武器故障诊断案例分析

武器故障诊断案例分析王歌815101010012一、1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题；案例介绍二、1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题；三、1955年式120毫米追击炮杀伤爆破榴弹爆炸不完全问题。1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•问题概况某厂生产的71式100毫米追击炮杀爆榴弹，从71年设计定型和74年补充设计定型的7年多的时间里，精度交验试验中出现过8发近弹，安定性试验出现过2发(其中1发是摸底试验时出现的)。每次出现近弹后，军厂双方都十分重视，成立了专门寻找近弹原因小组。1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•近弹问题列表：序号年份批号试验项目近弹发数近弹其余9发备注（m/s)(m)(m/s)(m)173年92批精度试验1241.84604249.14837273年94批1250.24652248.34855有2发初速为234，273.3m/秒374年78批1249.64690249.94954=0.50m/s，偏近264m475年78批1247.14636248.54884=0.88m/s，偏近248m575年81批248.545822494788=0.92/s，偏近206m675年89批1249.146832514906=0.67/s，偏近223m776年21批l250.44635250.2488=0.49/s偏近246m877年7批146324841偏近209m977年安定性摸底试验147645521偏近757m0VmX0VmX000001971年式100毫米迫击炮稀土铸铁杀伤爆破榴弹1引信2弹体3炸药4尾管5基本药管6附加药包7尾翅榴弹近弹问题故障树近弹问题靶场试验条件内在因素外在因素工艺、工装问题产品设计本身原因炮手操作问题气象原因弹体弹尾检验问题结构设计材料选择1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•原因分析1)靶场试验条件方面：①弹体填砂、全弹的重量、中心位置、尾翅分布情况都在合格范围内②试验时发射装药、试验后的单发初速、平均初速、初速或然误差等均符合要求③试验时的气象条件(气温、气压、风速等)都正常。炮手的操作未发现问题结论：近弹不是由于射击条件和炮手操作造成1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•原因分析2)工艺、工装方面①弹体铸造②弹体加工③弹尾加工④弹体加工后的检验弹体铸造•装箱松、振动次数不够，造成涨箱；•芯管不直，水口圈吃砂量不均等造成壁厚差大；•合箱时专门错箱，造成了弹体定心部壁厚差大，上下弧不同心；•托砂板垫砂和合箱时垫砂，造成上下弧不同心和弓形弹等。•不同心和弓形弹用现有的检验量具无法检验出来；弹体加工•弹体加工使用上下弧定位，弹体加工中使用活动中心架，增加了弹体各部位的摆差；钻头钝，进给量大，造成了弹体尾孔的歪斜。•弹体本身的不同心或弓形弹。•弹体加工后不进行检验，疵病的弹体被掩盖起来。结论：弹体加工是产生近弹的主要因素之一。弹尾加工•弹尾加工在生产过程中翅片易变形，如果管理不严，有问题的弹尾漏检后可能影响散布精度。弹体加工后的检验•弹体有些部位没有检验要求，有的部位检测值不真实。用四轮仪检查和圆筒仪检查数值相差太大，如用四轮仪检查尾摆差为0.15毫米，而用圆筒仪检查却为1.6毫米，现用的四轮仪反映出来的数值不是真实值(由四轮仪的定位所决定的)。结论：弹体加工后检验不准确也是产生近弹的主要因素之一。1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•原因分析3)产品设计方面①产品有些部位无法检验，有些应该检验的部位没有规定检验。如上述的不同轴，弓形弹等就是这个问题；②尾翅片的刚度不足。该弹尾翅片是用厚2±0.15毫米的25号优质钢板冲制而成的，容易变形；③在生产工序中，没有对尾翅的检验和校正。结论：尾翅片变形超过规定要求，也是产生近弹的重要原因之一。