手枪材料与工艺

手枪的材料与工艺Materialandprocessofpistol吴之茂WuZhi-mao航天航空学院航23班SchoolofAerospace,TsinghuaUniversity,Beijing2012011570摘要手枪是目前世界上使用最广泛的武器之一，但是由于某些原因，大多数人对于手枪的结构、原理等不甚了解。在这里通过对手枪各部分材料和制造工艺的介绍大致说明手枪的一些基本情况。手枪的大部分构件在使用时都要承受高温和很强的冲击，为了保证足够的强度和耐热性、耐腐蚀性，大部分使用金属材料，约占90%左右。为了满足一些特殊的要求需要不同的金属材料，同样也需要不同的加工工艺。当然也有一些特殊情况，也会用到譬如铝合金、工程塑料等材料。AbstractPistolisoneofthemostwidelyusedweaponsintheworld.Butforsomereasons,mostpeopledon'tunderstandthestructureandprincipleofthepistol.Here,throughtheintroductionofmaterialsandmanufacturingprocessforvariouspartsofthepistol,wecanexplainsomethingofthepistol.Mostofthepartsofthegunareusedtowithstandhightemperatureandstrongimpact.Inordertoensureadequatestrengthandheatresistance,corrosionresistance,mostofthepistolsuseofmetalmaterials,about90%orso.Inordertomeetsomespecialrequirementsfordifferentmetalmaterials,alsoneeddifferentprocessingtechnology.Ofcourse,therearealsosomespecialcircumstances,suchasaluminumalloy,engineeringplasticsandothermaterialswillbeused.关键词：工程材料手枪金属材料制作工艺Keyword：EngineeringmaterialsPistolMetallic-materialsManufacturingtechnology正文手枪是单人使用的自卫武器，它能以其火力杀伤近距离内的目标，在各种各样的电影、军旅电视剧中经常出现，也被很多军事迷或者有一个军旅梦的人所喜爱。相较于其他的武器，手枪有其特殊的性质，短小轻便，携带安全，能应付突发情况等，一直被广泛使用，特别是被警察、特种兵等使用。但是由于一些原因，大多数人对手枪并不是特别了解，在本文中以手枪的材料和制作工艺为切入点介绍手枪的组成以及各组成部件的特点，从而对手枪有更进一步的了解。手枪的发射原理是通过撞针撞击子弹底部，引燃子弹底火，底火引爆子弹内部火药，产生的高压气体将子弹头弹出弹壳射向目标。各种不同型号的手枪有不同的射程，随着射程的变化，射击准确度也会有相应的变化。手枪主要由枪管、弹夹、弹匣、各类弹簧、套筒座、托弹板、击针等部分组成，具体如右图所示。下面将针对每部分从材料和制造工艺两部分做详细介绍。弹壳是枪弹上最重要的零件，发射时要承受火药气体压力和枪械自动机的力量，国内目前制造的56式步枪普通弹弹壳材料分为覆铜钢和深冲优质碳素钢的两种。覆铜钢生产工艺要简单一些，但是覆铜钢价格相对较贵，且都为板材，利用率比较低，不仅仍需消耗铜，而且很难回收再利用。采用深冲优质碳素钢棒材料的生产工艺虽复杂，且对模具和机床的要求比较高，但不用铜，材料廉价且利用率很高，经济性好。其加工需要用到枪弹生产中应用最广泛的一种工艺——“引伸加工”，生产不同形状和壁厚的零件，只要改变模具的形状和尺寸即可。在《工程材料》课本中还介绍到“H70”，也就是普通黄铜用来做弹壳的实例。枪管通常是以耐热不易变型的金属管打造而成。枪管材料一般使用50A或50BA。要求屈伏强度不低于553kgcm，抗张强度为80~1003kgcm，伸长率不小于8%，断面收缩率不小于40%，冲击击韧性不小于52/kgmcm，含硫化物≤2级、氧化物≤2级，二者之和≤3.5级。