枪管用环保镀层摩擦行为研究

传统枪管内膛表面采用的六价铬镀层,高温耐磨性好,但对环境污染严重。为开发环保镀层,采用超景深三维显微镜、扫描电子显微镜表征了室温和高温(400℃)摩擦磨损试样,对比分析了六价铬、三价铬、钴-镍和镍-钨四种电镀层的磨损特征。研究结果表明:在500℃定性回火后,三价铬、镍-钨、六价铬和钴-镍镀层硬度依次递减,与六价铬层相比,三价铬层脆性大,镍-钨和钴-镍镀层韧性高;室温下与H62黄铜对摩后,六价铬和三价铬镀层摩擦程度较轻,钴-镍和镍-钨镀层呈现明显粘着特征,二者摩擦系数高于两种铬层;400℃下与08Al钢对摩后,六价铬呈粘着磨损特征,摩擦程度较大;三价铬层摩擦系数相对较高;镍-钨镀层呈磨粒磨损特征,摩擦系数与六价铬接近,摩擦程度相对较轻。

弹头/枪管耦合作用下枪口振动分析

为研究弹枪耦合作用对枪管振动的影响,考虑枪管偏置状态,建立了弹枪耦合作用下偏心旋转梁模型,对系统的动能与势能进行分析,并考虑弹丸运动对枪管的作用力和弹丸击发后的火药后坐力,推导出弹头/身管耦合系统的拉格朗日动力学方程,考虑系统结构特点将枪管模态函数假设为悬臂梁的模态函数,从而对枪管振动位移进行离散,得到系统离散后的动力学方程,采用龙格库塔法进行数值计算,得到枪管任意位置任意时间的垂直方向位移,计算结果与试验结果基本一致,验证模型的正确性。研究表明,弹头膛内运动时期枪口向下有小幅运动,但弹头出枪口后,枪口振动位移大幅度增加,并呈自由衰减振动形态。改变弹丸质量偏心会增加弹头出枪口时枪口振动位移和枪管偏心旋转梁系统振幅,是影响枪口振动的主要因素。

51B钢弹、92式9mm钢弹、92式5.8mm钢弹,弹头的发射弹速与弹道枪管、发射药量关系对比研究

在公安行业标准中,一般将79枪/51B弹、92枪/9mm钢弹、92枪/5.8mm钢弹定为同一防弹级别。本文对这三种枪弹的发射弹速与弹道枪管、发射药量的关系进行研究,通过调整子弹的装药量(发射药量)调整弹速,得到这三种枪弹的弹头发射速度与装药量之间的关系,建立其子弹弹速与发射药量的关系数据库,为这三种枪弹的V50测试提供依据。

TP170P大口径高钢级射孔枪管开发

随着油层套管的口径越来越大,下井深度越来越深,对大口径射孔枪管的强韧性要求也越高,为保证射孔作业安全并提高射孔枪管抗外挤能力,必须提高枪管强度并匹配较高的冲击韧性。天津钢管制造有限公司开发了TP170P,Φ244.48 mm×11.99 mm大口径高强度射孔枪管,热处理后屈服强度≥1 200 MPa,0℃夏比冲击功纵向达到110 J、横向在85 J左右。同时具备良好的高温拉伸性能和优良的低温冲击韧性。在300℃高温条件下屈服强度仍然达到1 056 MPa,低温冲击韧脆转变温度小于-40℃,可以保证枪管在高温超深井服役,并在寒冷地区具有低温韧性,扩大了产品的使用范围。同时,具有良好的抗硫化氢应力腐蚀能力、抗氢致开裂能力及轧制热变形能力。

大口径机枪枪管内膛损伤的试验研究

针对大口径机枪枪管寿命显著低于国外同类型枪械的问题,开展了枪管综合寿命试验。以某12.7 mm大口径机枪枪管为研究对象,对各支枪管在寿终前各寿命阶段的初速、精度、内膛直径和内膛表面形貌等进行了测量或内窥。通过对枪管综合寿命试验的结果进行深入分析,获得了大口径机枪枪管内膛损伤的主要形式,验证了各支枪管在相同制造工艺下寿命极限和内膛损伤形式的一致性。可以得出以下结论:枪管内膛损伤形式分为均匀磨损和局部损伤2类;按损伤规律的不同沿枪管轴向可以分为4个区域,各区域轴向长短不一,内膛损伤在这4个区域之间表现出较大的差异性。研究结果可以为建立准确的损伤枪管弹/枪相互作用模型提供依据。

某电厂长伸缩式吹灰器外枪管焊缝开裂案例分析

吹灰器是电厂锅炉的重要配套设备,其运行的可靠性直接影响到锅炉的安全稳定运行。通过对T91材质吹灰枪管焊缝开裂案例的论述、分析,引起电厂对吹灰枪管质量控制的重视,也为其提供一些建议。

