槍管為什麼要用鐵棒鑽出來,直接鑄為什麼不行?


問題不對吧,槍管可不是用鐵棒鑽出來的,我記得用鐵棒鑽出來的,這東西應該是炮管吧。

說起鑄造的話,小時候我家旁邊有一個小鐵廠那個時候鐵廠裡面經常會倒出來一些鐵渣的廢料,我仔細觀察過有,除了部分地區比較光滑以外,鐵渣的廢料通常會有很多各種的小氣泡,事實上,鐵如果用來鑄造的話,難以避免的,就是他的氣泡無法消失,裡面的雜質含量過多,並且鑄造出來的鋼鐵的話,它的硬度,韌度是不夠的。

在子彈出膛的那一刻,火藥引燃,產生巨大的膛壓,此時此刻槍的槍管是要承受住這樣的壓力,但是槍管的厚度卻只有那麼厚,在這種情況之下,對於步槍的槍管他的韌性要求就特別高,不能夠炸膛。

很顯然,鑄鐵它的硬度可以達標,但是它的韌度,卻無法達標,如果強行的想要使用鑄鐵作為材料的話,那麼你的槍管的厚度就必須得增強,比如說我們在中國近代史上一種比較著名的槍叫老套筒,就是在引進德國人的生產設備的時候,他的槍管的那個材料一直不達標,所以最後沒辦法加厚了槍管,感覺就像在槍管上加了一個套子一樣,所以叫老套筒。

現在我們統一使用的方法叫做冷鍛,什麼意思呢?就是先找一個模型把槍管裡面的膛線什麼東西在上面先刻出來,然後再拿一塊兒槍管的材料,放在上面,然後通過機器不斷的鍛打。

如果真的按照問題主所說的那樣,一根槍管兒得使用鑽孔來照出來的話,那麼這個步槍的價格我們真的承受不起。

不過,鑽孔這個製作手法的話確實在軍事上有應用,比如說在弄一些火炮的炮管,一些比較精度要求高的炮管子的時候就可以用到鑽孔,比如說比較著名的德國的虎式坦克的坦克炮,還有豹式坦克的主炮,這些都是通過鑽孔工藝來達到的。

先找一塊兒材料裡面加入各種乾的微量元素,達到傳說中的炮鋼,接著將炮鋼用某種東西將它削到炮管的形狀,然後再拿鑽孔在裡面打孔,刻上膛線,如果稍有不慎,這個炮管就廢了,如此高昂的造價對於火炮而言,尤其是精度要求比較高的坦克炮而言是值得。


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槍支在射擊時,槍管內部要承受幾百兆怕的壓強,相當於幾千個大氣壓。也就是說,在槍管內部,每平方厘米要承受幾千公斤的壓力。我軍的小口徑步槍彈的膛壓大概在280-290兆帕之間,而北約的小口徑步槍彈的膛壓要達到350兆帕以上。

槍管如果去澆築的話,難免會造成很多砂眼、氣泡,這是不能被用作槍管的。壽命短且不說,還會有炸膛的危險。現在的槍管都是用高強度的特種鋼材,比較常見的有鉻鉬合金鋼,鉻鉬鋼抗高壓、耐高溫、淬火性加工性好。所以單從鋼材的性能來看,肯定就不可能是澆鑄。

做槍管需要的是無縫鋼管,要用鑽孔機在一段毛胚料(鋼棒)上進行鑽孔,內壁要做得非常光滑。鑽完孔還要做膛線,做膛線的方法有很多種,在以前有刮刀法、勾刀拉削法等等。

隨著技術的發展,現在做槍膛線普遍採用的方法是冷精鍛法(多為常溫下進行)。這種方法不需要專門的切削加工,簡單來說就是將鑽好的槍管套在刻有膛線的金屬桿上進行鍛壓,鍛壓之後槍管會變薄變長。這種方法對技術的要求比較高,也需要專業的精鍛機。但是槍管加工完膛線之後,內膛光滑整潔,膛線精度高,此外,槍管的壽命和槍的射擊精度也有所提高。