为保证具有良好的淬硬性和淬透性，要求晶粒度4~6级，且要求组织均匀，以保证良好的加工性能。枪管加工由弹膛的粗加工、精加工和手工光整三个工序（电解抛光可代替手工光整）来完成。弹夹，夹子弹用的长条夹，用来将子弹成排夹住，以便压入弹匣、弹仓，多由金属制成，是一种装弹辅助工具。现在主流弹匣体是用铁合金皮压制而成的，但也有使用工程塑料制成的，其四周较薄，通常在表面有加强筋来增加结构强度。手枪的弹簧有三种，复进簧（就是枪管外面的弹簧）、托弹簧（弹匣中的弹簧）和击针簧（击针上的弹簧）。手枪弹簧由弹簧钢生产而成，生产工艺有两种。一种是螺旋拉伸弹簧：卷制、去应力退火、钩环制作、（切尾）、去应力退火、立定处理、检验、表面防腐处理、包装；另一种是螺旋扭转弹簧：卷制、去应力退火、扭臂制作、切尾、去应力退火、立定处理、检验、表面防腐处理、包装。套筒座首选用的材料是HT250，为灰铸铁。灰铸铁铸件的壁厚不应太薄，边角处应适当加厚，要求满足承受较高应力的要求，防止出现白口组织使该处既硬又难于加工。此零件用于支承,只要求能够承受抗压即可，选择材料HT250可以满足要求。也可采用铝制，但套筒用铝的只能是威力很小的手枪。托弹板镁合金半固态挤压成形：采用应变诱导熔化激活法（SIMA法）制备镁合金半固态坯料，再应用等温挤压成形技术．对复杂形状的镁合金托弹板进行了半固态精密挤压成形试验研究；确定了半固态坯料制备、重熔加热和等温挤压成形等工艺过程中的坯料尺寸、加热温度、加热时间及成形速度等工艺参数，设计制造了等温挤压成形模具。击针在枪械射击过程中,击针撞击底火时,承受较大的撞击力和冲击性的弯矩,还要受到火药燃气的腐蚀作用。所以对击针材料的要求较高，一般都选用机械性能好的结构钢铸造而成。击针材料一般选用优质合金钢铸造而成。有50A,30CrNi3A,25CrNiWA,30CrMnMoTiA,30CrMnSiA等几种,通常调质到HRC39-50之间.理论上优质中碳合金钢都可以用做击针材料。上面已经比较详细得介绍了手枪的基本组成和各个部件的材料和制造工艺，但是随着人们的认知和实践，有很多新兴手枪的材料并不一定符合上面的介绍，下面我们就介绍几款世界名枪所采用的特殊材料。意大利伯莱塔92F型手枪（美军中重新命名为M9手枪），该枪的握把全由铝合金制成，减轻了重量，铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢，铝合金又可分为成型铝合金和铸造铝合金，而在92F中使用的是铸造铝合金，所使用的成型工艺为压铸成型工艺：将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。奥地利格洛克17型手枪大量采用工程塑料，是当今世界上采用塑料件最多的手枪，如套筒座、弹匣体、托弹板、发射机座、复进簧导杆、前后瞄准器、扳机、抛壳挺顶杆及发射机座销等，这些塑料件基本由聚甲醛制成，使手枪质量显著地减小到620g，如此一来，不仅使手枪的造价低廉、手感好，而且重量也有了突破性减轻。通过以上的介绍，对手枪各部分所使用的材料以及制造工艺都有了大致的了解。然只是一个比较简单的介绍，根据手枪的具体使用条件、使用人员，现在已经发展了上百种不同型号的手枪，其中所使用的材料也是千差万别，有我们所熟悉的合金钢、碳钢、铸铁，还有很多复合材料、高分子材料，甚至一些稀有金属材料，太空材料和我们没有接触过的特种材料。不同材料所对应的制造工艺更是千差万别，这里不再赘述。后记一、为什么选择“手枪”作为论文的主角？正如我们所知道的，在国内，“手枪”是一个比较敏感的话题，正因为其特殊性，所以很少可以有涉及到手枪材料和制造的文章；但同时“手枪”又是一个生活中比较常见的东西，无论是国内外警匪片还是最近热播的抗日电视剧，“手枪”都是一个重要的角色。所以接着这个机会查了一些资料，对手枪的部件材料和制造工艺做了一个比较系统的介绍。二、通过文献调研和自己的理解，在这篇小文章中得到了什么？首先在这篇小论文中出现了很多我们目前正在学习的金属材料。包括制作套筒座首选的材料是HT250；包括各类弹簧钢、黄铜H70、各类优质合金钢、铝合金、工程塑料；还有很多我们熟悉或者不太熟悉的制造工艺。通过这篇小论文，对于材料的性能和使用以及制造工艺有了更深一步的了解，也对一些比较先进的制造工艺有了一定的认识，我觉得这就是这篇小论文最主要的收获。参考文献：1、PPT讲稿《手枪材料与工艺》王茹薇2、《世界名枪--意大利伯莱塔92F型手枪》3、《工程材料》第五版朱张校姚可夫