本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)槍炮身管液壓外自緊的裝置和方法，屬于武器研制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前自緊身管已經(jīng)成為高膛壓火炮的標(biāo)準(zhǔn)配置，部分槍械的槍管也采用自緊身管。自緊身管相對單筒身管有很多優(yōu)點(diǎn)：包括提高身管強(qiáng)度、減輕身管重量、降低身管材料等級、提高身管疲勞壽命等。

目前的自緊方法均是在身管內(nèi)膛施加高壓，使得身管壁局部或者全部發(fā)生塑性變形，高壓撤除后，在身管內(nèi)壁形成殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力可以使身管承受更高的內(nèi)壓，也即提高了身管的強(qiáng)度。

常用的自緊工藝包括液壓自緊、機(jī)械自緊以及爆炸自緊。這三種工藝均基于制造時(shí)內(nèi)膛施加高壓這一原理，稱之為身管內(nèi)自緊方法。這三種工藝均基于制造時(shí)內(nèi)膛施加高壓的原理，方法單一，無法從外部觀察，檢測設(shè)備的安裝十分困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用在槍炮身管外部施加高壓實(shí)現(xiàn)身管自緊的裝置和方法，拓展了實(shí)現(xiàn)身管自緊的技術(shù)途徑。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種槍炮身管液壓外自緊裝置，其包括罐體，所述罐體兩端均設(shè)置有固定孔，所述固定孔內(nèi)設(shè)置有端蓋；所述端蓋包括與固定孔內(nèi)壁通過螺紋連接的連接筒、對稱設(shè)置在連接筒內(nèi)外兩端的內(nèi)擋環(huán)和外擋環(huán)；所述連接筒內(nèi)壁通過螺紋連接有緊固螺環(huán)，所述緊固螺環(huán)和內(nèi)擋環(huán)之間設(shè)置有第一密封圈；所述固定孔內(nèi)端設(shè)置有密封槽，所述密封槽內(nèi)設(shè)置有第二密封圈，所述罐體上設(shè)置有進(jìn)液口，所述進(jìn)液口通過進(jìn)液管道連通液壓泵，所述進(jìn)液管道上設(shè)置有壓力控制閥。

進(jìn)一步的，其還包括液體儲(chǔ)罐；所述罐體上設(shè)置有出液口，所述液體儲(chǔ)罐通過回液管道與出液口連通；液體儲(chǔ)罐通過連接管道與液壓泵連通；所述回液管道上設(shè)置有泄壓閥。

進(jìn)一步的，所述第一密封圈和第二密封圈選用金屬密封圈或碳化硅密封圈。

進(jìn)一步的，所述罐體外設(shè)置有用于測量罐體內(nèi)部壓力的壓力表。

一種利用上述裝置對槍炮身管進(jìn)行外自緊的方法，包括如下步驟：

a)在槍炮身管毛坯的端部沿外壁切削出長度為5～10cm的拉伸段；拉伸段的半徑小于槍炮身管毛坯半徑3～5mm；

b)將槍炮身管毛坯置于罐體中，拉伸段伸出罐體兩端；

c)液壓泵通過進(jìn)液管道通過進(jìn)液口向罐體內(nèi)通入自緊液體，壓力控制閥控制罐內(nèi)壓力為200～800mpa，保壓20～40min；

d)保壓結(jié)束后排出自緊液體泄壓，切除拉伸段，完成自緊。

方法中，所述步驟b)中，拉伸段與槍炮身管毛坯之間形成的凸臺(tái)卡置在密封槽內(nèi)的密封圈內(nèi)，實(shí)現(xiàn)密封。

方法中，所述步驟c)中，所述自緊液體包括如下重量份的組分：0.5～1.5份的水、1.5～3份的乙二醇、0.5～1.5份的煤油和0.3～1份的變壓器油。

優(yōu)選的，所述步驟c)中，所述自緊液體包括如下重量份的組分：1份的水、2份的乙二醇、1份的煤油和0.5份的變壓器油。

方法中，所述步驟c)中，所述罐內(nèi)壓力通過公式(a)進(jìn)行計(jì)算：

公式(a)中，p-自緊壓強(qiáng)；r1-身管毛坯內(nèi)半徑；r2-身管毛坯外半徑；σs-身管材料屈服強(qiáng)度極限；ρ-身管身管毛坯自緊半徑，描述了塑性變形區(qū)域的大小。

方法中，所述步驟c)中，所述保壓時(shí)間為30min。

本發(fā)明的原理為：制造時(shí)在身管外部施加高壓，隨著壓強(qiáng)的增大，身管內(nèi)壁首先發(fā)生塑性變形，而后塑性區(qū)不斷向外壁擴(kuò)展。在塑性區(qū)擴(kuò)展到一定半徑時(shí)，撤除高壓，身管外壁彈性區(qū)彈性變形恢復(fù)，身管內(nèi)壁塑性區(qū)塑性變形不能恢復(fù)，在塑性區(qū)形成殘余應(yīng)力。槍炮射擊時(shí)，身管內(nèi)膛承受高壓火藥氣體，塑性區(qū)殘余應(yīng)力能夠削減部分火藥氣體應(yīng)力，使身管承受更高的內(nèi)壓，也即提高了身管的強(qiáng)度。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明拓展了實(shí)現(xiàn)槍炮身管自緊的技術(shù)途徑，相對內(nèi)自緊，外自緊也有自己的優(yōu)點(diǎn)，譬如拉膛線工藝可以在自緊前進(jìn)行也可以在自緊后進(jìn)行，而內(nèi)自緊時(shí)，只能在自緊后再拉膛線；外自緊更容易觀察和測試自緊參量，也便于安裝各種測試設(shè)備。本發(fā)明可用于院校、科研所和武器生產(chǎn)廠的槍炮身管自緊制造。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1罐體、2固定孔、3連接筒、4內(nèi)擋環(huán)、5外擋環(huán)、6緊固螺環(huán)、7第一密封圈、8密封槽、9第二密封圈、10進(jìn)液口、11進(jìn)液管道、12液壓泵、13壓力控制閥、14液體儲(chǔ)罐、15出液口、16回液管道、17連接管道、18泄壓閥、19壓力表、20槍炮身管毛坯。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