1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•原因分析4)射击试验情况序号试验条件试验数量试验结果组数发数射击精度不合格组数近弹发数1正常批中挑选壁厚差大、摆差大、弹体尾平面歪的弹体，配合格弹尾10100212距口部平面90mm处壁厚差超过2mm以上的弹体，配合格弹尾1010013从近弹批中挑选定心部壁厚差50mm大于1.8mm.，距药室底处壁厚差大于2.1mm.，摆差大于0.6mm.弹尾平面锉修过的弹体配合格弹尾5757014摆差大的弹体配尾翼片歪斜1mm以上的弹尾，25发，与合格弹35发作交叉射击。66021971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•原因分析4)射击试验情况①弹体各部位壁厚差大，则纵向精度误差增大，射程下降;②弹休尾部平面马蹄形，用专用车床修理，对精度影向不大，锉修对精度影响较大；③尾翼片变形超差不大时，对精度影向不大，尾翼片变形较大时，对精度影响较大；1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•原因分析4)射击试验情况④弹体不同心，弓形弹，全弹不同轴，而用现行的检测仪器又不能准确反映出来，可能产生近弹;⑤尾翼片变形过大，壁厚差过大，摆差大等综合因素的存在也可能造成近弹;⑥单一的疵病存在，在不太严重时，可以造成射程下降或精度不合格。1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•解决措施1)弹体定心部壁厚差暂控为2mm；2)下弧距药室底平面50mm处，壁厚差控制为2.1mm；3)弹体尾平面马蹄形可以在车床上返修，严禁锉修；4)弹体加工工序中，装夹弹体由活动中心架改为固定中心架，以减小弹体各部位摆差；1971年式100毫米追击炮杀伤爆破榴弹近弹问题•解决措施5)弹体在铸造中要防止涨箱、错箱等不符合工艺的现象出观，提高弹体铸造质量；6)从设计上对尾翼片刚度进行改进，并在散弹装箱前，增加尾翼检验；7)用圆筒仪检查全弹和弹体各部误差。1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题•问题概况1985年5月，某弹厂对V68炉毛坯进行进厂验收时，发现机械性能与硬度值反常，HB=4.1，δs=41.5kg/mm2；HB=4.3，δs=43.5kg/mm2。因此做了机械性能抽查，其试验结果如下表。1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题•问题概况试验结果试样号HB(mm)δs（kg/mm2）Ψ(%)备注5-14.335.52.55-24.135.5基标外拉断10-14.3361210-24.335.515注：100加榴弹产品图规定：δs≥34公斤/毫米2；Ψ≥15%。厂控指标为δs≥36公斤/毫米2，Ψ≥15%。1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹1引信2炸药3弹体4上弹带5下弹带6紧塞盖7除铜剂8护膛衬纸9发射药10传火药包11药筒12底火1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题•原因分析1）5号试棒断口处无明显缩颈，并且在5号毛坯的两根拉伸后的试棒上发现多处有明显的宏观细裂纹。经厂理化室金相分析，初步结论是：5号毛坯试样晶粒粗大(一级)，有过热魏氏体组织。1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题•原因分析2）将2发毛坯的残余样品送五二研究所进行金相分析，结论是无过烧现象，但机械性能低于两厂商定的内控指标。｛五二所两次分析结果之所以不同，是由于在伺一个毛坯上取样部位不同所致｝1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题•原因分析3）结论：该样品性能不合格，是由过烧造成的；从断口分析证明，既有过烧，也有过热；发生沿晶界开裂，晶界有熔化钢球和熔化自由表面，有从熔融状态冷却过程中析出的树枝状MnS；金相检查发现晶粒大于I级；三角晶界有熔化孔洞和裂纹。