧经过反复敲打枪管的内壁就会逐渐的契合到模胚上面,逐渐的向外拉出模胚杆,在敲打过程中枪管开始延伸和变细。

▲枪管毛胚

这时候膛线就形成了。

上图中的这些金属棒就是枪管最初的毛胚,都是实心的优质钢材,所以,我们上面提到的所谓的“冷锻”就是在常温条件下直接对这些实心优质钢材进行成型加工,当然,第一步是先对这些实心的枪管毛胚进行初步的深度钻孔加工,初步加工后的枪管如下图所示:

按理论上说一根枪管到这里加工就完全ok了冷锻工艺到此结束。,但是由于这家工厂生产的是高精度狙击步枪的枪管。后面还有其他工序:

▲毛胚初步的深钻加工

图片的工具是校准枪管的,实际上枪管的校准没有必要利用激光等设备进行校准,有经验的技师可以直接靠眼睛观察来福线的变化就知道枪管需要调整的位置。

初步加工后,再使用冷锻机对枪管进行膛线的刻画,下面两张图就是冷锻机和冷锻机上的锤头,从图一我们可以看到冷锻机上有着四个金属锤头,而这种金属锤头单个的重量就有36斤重。

调整后对枪管进行切割减重。

▲冷锻机内部结构图

最后对枪管进行石细打磨,这样一根高精度的枪管就可以制作出来了。

▲金属锤头

由于冷锻工艺的使用,枪管的强度要远远超过了铸造和拉制枪管。目前也是一种较为普遍的枪管制造方式。相对于铸造枪管冷锻的枪管的强度更大,精密度更高——而且还更省时间。

枪管进一步冷锻加工的大概工作流程是这样的:先把已经初步深钻加工的枪管毛胚插入冷锻机,里面有一根带有膛线的实心芯棒,然后这四个金属锤头则会高频的击打枪管毛胚,在这期间枪管是边旋转边前进的,等到最终成型后,枪管的管壁内部则会被刻出膛线膛线,并且形状也是由“短粗”变为“细长”,如下图所示:

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▲枪管毛胚冷锻前后对比

枪支在射击时,枪管内部要承受几百兆怕的压强,相当于几千个大气压。也就是说,在枪管内部,每平方厘米要承受几千公斤的压力。我军的小口径步枪弹的膛压大概在280-290兆帕之间,而北约的小口径步枪弹的膛压要达到350兆帕以上。

从上图中我们可以看到,短粗的枪管毛胚,经过冷锻之后,就变得细长了,并且内部已经被刻画了膛线,当然,加工到这一边并不是就万事大吉了,后续还有很多步骤的,比如切削加工、尺寸检测、镀铬、调试等,具体的这里就不多说了,大家能大概了解了枪管的冷锻工艺是一个怎样的过程就行,所以,枪管并不是我们想象的那样简单,直接用实心钢管钻出来就行,枪管锻造工艺是一种精密加工,并不是那么容易的,如果随随便便就能造枪管的话,那么为什么高精度狙击枪只有少数几个国家才能造?其实别说是高精度狙击枪枪管了,就是普通枪械的枪管,全世界范围内都还有一大票国家弄不出来,不说其他,高精密冷锻机有么?没有还说个锤子,所以,能造高质量的枪管,也是一个国家工业实力的体现!

枪管如果去浇筑的话,难免会造成很多砂眼、气泡,这是不能被用作枪管的。寿命短且不说,还会有炸膛的危险。现在的枪管都是用高强度的特种钢材,比较常见的有铬钼合金钢,铬钼钢抗高压、耐高温、淬火性加工性好。所以单从钢材的性能来看,肯定就不可能是浇铸。