結(jié)合圖1所示，一種槍炮身管液壓外自緊裝置，其包括罐體1，所述罐體1兩端均設(shè)置有固定孔2，所述固定孔2內(nèi)設(shè)置有端蓋；所述端蓋包括與固定孔2內(nèi)壁通過螺紋連接的連接筒3、對稱設(shè)置在連接筒3內(nèi)外兩端的內(nèi)擋環(huán)4和外擋環(huán)5；所述連接筒3內(nèi)壁通過螺紋連接有緊固螺環(huán)6，所述緊固螺環(huán)6和內(nèi)擋環(huán)4之間設(shè)置有第一密封圈7；所述固定孔2內(nèi)端設(shè)置有密封槽8，所述密封槽8內(nèi)設(shè)置有第二密封圈9，所述罐體1上設(shè)置有進(jìn)液口10，所述進(jìn)液口10通過進(jìn)液管道11連通液壓泵12，所述進(jìn)液管道11上設(shè)置有壓力控制閥13。

罐體兩端開孔，槍炮身管毛坯20穿過固定孔，槍炮身管外壁設(shè)置有一段環(huán)臺(tái)，通過密封槽內(nèi)的第二密封圈密封，端蓋擰緊在固定孔內(nèi)，內(nèi)擋環(huán)頂緊第二密封圈，外擋環(huán)頂緊罐體的端面，實(shí)現(xiàn)槍炮身管在裝置上的固定，為了增加密封效果，連接筒內(nèi)側(cè)的內(nèi)擋環(huán)上設(shè)置有第一密封圈，并通過緊固螺環(huán)頂緊。槍炮身管內(nèi)壁與空氣連通，僅是外壁收到罐體內(nèi)的液體高壓。液壓泵通過進(jìn)液管道向罐體內(nèi)泵入液體，通過壓力控制閥控制罐內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)罐內(nèi)的高壓。

其還包括液體儲(chǔ)罐14；所述罐體1上設(shè)置有出液口15，所述液體儲(chǔ)罐14通過回液管道16與出液口15連通；液體儲(chǔ)罐14通過連接管道17與液壓泵12連通；所述回液管道16上設(shè)置有泄壓閥18。出液口用于排出罐體液體，通過泄壓閥調(diào)節(jié)罐內(nèi)壓力，出液口通過回液管道將罐內(nèi)液體回收至液體儲(chǔ)罐內(nèi)，連接管道與液壓泵連通方便下次使用。

所述第一密封圈7和第二密封圈9選用金屬密封圈或碳化硅密封圈。所述罐體1外設(shè)置有用于測量罐體1內(nèi)部壓力的壓力表19。壓力表可以實(shí)時(shí)監(jiān)控罐內(nèi)的壓力，在壓力控制閥工作異常時(shí)，可據(jù)此數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整罐內(nèi)壓力，保證設(shè)備安全。

實(shí)施例2

一種利用實(shí)施例1所述裝置對槍炮身管進(jìn)行外自緊的方法，包括如下步驟：

a)在槍炮身管毛坯的端部沿外壁切削出長度為5～10cm的拉伸段；拉伸段的半徑小于槍炮身管毛坯半徑3～5mm；

b)將槍炮身管毛坯置于罐體中，拉伸段伸出罐體兩端；拉伸段與槍炮身管毛坯之間形成的凸臺(tái)卡置在密封槽內(nèi)的密封圈內(nèi)，實(shí)現(xiàn)密封。

c)液壓泵通過進(jìn)液管道通過進(jìn)液口向罐體內(nèi)通入自緊液體，壓力控制閥控制罐內(nèi)壓力為200～800mpa，保壓20～40min，優(yōu)選保壓時(shí)間為30min。

所述自緊液體包括如下重量份的組分：0.5～1.5份的水、1.5～3份的乙二醇、0.5～1.5份的煤油和0.3～1份的變壓器油。優(yōu)選的，自緊液體包括如下重量份的組分：1份的水、2份的乙二醇、1份的煤油和0.5份的變壓器油。

所述罐內(nèi)壓力通過公式(a)進(jìn)行計(jì)算：

公式(a)中，p-自緊壓強(qiáng)；r1-身管毛坯內(nèi)半徑；r2-身管毛坯外半徑；σs-身管材料屈服強(qiáng)度極限；ρ-身管身管毛坯自緊半徑，描述了塑性變形區(qū)域的大小。

d)保壓結(jié)束后排出自緊液體泄壓，切除拉伸段，完成自緊。

e)自緊完成后，還要對身管毛坯進(jìn)行端部切除、內(nèi)壁和外壁精加工(精車、精磨、拋光等)，以滿足尺寸和精度要求。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，但并不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易根據(jù)上述實(shí)施例領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。