大口径炮弹焊接钢药筒的优越性在哪里？

本文实名发表在《兵器》2015年第6期上，以下是正文：

   近来，国内权威媒体公开批露，我国是世界上唯一一个掌握了大口径炮弹钢药筒的焊接生产技术，并实现了大批量工业生产的国家。那么，大口径炮弹为何要用钢材制造药筒？焊接钢药筒的优越性又在哪里呢？

    黄铜药筒的性能优势

   药筒的主要作用，是容纳发射药，密闭燃气。大口径炮弹由于弹丸重，为达到一定初速，需要的发射药很多，相应的膛压很高。这就要求药筒材质一方面要有足够的机械强度，能承受得住高温高压燃气的猛烈冲击，另一方面又要有一定的延展性，能在受热膨胀时恰到好处地与炮闩密贴，阻止高温高压燃气从炮闩处泄露，使之只能推动弹丸在炮管里运动，从而尽可能提高发射药的利用效率。

   实践表明，黄铜是制作药筒的最理想材料。药筒在生产过程中，需要经过多道拉伸、挤压工序。黄铜的延展性好，加工方便，成品率高；由于弹性好，炮弹发射出镗后，铜药筒能迅速恢复原尺寸，方便抽壳。而钢药筒在发射后，往往会明显膨胀，抽壳比较费劲。因此在故障率方面，铜药筒有优势。和钢材相比，铜更耐腐蚀，有利于长期储存。

   拉深药筒的工艺局限

   黄铜药筒的制造，主要通过大型压力机多次深拉伸工艺，将铜饼逐渐拉伸成符合要求的形状。每拉伸一次，半成品药筒就必须先退火，再用弱酸酸洗一次。退火和酸洗工序，都耗时较长，劳动生产率很低。而且炮弹的口径越大，药筒越长，所需的深拉伸工序就越多，需要的工装设备就越多，生产效率就越低。此外，制造药筒用的大型压力机，不仅造价不菲，而且耗能非常可观。一般大型弹药厂，都必须自建动力车间。

现代战争中弹药消耗量巨大。因为深拉伸工艺的这些局限，若想大幅提高大口径炮弹药筒产量，就只能多建生产线。其消耗的资源，也不是小国所能承受得起的。1979年的对越自卫还击战仅历时一个月，我军储备的大口径炮弹便已告急。为满足前线急需，我国相关兵工企业全体动员，超负荷运转，虽然最终还是完成了应急生产任务，但由此暴露的问题，促使我国加快了替代工艺的研究步伐。

焊接钢药筒的优势

大口径炮弹药筒用钢材制造，并非我国首创。二战时期，美国尽管资源丰富，工业能力超群，但仍然遇到了战时铜材供应不足的问题。因此，美国率先研制成功了深冲钢，用它来制造部分大口径药筒，有效缓解了铜材的供应压力。钢材的机械强度远胜黄铜，而延伸性又远不及后者。因此用深冲钢来制造大口径药筒，需要更高规格的压力机，以及更多道的拉伸工序，因此其生产效率不升反降，产品的耗能也有所增加。

铜的应用非常广泛，是一种极为重要的战略资源。我国是个贫铜国，铜材的对外依存度很高。战时消耗的子弹炮弹数额惊人，若弹壳药筒都用铜材制造，国家很难负担得起。因此早在五十年代，我国就开始着手钢材代铜材的研究工作，很快实现了用覆铜钢、涂漆钢替代铜材制造子弹壳。1967年，我国研制成功了85炮药筒的钢板焊接制造工艺。这种工艺无需贵重而又耗能巨大的压力机，只需要用卷板机、矫直机、直缝焊机、环缝焊机、中频退火设备、焊缝碾压设备，就能将中低碳钢薄板卷制成药筒。不仅节约了宝贵的铜材，能耗只有冲压药筒的几十分之一，而且投资大大降低，建设周期大大缩短，战时动员相当方便。

焊接钢药筒的关键技术，在于通过碾压工艺，使得焊缝的铸造组织转变成锻造组织，强度大幅度提高，跟母材趋于一致。经过碾压和中频退火，低碳钢药筒焊缝的抗拉强度可达到1400MPa，延伸率达到8%，属于典型的冷作硬化效应。曾有一批用焊接工艺制造的85高炮榴弹钢药筒，在洞库中储存15后抽检，发火率达100%。

采用深拉伸工艺制造药筒，不仅生产费事，而且模具磨损后，会导致药筒成品尺寸发生变化，造成炮弹散布面积增大。焊接钢药筒则不同，薄钢板厚度误差是微米级的，因此同等情况下，炮弹射击精度大为提高。

从八十年代开始，我国生产的大口径钢制焊接药筒大批量出口国外，经受了实战考验，证明其性能完全符合要求。

目前，大口径炮弹钢药筒的焊接工艺，为我国独有。德国为了解决铜药筒存在的问题，利用G11无壳步枪的研究成果，率先研发了模块化装药。我国目前也掌握了这一技术。

模块化装药虽然省却了药筒，但是它不仅价格高昂，而且在安全性、持续射速和射弹散布方面都有所不足。在持续发射的情况下，炮镗温度急剧升高，模块化装药的爆燃速度可能发生变化，影响射弹散布。如果炮镗温度过高，模块化装药有可能没等关炮闩就自燃了，严重的甚至还能引发炸镗。所以实际使用时，模块化装药对射速有严格规定。反观钢制焊接药筒，由于它的存在，将发射药和炮镗隔开，安全性上要好很多。

因此，我国在新近研发的PLZ52自行火炮上，炮闩采用了兼容设计：即如有需要，经过改装，可以使用模块化装药；但目前仍以使用钢制焊接药筒为主。毕竟，钢制焊接药筒不仅更为安全，而且要比模块化装药便宜许多。