其實,現代的槍管也不是鑽出來的,槍管的加工工藝現在叫做冷鍛。

這是一種金屬成型工藝,一般是在室溫下對金屬進行鍛造,成型的時候金屬的溫度低於再結晶溫度的30%。

我們到一家槍械工廠看一下槍管是怎麼做出來的吧。

首先槍管所用的鋼材在加工前就是一條條的金屬棒,根據需要加工的槍管長度截取相應長度的金屬棒(長度遠遠小於槍管)

金屬棒截取完畢後,會放入鑽孔機中進行鑽孔。

這是槍管鑽孔的合金轉頭,圖片後面的三根金屬棒則是完整的鑽頭長度——總之很長。

這家工廠所採用的是一個立式的鑽孔機,注意卡鉗以下的部分才是槍管,現在可以直觀的看到這支槍管的長度其實很短。

鑽孔之後的槍管外壁很厚,內壁呈鏡面效果。

然後就是冷鍛工藝製作膛線了。

製作膛線的模胚,我們可以看到模胚上面左邊細右邊粗的模具。要製作膛線的槍管現套在最右邊,在彈簧的作用下模胚桿會逐漸向右移動。

細看模具胚上面的膛線。

槍管在機器的另外一側經過反覆敲打槍管的內壁就會逐漸的契合到模胚上面,逐漸的向外拉出模胚桿,在敲打過程中槍管開始延伸和變細。

這時候膛線就形成了。

按理論上說一根槍管到這裡加工就完全ok了冷鍛工藝到此結束。,但是由於這家工廠生產的是高精度狙擊步槍的槍管。後面還有其他工序:

圖片的工具是校準槍管的,實際上槍管的校準沒有必要利用激光等設備進行校準,有經驗的技師可以直接靠眼睛觀察來福線的變化就知道槍管需要調整的位置。

調整後對槍管進行切割減重。

最後對槍管進行石細打磨,這樣一根高精度的槍管就可以製作出來了。

由於冷鍛工藝的使用,槍管的強度要遠遠超過了鑄造和拉制槍管。目前也是一種較為普遍的槍管製造方式。相對於鑄造槍管冷鍛的槍管的強度更大,精密度更高——而且還更省時間。


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相信很多喜歡玩射擊遊戲的小夥伴都知道,槍管的鑄造工藝,是直接用鐵棒鑽出來的,可為什麼模型器具如此發達的今天,我們不直接灌鑄好槍管,而是要另外鑽孔呢?

其實,鑄造是人類掌握時間最久的加工工藝,已經有整整6000年的歷史了,鑄造主要是把金屬融化成液體,然後灌入固定磨具內,等待冷卻,就可以成型啦。

而鑽孔就好理解了,就是在成型的金屬上進行鑽孔,這樣看,是不是覺得鑄造槍管更好些呢?

在古代,槍管也都是被鑄造出來的,當時的人們也覺得鑄造是最好的方法,但是很快人們就發現,鑄造槍的槍管普遍偏厚,槍頭重,這在射擊時,會嚴重影響到槍的精準度。

而且鑄造工藝在冷卻時,非常容易產生氣泡,很難做到槍管內膛表面光滑,所以,古代的槍動不動就炸膛,也是這個原因。

到了現代,人們普遍採用鐵棒鑽孔的方式來造槍管,首先,鐵棒從內部擠壓,可以把槍管撐的更薄,而且撐大的槍管,內部會更平滑。

再來,也是因為現代造槍的材質有了新的變化,從過去的鐵變成了鋼,而原始的鑄造方式,也很難進行鋼的製造。

其實,造一把槍確實是個精細活,後期還有拉膛線、打磨、拋光等等,不要看這僅僅是一個槍管製造的革新,這其中蘊藏的,也是無數前人的經驗教訓。


要製造出槍管需要特定的材料和工藝,很明顯,何種材料何種工藝取決於槍管的用途。

槍管本身要有一定的強度和韌性,其次則要保證內表面的光滑以及特殊的紋路——比如說膛線。

說到強度和韌性,大家首先想到的是各種不同的材料,比如碳鋼、合金鋼、不鏽鋼、鋁合金等等,不同的材料自然有不同的性能。但從強度和韌性的角度來講,其實還能夠再往上一級走,即從材料的成型過程來看。