▲枪管镀铬

做枪管需要的是无缝钢管,要用钻孔机在一段毛胚料(钢棒)上进行钻孔,内壁要做得非常光滑。钻完孔还要做膛线,做膛线的方法有很多种,在以前有刮刀法、勾刀拉削法等等。

最后再来说一下什么是铸造,为什么不用铸造的方式来制造枪管?铸造是一种传统的金属热加工工艺(而我们上面说到的“冷锻”其实就是一种金属的冷加工手段),很早之前就被人类掌握了,简单来说就是:将金属加热到液态,然后倒进模具中冷却成型,来得到零件毛胚!而对于枪管这种高精密零件来说,不管是普通铸造手段还是精密铸造手段,都不适用,为什么?首先,铸造是需把金属加热到液态的,温度特别高,在冷却的过程中,由于气泡、杂质等的影响,可能会在内部出现裂缝、气眼、沙眼等“暗伤”,从而影响枪管的质量,其次就是膛线加工的问题,如果是直接铸造一体成型的话,怎么制造一个合适的模具就是个问题!

随着技术的发展,现在做枪膛线普遍采用的方法是冷精锻法(多为常温下进行)。这种方法不需要专门的切削加工,简单来说就是将钻好的枪管套在刻有膛线的金属杆上进行锻压,锻压之后枪管会变薄变长。这种方法对技术的要求比较高,也需要专业的精锻机。但是枪管加工完膛线之后,内膛光滑整洁,膛线精度高,此外,枪管的寿命和枪的射击精度也有所提高。

▲铸造工艺

根据国际规定内直径 低于20㎜的叫做枪,包含20㎜和以上内直径的叫做炮。但枪进入到现代(1900年)之后除了“另类异端”的口径之外,大规模生产的口径就那么几种,最大的是苏制14.5㎜、最小的也是苏制5.45㎜,这样细的内直径严重的限制了枪管采用铸造工艺进行制造。我们都知道枪管是空心结构,在铸型过程中要使用内芯,但是枪管内部是有膛线的,这就需要内芯的外形非常复杂,根本不可能采用一般砂型铸造工艺只能使用精密铸造方式,而钢水特别是合金钢液流动性很差、密度、温度都很高,在浇铸过程中很可能把内芯冲撒、溶毁…要是这样枪管也就成了“死葫芦”报废了!并且钢在液态状态下和常温状态下密度是不一样的,在冷却过程中会出现内紧收缩现象,会破坏枪管的外形和直径的尺寸,也会使枪管报废。仅从这两项工艺流程就已经限制了使用铸造方式制造枪管的可能性,还有就是在铸造过程中会出现夹渣、沙眼、气孔收缩裂纹……等等铸造缺陷,这当中有一个缺陷出现就会让整根枪管报废…所以,采用一般铸造工艺和一般精密铸造工艺根本制造不出来合格的枪管,唯有采用飞机发动机叶片那样的精密真空铸造工艺才行,可要是这样枪管的制造效率会极慢、制造成本会极高!铸造工艺不能应用到枪管的制造,那么现代枪管是怎么制造出来的?进入到1960年代中期普通步枪的枪管采用的是“冷锻工艺”加工,也就是说使用锻造锤敲打出来的,图片上橙色箭头→指的是冷锻机的一个锤头,一共有四个;蓝色箭头→所指是枪管的管坯。

因此,用铸造工艺造出来的枪管,其质量是没有爆炸的,不说精度,光是炸膛的概率就会高上好几个等级,这样的枪管直接拿来使用跟自我了断没多大区别,一旦炸膛,很大概率会先把自己搞死,所以,铸造工艺并不适用于枪管的制造!

工艺流程大概是:将一节经过热处理、表面净整后的不锈钢枪管坯中心钻一个孔洞→然后使用一根与枪膛线纹理一样的内芯穿进钢坯内,钢坯的头部夹在冷锻机卡盘上→冷锻机的四个锤头开始匀速敲打管坯,同时卡盘低速旋转→不断的敲打从粗变细会拉长管坯…最后得到一个合格的枪管。精密冷锻机是高级加工设备,没有几个国家可以制造出来,价格也很昂贵,需要几百万美元。

