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提高85式12.7mm高射机枪综合质量的有效措施

作者: 覃希治 夏再来

  武器设计定型后,其性能的优劣与生产加工环节密切相关。85式12.7mm高射机枪已有20余年的生产历史,加工制造中的每一次进步、每一次严格把关都会促动武器内在性能的提升……
  
  1985年式12.7mm高射机枪是在我国自主研发的1977年式12.7mm高射机枪的基础上,根据部队反馈进一步改进研制的产品。当时部队根据使用77式高射机枪的意见,提出将全枪质量降至40kg左右,以装备步兵营和摩托化连。湖南资江机器厂根据下达的战技指标,继续加强技术攻关,于1985年研制成功。85式高射机枪的全枪质量仅为39.5kg,比77式高射机枪减轻了30%,比54式高射机枪减轻了57%,即使在今天看来,这也是一个了不起的成绩。85式高射机枪采用独特的气吹式导气原理(在M16步枪导气结构的基础上改进而成),性能稳定,故障率低,结构紧凑,勤务性好,装备部队后评价较高,并荣获国家科技进步二等奖。在20多年的生产中,工厂一直不断地对产品进行完善,本文介绍该厂在加工生产环节中探索出的一些提高该枪综合质量的措施。
  
  提高弹链加工质量
  
  供弹可靠是正常发挥武器性能的重要保证。对于高射机枪而言,弹链虽然看上去不起眼,但是其质量的好坏却至关重要。过去54式、77式高射机枪的弹链制造都是采用老式的油平炉淬火加热,为了防止产品氧化脱碳,弹链装箱后要用细木炭颗粒和锯木屑保护加热。但这样淬火、退火后的弹链往往表面不够光滑,使用一段时间后表面的氧化层会有脱落现象,导致弹链的疲劳强度降低,提前寿终。为了避免形成氧化层,在原有工艺的基础上只能加长弹链淬火后的滚光时间和氧化前的酸洗时间,然而弹链在含氢的溶液中长时间加热,也会导致脆化断裂。
  
  为了从根本上解决上述问题,工厂自力更生研制出一条淬火-清洗-回火自动化生产线,利用工业酒精高温裂化后生成的气体淬火加热,这样生产出的零件表面光亮,无氧化、脱碳现象,且弹链回火后硬度均匀。弹链生产工序的改进,使生产效益相比旧工艺提高了10倍以上。
  
  85式高射机枪弹链
  
  严把热处理质量关
  
  热处理是影响零件质量的关键环节之一。同样一种材料,使用不同的热处理设备,或者选用不同的热处理规范(如改变参数),都会对零件的性能、寿命产生影响。如高射机枪的击针件,在一次寿命射击试验中连续发现两件寿命不合格,经理化分析发现,是由零件表面脱碳层引起的。事后检查原热处理工艺执行情况时,发现操作者没有严格执行工艺流程,在零件淬火加热时没有严格密封保护,导致脱碳层厚度达到0.08~0.09mm。由于该零件淬火后硬度合格,因而混入了合格品之中,但是射击时因脱碳降低了零件的疲劳强度,导致击针达不到规定的寿命要求。经过这次教训,工厂加强了零件在淬火加热时的防氧化、脱碳措施,将制造出的零件用密封罐封装,采用干燥颗粒状木炭加少量碳酸钠进行保护,并在验收程序中增加了检查脱碳层的程序,每次首炉热处理时,都要抽取零件进行脱碳层、金相组织和硬度等检查,合格后方允许成批生产。
  
  淬火是热处理的一个重要环节。经验证明,枪械零件要慎用水溶液作淬火剂,以减少和杜绝产生淬火裂纹的危险性。1950年代初,援华的苏联热处理专家在重庆某厂的一次热处理学术报告会上,曾严肃提出:“军品零件不允许用水淬火”。国内工厂在编制热处理工艺规则时,也都严格遵守这一原则。但85式高射机枪生产前期,个别人员经验不足,选材不当,采用了三硝水溶液作淬火剂,由于三硝水溶液比油的冷却速度快,结果导致28%的零件淬火后产生了淬火裂纹。工厂随后严把质量关,采用45钢加工零件,将水淬改为油淬,从而从根本上杜绝了裂纹的产生。
  
  水淬导致的零件裂纹
  
  提高枪管寿命
  
  枪管寿命问题是速射型武器在科研生产中面临的一大难题。我国生产的7.62mm重机枪、12.7mm高射机枪以及14.5mm高射机枪都一度出现过枪管初速下降率超标、线膛烧蚀严重等问题,不少研究所、工厂对产品进行材料、生产工艺的攻关和改进,基本上收到很好的效果。实践证明,影响枪管寿命的主要因素是枪管基体金属的硬度和镀铬层的质量,两者匹配合理,枪管寿命才能达到最佳。
  
  85式12.7mm高射机枪由于枪管质量轻,厚度薄,射击时膛内温度高达650~700°C,在前期生产阶段也发现过寿命不够稳定的现象。工厂在不改变原材料的情况下,改进了枪管毛坯加热设备,使枪管加热更加均匀。另外增加淬火冷却速度,提高钢材的淬硬性和淬透性。如果枪管基体硬度不够,在弹头高速旋转挤压的作用下,枪管内膛镀铬层将会因基体金属的变形而提前脱落,从而导致内膛烧蚀加剧,内径扩大,最终导致初速下降超标。为此,工厂采取了以下措施:一是更新枪管调质设备,调整了调质工艺参数,使枪管基体硬度提高,促使基体组织能更有效地支撑镀铬层,从而延缓铬层脱落的时间;二是进一步优化镀铬参数,使得镀铬层与基体金属结合得更为牢固。采取以上有效措施最终保证了枪管的使用寿命达到要求。
  
  寿命不合格枪管,距枪口695mm有11处脱铬
  
  枪管寿终后,铬层扩展、断裂脱落及基体金属烧蚀情况
  
  寿命合格枪管,基本没有脱铬现象
  
  寿命不合格枪管,距枪口700mm处线膛烧蚀形貌
  
  消除零件应力
  
  由于加工工艺的限制,特别是在零件加工精度和表面粗糙度上,国产枪械的表现普遍都是“心有余而力不足”。而对于某些关键部位的运动件,恰恰会因为加工精度达不到要求而产生应力集中,最终提前破损。85式高射机枪的机头体也遇到过这种情况。在一个半径仅为1.5mm的圆弧拐角处,由于圆滑度和表面光洁度没有达标,在射击过程中产生应力集中,最后提前破损。工厂吸取经验教训,对于类似零件的这些“死角”部位要求严格加工,确保细节之处的质量,从而消除了机加工带来的质量隐患。
  
  机头体的半径为1.5mm的圆弧拐角处因加工表面不合格而破损
  
  结语
  
  85式12.7mm高射机枪服役已经20多年,但其潜力尚未完全开发,还能扩大用途,比如可以列装到坦克或装甲车上。
  
  从制造工艺来看,也还有进一步提高的余地。如枪管镀铬前在内膛进行一次软氮化处理,提高基体金属的热强性;在内膛上先镀一层软铬,再镀一层硬铬,以减少铬层原始裂纹的产生,推迟烧蚀的进程;采用复合热处理技术,使内膛的金相组织具有良好的热硬性和抗烧蚀性,而外层金相组织具有更好的韧性,这样也能进一步提高枪管的使用寿命;为进一步减轻全枪质量,还可以选用一些轻质材料代替现有钢材,在冷加工上加强铆、焊等工艺和无切削、少切削工艺,提高加工工艺性和经济效益。
  


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