鑄造——將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應的鑄造空腔中,待其冷卻凝固後,以獲得零件或毛坯的方法。金屬從液態冷卻為固態,成為結晶,不同的金相結構會產生不同的材料性能,這就是熱處理的原理。單說鑄造,它是一種粗糙的結晶方式,鐵水在鑄模內不同區域冷卻速度不同,其晶體結構也有差異,導致其成品有殘餘應力、粗大枝晶。非常不適合用作直接的機械加工材料。

鑄造是煉鐵流程中,鐵水出來後的第一步——即連鑄平台,接下來會根據產品類型進行不同的工藝處理,如鍛、熱軋、冷軋,最後出來的就是板材、線材、棒材等等我們生活中常見的成品。

鍛造——利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產生塑性變形。在這個過程中,隨著鍛造比的增大,使內部孔隙壓合,鑄態粗大枝晶被打碎(金屬液——鑄態金屬——進行鍛造),鍛件的縱向和橫向力學性能均得到明顯提高。

近些年來,金屬冶煉行業的有很多新技術,如很多特種鍛造方法——熔模鑄造、消失模鑄造、離心鑄造,有些能夠達到非常高的尺寸精度和表面粗糙度;還有很多新材料,如球墨鑄鐵、各種鑄鋼。

因此,不能說什麼工藝方法是一成不變的。

也許未知年代的以後,槍管都是鍛造出來的呢,或許現在就有,誰知道呢。


槍管應該是無縫鋼管,說白了就是要求整個管體不能有縫和氣泡,並且硬度韌性達到一定的標準,否則開槍的時候會出現炸膛的危險。

炮管里的膛線是鏜出來的,膛線的作用一個是減少子彈和管體的摩擦,因為接觸面積減少了,摩擦力當然會小,這樣可以增加子彈離開槍口的速度以達到更遠的射程;

膛線的另一個作用是增加子彈旋轉,這樣彈頭在飛行過程中不止做近似自由落體運動同時還做旋轉運動,子彈在旋轉運動中根據空氣動力學原理是可以對子彈起到一定的輔助作用的,就是增加子彈的射程、速度。最終結果就是提高了槍械的射程和精度。

最後你還問為什麼不用鑄這個工藝,因為在鑄造過程會有氣泡的小裂隙這是不可避免的,這是鑄造工藝本身就的缺點。

當然有些人會抬杠問難道鑄造的就都有氣泡嗎,土槍土炮不就是鑄造的嗎?但是土槍土炮在使用中會經常出現炸膛。換句話說就是鑄造的槍管炮管的質量不穩定,就是鑄造的槍管炮管有炸膛的也有不炸膛的。這樣的話士兵就不願意使用,因為炸膛可能要死人的。

當然鑄造的槍管炮管肯定是有一些沒有氣泡的,質量是過關的,但是很少,換句話說就是成品率太低。

總得來說為什麼槍管炮管不用鑄造工藝,就是一個成品率太低,另一個就是成品質量不穩定。最終在槍管炮管製造工藝方面放棄鑄造工藝的原因。


直接鑄的方法不行的原因在於鑄造件表面容易有氣孔砂眼,粗糙不平影響質量。而且槍管看似簡單,內部卻有著膛線這樣的複雜結構,不是簡單鑄造能搞定的。

這是我國的早期54,鑄造套筒,這種水平的鑄造工藝做做粗笨外殼還可以,槍管內表面長這樣能想像嗎?如果真用它鑄槍管,那恐怕得內外一起削掉厚厚一層,還不一定能有均勻光滑。

實際上做槍管的工藝包含了鍛打,下料,切削, 鑽孔,擴孔,拉膛線,拋光等數個步驟。並不是簡單的鐵棒鑽孔。

原料不能是普通的鑄鐵,而是專用的高強度鋼材。鑄造鋼坯在鋼鐵廠鑄造之後鍛打成棒材,去除內部的氣孔,然後送到兵工廠後續加工。兵工廠收到鋼棒料之後切割成段,去除缺陷多的外皮,然後用深孔鑽在鋼棒中心打出通孔。這一通孔的直徑小於成品槍膛直徑,因為要在下一步的擴孔工序中將槍管擠壓擴大並將內壁擠壓光滑。擴孔後是拉膛線,這一步有很多傳統方法,可以用拉床直接切削內膛製造膛線,也可以用擠壓頭將內膛擠壓出膛線的形狀,還可以用帶有膛線的內模進行旋鍛加工。無論如何,做好膛線以後的槍管還需要打磨拋光內外表面,進行鍍鉻等表面處理,才能達到使用要求。