枪管的加工为什么大部分都是钻床钻出来的呢?这种冷加工的方式加工出来的枪管稳定性好,材料的分子结构没有被破坏,和材料毛坯的性能基本保持一致,强度,韧度没有改变,用冷加工方式加工出来的枪管再经过热处理寿命更长。而如果铸造出来,也就是热加工的方式加工出来的枪管有哪些弊端呢?首先材料的分子结构在高温作用下分裂,重组,已经发生了很大的变化,我们都知道,钢材的硬度要想高的话,那就意味着要加大钢材的碳含量,如果把一根含碳量较高的材料经过冶炼,再进行铸造的话,那么它的碳元素就会溢出一部分,从而降低了材料的强度,这就是热处理中的退火步骤了,再者热加工过程中不确定性因素较多,如容易产生气孔,对枪管的寿命都是致命性的影响。所以说现如今绝大部分枪管都是采用冷加工方式,而非热加工,即铸造加工。

冷锻加工枪管效率高、废品率低,适宜于上百万支生产量的普通枪型制造,但是冷锻也有劣势,就是四个重锤头在敲打管坯的时候(几万次),将钢内部的分子(钢的晶体)链都打断了,分子链变短会降低钢的强度,降低枪管的使用寿命,好在一般突击步枪属于大量消耗品,战场损坏率很高,小口径子弹的膛压和发射药所产生的高温对冷锻枪管影响不大…只要经受1万发的子弹射击量就可以了。小口径突击步枪和手枪的枪管可以冷锻,但是大口径重机枪和狙击步枪的枪管制造还得采用深孔加工工艺来完成,因为重机枪口径大,膛压和发射药能量对枪管的冲击力也很大,枪管必须更结实才行,而狙击步枪要求射击更加精确,冷锻出来的枪管线膛的误差较大,不适合狙击步枪的使用!

简单的说下枪管吧。

深孔加工工艺,也就是镗床使用长杆拉刀将膛线一点点的“抠出来”,这种加工工艺从枪械进入到“来复线时代”就开始了。大概其的加工方式:先将质量、尺寸合格枪管坯上钻一个孔,然后管坯的一头在卡盘上卡死,镗床使用长杆拉刀在内部切削,将膛线的阳纹“抠出来”,图片上橙色箭头→就是拉刀的长杆、蓝色箭头→就是枪管坯,虽然拉刀采用硬质合金或者金属陶瓷制造,但是与枪管这样坚硬的合金钢接触几分钟温度就会提高降低切削性能,还需要使用机加冷却油进行降温,图片上深蓝色的那个就是油嘴,不停的流出冷却油给刀头降温。

题外:W军的东西看得多了,保不齐就出现会做的了~无奈。

深孔加工工艺制造枪管的效率很低,也许一天才能加工出来一根重机枪枪管,而且深孔加工是看不到内部情况的,这需要有经验的高级技师去完成 ,就是这样废品率也是很高的!主要原因仍旧是枪管太细了、膛线太密集,稍有不慎整根枪管就报废了,也正因为是加工困难狙击步枪价格才昂贵,要不然为啥会出现“26式”这样梗?但,深孔切削膛线并不损害钢的内在质量,这样的加工出来的枪管使用时间会很长,精度也大大高于冷锻工艺制造出来的枪管。

枪管是赋予子弹方向的重要枪械部件。既然要赋予子弹方向,那么就需要一支枪管有足够高的强度。

从上面粗略的叙述了枪管的加工工艺,就会大概其的知道枪管制造并不简单!而是相当复杂和有高技术含量的,目前世界上枪的种类、型号很多,但是可以制造枪的国家翻来覆去就那么几个,还都是有上百年重工业历史和上百年工艺沉淀的国家,而大多数国家想要制造出来性能优良的枪械还需努力。

这就要求枪管的耐热性、硬度、抗压能力、抗形变能力极高。

所以“轻武器不轻”是有道理的!