1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题•原因分析4）故障发生的情况：147101325811143691215I进料IIIII出料注：(1)I、Ⅱ、Ⅲ表示炉眼顺序；(2)1、2、3、15为炉料在炉中加料和出料的顺序，也可称料位。1944年式100毫米加农炮杀伤爆破榴弹弹体毛坯过烧问题•采取措施1)毛坯经粗车后，100%用超声波技术测定毛坯的晶粒度；2)弹体收口后100%进行整体正火处理；3)经硬度检查和机械性能试验合格后，从该炉中抽料做了强装药强度射击试验；4）加强了对操作工人的责任心教育和业务训练；加强了生产管理；严格贯彻执行隔离废品打字头的制度，杜绝混料现象100%用超声波技术测定毛坯法原理：超声波是频率大于20hz的声波，超声波在介质中传播时，能量要衰减，衰减的大小，取决于介质对超声波的扩散，散射和吸收程度的大小。其中声波的扩散是与传播距离有关的能量损失；声波的吸收是与介质的导热性，粘滞性及弹性滞后有关的能量损失，在介质的宏观尺寸，介质的性质不变的情况下，介质组织的晶粒度的大小对上述两种能量损失可以认为没有显著影响；而散射是在各向异性的不均匀金属结晶组织内或在粗大晶粒的界面上产生的，当晶粒直径与波长的比值大于1/10时，散射使超声波能量的衰减显著增加，而比值在1/100、1/10时，散射损失的能量较少。100%用超声波技术测定毛坯法方法介绍：•选用纵波单探头对弹体的前定心部.弹带部和弹底部位置进行探测，由超声波示波器上反射波的次数多少来确定被测弹体的晶粒度。超声波工作频率的选择是以鉴别晶粒度高于3级的粗大晶粒为依据的。其计算式如下：式中：f--超声波频率；CL--声波在钢介质中传播速度；λ--超声波的波长，取=l0d(d为所需鉴别晶粒度的晶粒平均直径)。下图为金相分析和超声波分析发的对比。LCf1955年式120毫米追击炮杀伤爆破榴弹爆炸不完全问题•问题概况1982年3月31日，某厂在交验20批装药安定性租爆炸完全性试验时(共10发弹)，第7发发生爆炸不完全。同年4月20日，在验收外贸第24批时，第6发弹发生爆炸不完全问题。1955年式120毫米迫击炮钢性铸铁杀伤爆破榴弹1引信2传爆管壳3纸垫圈4药柱5炸药6弹体7尾管8附加药包9基本药管10尾翅1955年式120毫米追击炮杀伤爆破榴弹爆炸不完全问题•原因分析1)引信方面可能造成爆炸不完全的因素（迫-4引信)：•(1)起爆药柱药量少；•(2)起爆药柱受潮；•(3)起爆药柱密度过大；•(4)引信传爆管壳壁厚超图定上限。结论：由于在搜集爆炸不完全弹体破片时，未发现引信大的破片和传爆药柱方面的残迹，基本可以否定。1955年式120毫米追击炮杀伤爆破榴弹爆炸不完全问题•原因分析2)弹体所装炸药和传爆药柱方面的可能因素：•(1)弹体装药，(梯萘-50)混制不均，二硝基萘成份过多(50%)；•(2)弹体装药：受潮；•(3)弹体装药中混入了钝感杂质(如橡皮、布条、棉纱、木块等)；•(4)传爆药柱压制生产中混入了同上杂质；•(5)传爆药柱爱潮；•(6)弹体装药面上和传爆药柱面上有炮弹油。1955年式120毫米追击炮杀伤爆破榴弹爆炸不完全问题•原因分析3)炮弹传爆装置方面的可能因素：•(1)传爆药柱装配歪斜，使爆轰波传递偏离炮弹弹体药柱中心线，造成不对称作递，引起传爆力不够。当时检查发现因操作工人未能严格按照生产工艺规定进行装配，传爆药柱歪斜的较多；•(2)传爆管内腔底部与传爆药柱之间粘合剂厚，影响爆轰波传递；•(3)传爆药柱药面深(大于图定47-49毫米)，使引信传爆管底面与传爆药柱表面间隙大，爆轰波经过空气介质时损耗了引爆能量；1955年式120毫米追击炮杀伤爆破榴弹爆炸不完全问题•原因分析3)炮弹传爆装置方面的可能因素：•(4)弹体装药药面深(大于图定68-70毫米)使传爆管底平面与弹体药面间隙增大，引起传爆力不足；•(5)传爆药柱密度大(1.60克/厘米2)梯恩梯药柱被压实；•(6)传爆管底厚(大于图定上限5.5毫米，经工序抽查传爆管底厚在4.2-5.5毫米之间偏上限。约占抽查总数的90%，5.7毫米的2件)，因传爆管底厚，消耗了爆轰波的能量。•(7)传爆管壁厚差大(图定2.5毫米，实测发现有2件达到4.4毫米)，使爆轰波偏向弹体内腔一侧传递，造成起爆力不足。1955年式120毫米追击炮杀伤爆破榴弹爆炸不完全问题•原因分析4)弹体内腔