這樣加工出來的槍管,不僅內壁光潔,尺寸一致,膛線均勻,還具有極高的整體機械強度和表面硬度,適當的表面粗糙度和膛線深度纏距,才能充分起到控制子彈旋轉和射出方向,提高射擊精度的作用。


點此查看圖片摺疊原因

這個道理其實很簡單,因為鑄造的槍管強度不夠,承受不了膛壓。舉個例子,北約使用的5.56毫米SS109步槍彈的膛壓大概是380兆帕,我國的95式自動步槍5.8毫米子彈的膛壓大約285兆帕。對比一下,一個大氣壓大約是0.1兆帕,也就是說,步槍槍管內的膛壓都在2500個大氣壓以上,相當於每平方厘米承受2500公斤的力量。手槍的膛壓會略小一點,機槍略大一些,但總的來說,都不小。而且自動步槍、機槍之類的都需要連續發射,這就要求槍管在連續發射造成溫度上升的情況下仍然能保證強度穩定,這個要求是很高的。

鑄造工藝雖然是人類掌握歷史最久的金屬加工工藝,但本身是有一些缺點的。傳統的鑄造工藝存在的問題包括工藝相對複雜、流程較多、產品質量不穩定、產品內部存在缺陷等。這些問題會產生不少嚴重後果,比如槍管鑄造過程中如果產生氣泡,這個產品肯定就廢了;鑄造過程中的內應力不均也會造成槍管的強度下降;還有鑄造過程中不可避免的表面毛刺……這些問題輕則可能造成子彈射程和精度不穩定,重則可能造成炸膛,傷及使用者。

這些問題不是不能消除,隨著現代金屬與合金的結晶與凝固理論研究的深入和發展、各種凝固技術的不斷的出現和提高以及計算機技術的應用,高端鑄造技術已經發展成為液態凝固成型技術,能夠加工很多高端設備或者零部件,比如渦扇發動機和燃氣輪機的高溫合金單晶葉片基本都是通過液態凝固成型技術來加工的。然而,高端鑄造技術雖然可以解決傳統鑄造技術的缺陷,但成本也相應成為天價,想一想渦輪發動機的葉片……

即使是較為簡易的後期處理方式,比如軟化退火、淬火、正火、表面硬化等等,也同樣會造成成本上升,以及消耗更多的時間和人力物力,對於槍管這種大批量生產的低成本消耗型產品,自然不可能使用。

相比較而言,鍛造或者軋制出來的鋼棒整體性能穩定,加工流程相對簡單,成本也相對較低,自然成為首選。T


根據國際規定內直徑 低於20㎜的叫做槍,包含20㎜和以上內直徑的叫做炮。但槍進入到現代(1900年)之後除了「另類異端」的口徑之外,大規模生產的口徑就那麼幾種,最大的是蘇制14.5㎜、最小的也是蘇制5.45㎜,這樣細的內直徑嚴重的限制了槍管採用鑄造工藝進行製造。

我們都知道槍管是空心結構,在鑄型過程中要使用內芯,但是槍管內部是有膛線的,這就需要內芯的外形非常複雜,根本不可能採用一般砂型鑄造工藝只能使用精密鑄造方式,而鋼水特別是合金鋼液流動性很差、密度、溫度都很高,在澆鑄過程中很可能把內芯沖撒、溶毀…要是這樣槍管也就成了「死葫蘆」報廢了!並且鋼在液態狀態下和常溫狀態下密度是不一樣的,在冷卻過程中會出現內緊收縮現象,會破壞槍管的外形和直徑的尺寸,也會使槍管報廢。僅從這兩項工藝流程就已經限制了使用鑄造方式製造槍管的可能性,還有就是在鑄造過程中會出現夾渣、沙眼、氣孔收縮裂紋……等等鑄造缺陷,這當中有一個缺陷出現就會讓整根槍管報廢…所以,採用一般鑄造工藝和一般精密鑄造工藝根本製造不出來合格的槍管,唯有採用飛機發動機葉片那樣的精密真空鑄造工藝才行,可要是這樣槍管的製造效率會極慢、製造成本會極高!