因此大部分枪管会采用锻造工艺进行制造。

直接铸的方法不行的原因在于铸造件表面容易有气孔砂眼,粗糙不平影响质量。而且枪管看似简单,内部却有着膛线这样的复杂结构,不是简单铸造能搞定的。

不仅仅是枪管的胚料需要用锻造金属打孔制造,而且一般的高精度枪管的膛线制作也会采取冷锻的工艺完成。

这是我国的早期54,铸造套筒,这种水平的铸造工艺做做粗笨外壳还可以,枪管内表面长这样能想象吗?如果真用它铸枪管,那恐怕得内外一起削掉厚厚一层,还不一定能有均匀光滑。

之前枪管怎么制造的已经法国梧桐很多次回答了,今天咱们来聊聊铸造材料和锻造材料的区别吧。

实际上做枪管的工艺包含了锻打,下料,切削, 钻孔,扩孔,拉膛线,拋光等数个步骤。并不是简单的铁棒钻孔。

其实总体上来说,人类都是比较懒的(节约成本)。如果一个工业制品可以进行铸造的话,那么久绝对不会锻造或者切削。

原料不能是普通的铸铁,而是专用的高强度钢材。铸造钢坯在钢铁厂铸造之后锻打成棒材,去除内部的气孔,然后送到兵工厂后续加工。兵工厂收到钢棒料之后切割成段,去除缺陷多的外皮,然后用深孔钻在钢棒中心打出通孔。这一通孔的直径小于成品枪膛直径,因为要在下一步的扩孔工序中将枪管挤压扩大并将内壁挤压光滑。扩孔后是拉膛线,这一步有很多传统方法,可以用拉床直接切削内膛制造膛线,也可以用挤压头将内膛挤压出膛线的形状,还可以用带有膛线的内模进行旋锻加工。无论如何,做好膛线以后的枪管还需要打磨抛光内外表面,进行镀铬等表面处理,才能达到使用要求。

在铸造过程中只需要将材料熔化后倒入模具就可以完成加工的过程。在其中只付出能源成本和模具成本。可以说是最经济实惠的工业制造方法了。

这样加工出来的枪管,不仅内壁光洁,尺寸一致,膛线均匀,还具有极高的整体机械强度和表面硬度,适当的表面粗糙度和膛线深度缠距,才能充分起到控制子弹旋转和射出方向,提高射击精度的作用。

当然了,由于简单,铸造也就成了人类最古老的金属加工方法之一。

要制造出枪管需要特定的材料和工艺,很明显,何种材料何种工艺取决于枪管的用途。

有的答主在回答这个问题的时候,说铸造并不能制成来来复线,其实并不完全。

枪管本身要有一定的强度和韧性,其次则要保证内表面的光滑以及特殊的纹路——比如说膛线。

在精密铸造的产品里钢管里面有根膛线其实并不是什么太复杂的模型。

说到强度和韧性,大家首先想到的是各种不同的材料,比如碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金等等,不同的材料自然有不同的性能。但从强度和韧性的角度来讲,其实还能够再往上一级走,即从材料的成型过程来看。

甚至来说更复杂的航空发动机叶片也可以通过精密铸造的方法生产。

铸造——将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的方法。金属从液态冷却为固态,成为结晶,不同的金相结构会产生不同的材料性能,这就是热处理的原理。单说铸造,它是一种粗糙的结晶方式,铁水在铸模内不同区域冷却速度不同,其晶体结构也有差异,导致其成品有残余应力、粗大枝晶。非常不适合用作直接的机械加工材料。

但对于铸造件来说会有一个缺点——铸造的金属很难达到致密的结构,简单的说就是不结实。这主要是因为在液态的金属固化为固态的金属后,并不能在表层和内部均匀的降温所致。这样不同温度下不同膨胀状态下的金属就会有不同的收缩率,这是大部分材料由高温液态变为低温固态都会面临的一个问题。

铸造是炼铁流程中,铁水出来后的第一步——即连铸平台,接下来会根据产品类型进行不同的工艺处理,如锻、热轧、冷轧,最后出来的就是板材、线材、棒材等等我们生活中常见的成品。

其实也好解决,减慢降温过程就可以了。一些精密铸造的单晶航空发动机叶片,在熔铸造后,冷却的时间会达到几天降温1度的温度曲线。光是等铸造完的叶片冷却也需要几个月的时间(这也是航空工业为什么积累数据很慢的原因了)。这样的金属当然是好了,但如果用这种技术铸造枪管则有些浪费能源了。

锻造——利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形。在这个过程中,随着锻造比的增大,使内部孔隙压合,铸态粗大枝晶被打碎(金属液——铸态金属——进行锻造),锻件的纵向和横向力学性能均得到明显提高。

快速的铸造枪管成品不结实,长时期冷却的铸造工艺则成本太高。但索性,还有更简单的技术——锻造。

近些年来,金属冶炼行业的有很多新技术,如很多特种锻造方法——熔模铸造、消失模铸造、离心铸造,有些能够达到非常高的尺寸精度和表面粗糙度;还有很多新材料,如球墨铸铁、各种铸钢。

金属自动凝固成致密结构其实说的很简单就是密实。如果用外力敲打金属使之致密是不是可行呢?当然可行了,这就是锻造工艺要做的基本目标。

因此,不能说什么工艺方法是一成不变的。

不论是手工锻造枪管

也许未知年代的以后,枪管都是锻造出来的呢,或许现在就有,谁知道呢。

还是机器锻造枪管,唯一的目的都是使枪管的金属在不断的外力敲打之下变得致密。

必须用深孔钻打孔后,铰孔,镗线后

这种既便宜又高效的方法制造枪管其实是最合适不过的方式了。

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铸造与锻造工艺的金相显微照片

铸造,这是一个很原始的钢材使用方法,那我们为什么要更新技术呢?原因很简单啊,强度不够啊。由于所有物质是依靠电磁力将分子聚合在一起的,那么只要是距离的增加,那么这个力就会减弱。铸造的材料,里面充满了气泡,而每一个气泡呢都是一个东西的脆弱点。对于古代的前膛大炮可以用材料厚度以及那时火药是速燃药,压力不大还可以承受,而50000多的psi的高压下同样的材料这种高压一定承受不来。

枪管并不适合采用铸造成型,这是首先是一个金相问题。问题的关键是枪管材料的金相组织,普通铸造工艺制造的金属部件内部结晶颗粒粗大,晶界面积大,晶界缺陷比较多。我们知道导致金属材料断裂的原因往往就是晶界上的各种缺陷,所以采用铸造工艺制造的金属零件的力学性能通常比较差。枪管要承受巨大的膛压,而且还是冲击载荷。而铸造工艺并不适合这样的应用场景,这是枪管制造不用铸造工艺的最主要原因。虽然一些特殊的铸造工艺也能够大幅改善以上性能,但成本高昂不适合用在枪管制造上。

其实铸造的和锻造的区别从重量上就能看出区别。

其次,枪管不用铸造成型的另一个原因是工艺问题。从结构上说,枪管内部是一个长径比很大的深孔,除了弹膛部分,内部直径是一样的而且还有膛线,这就导致普通的铸造难以脱模。虽然也有无余量熔模精密铸造工艺可以解决这个问题,但工艺复杂成本高不适合用来制造枪管。另外铸造也容易产生各种工艺缺陷,比如夹渣、气孔、偏析等,这也是枪管不适合采用铸造成型的另一个原因。

这是一个汽车的凸轮轴。锻造的比铸造的整整轻了9磅。

再次,涉及膛线加工工艺问题。前面很多回答都提到了膛线加工的工艺问题,如膛线拉线机加工工艺,但这个问题其实和枪管不适合铸造没有一点关系。这个只涉及到膛线的成型工艺问题。真正有关的是精锻加工工艺,它不但解决了膛线成型的问题,也解决了改善枪管材料金相结构的问题,经过锤锻的枪管材料,其内部金相组织发生了变化,晶体颗粒变细,从而大大改善了枪管的力学性能,这也是高质量的枪管大都采用精锻成型的根本原因。