鑄造工藝不能應用到槍管的製造,那麼現代槍管是怎麼製造出來的?

進入到1960年代中期普通步槍的槍管採用的是「冷鍛工藝」加工,也就是說使用鍛造錘敲打出來的,圖片上橙色箭頭→指的是冷鍛機的一個鎚頭,一共有四個;藍色箭頭→所指是槍管的管坯。

工藝流程大概是:將一節經過熱處理、表面凈整後的不鏽鋼槍管坯中心鑽一個孔洞→然後使用一根與槍膛線紋理一樣的內芯穿進鋼坯內,鋼坯的頭部夾在冷鍛機卡盤上→冷鍛機的四個鎚頭開始勻速敲打管坯,同時卡盤低速旋轉→不斷的敲打從粗變細會拉長管坯…最後得到一個合格的槍管。

精密冷鍛機是高級加工設備,沒有幾個國家可以製造出來,價格也很昂貴,需要幾百萬美元。

冷鍛加工槍管效率高、廢品率低,適宜於上百萬支生產量的普通槍型製造,但是冷鍛也有劣勢,就是四個重鎚頭在敲打管坯的時候(幾萬次),將鋼內部的分子(鋼的晶體)鏈都打斷了,分子鏈變短會降低鋼的強度,降低槍管的使用壽命,好在一般突擊步槍屬於大量消耗品,戰場損壞率很高,小口徑子彈的膛壓和發射葯所產生的高溫對冷鍛槍管影響不大…只要經受1萬發的子彈射擊量就可以了。

小口徑突擊步槍

和手槍的槍管可以冷鍛,但是大口徑重機槍和狙擊步槍的槍管製造還得採用深孔加工工藝來完成,因為重機槍口徑大,膛壓和發射葯能量對槍管的衝擊力也很大,槍管必須更結實才行,而狙擊步槍要求射擊更加精確,冷鍛出來的槍管線膛的誤差較大,不適合狙擊步槍的使用!

深孔加工工藝,也就是鏜床使用長桿拉刀將膛線一點點的「摳出來」,這種加工工藝從槍械進入到「來複線時代」就開始了。

大概其的加工方式:先將質量、尺寸合格槍管坯上鑽一個孔,然後管坯的一頭在卡盤上卡死,鏜床使用長桿拉刀在內部切削,將膛線的陽紋「摳出來」,圖片上橙色箭頭→就是拉刀的長桿、藍色箭頭→就是槍管坯,雖然拉刀採用硬質合金或者金屬陶瓷製造,但是與槍管這樣堅硬的合金鋼接觸幾分鐘溫度就會提高降低切削性能,還需要使用機加冷卻油進行降溫,圖片上深藍色的那個就是油嘴,不停的流出冷卻油給刀頭降溫。

深孔加工工藝製造槍管的效率很低,也許一天才能加工出來一根重機槍槍管,而且深孔加工是看不到內部情況的,這需要有經驗的高級技師去完成 ,就是這樣廢品率也是很高的!主要原因仍舊是槍管太細了、膛線太密集,稍有不慎整根槍管就報廢了,也正因為是加工困難狙擊步槍價格才昂貴,要不然為啥會出現「26式」這樣梗?但,深孔切削膛線並不損害鋼的內在質量,這樣的加工出來的槍管使用時間會很長,精度也大大高於冷鍛工藝製造出來的槍管。

從上面粗略的敘述了槍管的加工工藝,就會大概其的知道槍管製造並不簡單!而是相當複雜和有高技術含量的,目前世界上槍的種類、型號很多,但是可以製造槍的國家翻來覆去就那麼幾個,還都是有上百年重工業歷史和上百年工藝沉澱的國家,而大多數國家想要製造出來性能優良的槍械還需努力。

所以「輕武器不輕」是有道理的!


必須用深孔鑽打孔後,鉸孔,鏜線後

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