一般现代枪管呢有几种做法,您说的铁棒钻只是其中的一种。一般使用钼铬钢或者是不锈钢直接钻呢,可以保证枪管的精度非常稳定,不会出什么大差别,但是呢这种枪管的弊端就在于由于材料硬度不够,时间长了之后膛线磨损会比较严重寿命自然也就不高,而不锈钢在5000发左右,钼铬钢略微高一点。要想进一步提高枪管耐磨能力有几种方法。一就是冷锻(cold hammer forged)

我国目前枪管制造工艺水平比较差,主要原因不是因为工艺问题太难以至结决不了,而是长期的行业垄断造成的,长期以来有资格制造枪械的企业就那么几家,导致缺乏竞争,没有太大的技术改进压力。比如长期困扰我国轻武器界的热散问题,其实就是枪管直线度差造成的,而且到现在还有工厂在靠肉眼用阴影法来检查枪管直线度。我国狙击步枪长期以来射击精度比较差,本质上也是这个原因造成的。可以说加快军民融合,打破行业垄断才有出路。

就是使用液压在枪管四周给他加压,然后将原本较粗的枪管压成一个细的来增加枪管强度以达到提升寿命的要求。

前面也有回答提到了枪管材料合金成份问题,这个问题本质上与枪管不适合铸造工艺也没有什么关系。但是合金成份问题会影响到枪管的寿命及高温性能问题,长期一来我国镍矿资源缺乏,导致我国轻武器很少像国外一样广泛使用含镍合金钢,大多用的是铬钒钢。而铬钒钢比含镍合金钢的耐磨性能和耐高温性能上要差一些。这导致我国枪械枪管耐磨性能比较差影响枪管寿命,而且耐高温性能也偏差。自上世纪九十年代往后,我国也陆续发现了一些镍矿,大大改善了我国镍矿资源缺乏的问题。但是说道底少用镍是一个思想观念问题,总担心国外封锁。但如今我国安全环境比其建国初期已经大大改善,也可以从国外采购到镍矿,况且轻武器使用的镍资源量其实很少,即使封锁也可以靠提前储备来解决,所以镍资源问题根本就不应该成为问题。

这种做法是先将枪管内部的洞挖出来,然后再在里面嵌入一根有膛线的硬质管子,那么这样在极其的挤压下枪的内部慢慢稳和内部管子的形状,从而变成一个有膛线的枪管。而实际上称为冷锻,但是实际上只是不额外加热而已在制作时温度可能也会上升到100多度。而冷锻的枪管的寿命可能就在10000-20000。

枪管作为枪械上边重要的一部分。在子弹发射的时候要提供更多的作用,也要承受更大的压力(膛压)。子弹出膛的那一刻,火药点燃产生巨大的膛压。这就需要枪管的韧性特别高。足以抵抗火药点燃产生的膛压。否则这支枪就会产生炸膛。而且子弹在发射的时候会造成枪管的振动。所以重机枪和狙击枪这一类追求高精度或者是高威力的枪械。枪管的管壁都是加厚的。

以上是我的回答,欢迎大家留言讨论。

而如果采用铸铁铸造的话。除了有一部分铸造的比较光滑外,铸造出来的铁内部都会有一些颗粒、气泡或者是其他杂质。铸造出来的枪管硬度和韧度都不够。这样制作出来的枪管是不会达标的,如果将铸造的枪管应用到枪械上面肯定是会炸膛。不过在以前,由于没有那么先进的技术来制作枪管。也只能加厚枪管的管壁来增加枪管的韧性和硬度。这样就有了我国的老套筒。

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现代枪管的制作使用的都是无缝钢管。通过冷锻技术制作出枪管的毛胚,就是外形和枪管一样,只是没有内部的膛线。然后再使用钻孔机在在毛胚的内壁上进行膛线的制作。另一种方法是,将钻好孔的枪管套在刻有膛线的金属杆上进行锻压,制作出来的枪管内膛光滑整洁,膛线精度高,而且枪管的寿命和枪的射击精度也会有所提高。不过这种方法对技术要求比较高,也需要专业的精锻机。

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