枪管基体组织对枪管寿命的影响

为了探明枪管基体组织对枪管损伤速率影响的机理,对比研究了两种不同基体组织枪管在射击过程中的损伤表现。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对枪管基体组织进行表征,通过碳复型、相分析对枪管基体组织进行分析。结果表明,低硬度枪管损伤速率大于高硬度枪管,导致前者寿命较低。出现这一结果的原因是:一方面低硬度枪管内表面发生了较大的塑性变形,导致内径扩大速率增加,寿命缩短;另一方面高硬度基体碳化物分布较为细小、弥散,抑制裂纹形核扩展能力大于低硬度基体。

复杂射击规范下枪管温度场数值分析与试验研究

针对复杂射击规范下射击过程中的瞬态热冲击引发的枪管寿命问题,建立了枪管1维瞬态传热的数学模型.基于能量平衡法和交替隐式差分格式(ADI),推导了内节点及边界点的有限差分方程,并以某5.8mm步枪枪管为对象,在经典内弹道数值计算结果的基础上,编程求解了连续射击150发弹过程中枪管的温度场分布.最后,采用红外热像仪对枪管外壁温度进行了测试,数值仿真结果与实验结果吻合度较高,验证了所建模型及采用的算法在复杂射击规范下的有效性.

承受热冲击的大口径机枪枪管的热效应分析

根据热弹性理论,考虑枪管承受对流、传导和热辐射的情况,使用有限元法,计算了带有Cr镀层的某大口径机枪枪管在单个和连续热冲击下的瞬态温度及瞬态热应力,分析了其沿轴向和径向的分布规律,并评价了热冲击对于强度的影响,计算结果得到了实验数据的验证。研究表明:(1)热冲击具有明显的薄层效应;(2)热冲击引起的内膛表面温度响应和VonMises应力响应呈脉冲状;(3)热负荷产生的热应力明显高于膛压产生的应力。

导气与枪管浮动混合式自动机动力学特性研究

为了研究导气与枪管浮动混合式自动机在高初速榴弹发射器上应用的可行性及通过调节导气装置结构参数匹配枪管组件与枪机框组件后坐能量达到降低武器系统后坐力的目的,基于气体动力学理论和热力学理论,推导考虑热量散失及枪管浮动作用的内弹道和导气装置气流问题的基本方程组。利用该计算模型对高初速榴弹发射器发射动力学进行仿真,得出武器系统自动机运动特性曲线及后坐力随时间变化的曲线。将仿真结果与实验结果进行对比,验证模型的正确性。探讨导气装置导气孔直径、导气孔开孔位置、导气室初始容积结构参数对导气室气体压力变化的影响规律,并分析其对自动机速度曲线及后坐力的影响。在完成自动机自动循环的前提下,采用导气与枪管浮动混合式自动机可将武器的最大后坐力控制在1 100 N内,实现武器低后坐发射。

大口径机枪枪管寿命趋势分析

为研究某单管高射机枪枪管寿命趋势,进行了枪管综合寿命试验和数据采集,获得了一套完整的性能衰减数据.对采集的数据进行整理,结合历年来生产验收的试验数据,分析了初速下降率、散布精度、枪管烧蚀和膛口尺寸随射弹数的变化规律及产生的原因,获得了关于该大口径机枪枪管寿命变化趋势及其影响枪管寿命因素的新认识,为该大口径机枪的验收、使用与维护规范的修改及改型设计提供了试验依据.

有限差分法在复合枪管传热中的应用

本文用有限差分法建立了多层枪管射击温度场的简化模型 ,建立了枪管内节点、表面及接触界面的差分方程 ,计算了某枪管在特定射击规范下的温度场。这对于如何提高枪管使用寿命具有重要的参考价值 。

典型使用条件对大口径机枪枪管寿命影响研究

大口径机枪枪管寿命与使用方式、使用条件密切相关,研究使用条件对大口径机枪枪管寿命的影响问题对于安全、有效地使用该类武器具有重要意义。选择环境温度、冷却周期射弹总量和换弹箱停留间隔时间3个使用条件,采用枪管热-弹耦合有限元模型计算枪管铬钢结合部位瞬态应力,使用局部应力-应变法计算枪管铬钢结合部位寿命,分析使用条件对枪管使用寿命的影响情况。进一步采用实物寿命试验验证使用条件对枪管使用寿命的影响,获得了定量影响规律,建立了环境温度、冷却周期射弹量、换弹箱停留间隔时间与寿命关系近似模型,为科学地使用该类大口径机枪提供了参考依据。

形貌优化在机枪枪管频率设计中的应用以及射击精度改进研究

为了提高机枪系统射击精度,将瞬态动力学与模态分析技术相结合,为枪管结构形貌优化选择了合适的目标模态,对其进行了形貌优化。采用刚柔耦合动力学与外弹道计算对优化前后机枪系统动力学响应特性、射击精度进行了对比研究。结果表明:采用优化后的枪管结构后,枪口高低方向振动位移、速度、射角最大值分别减少了40%,52%,46%左右,效果良好。并且,机枪射击精度指标R50,R70分别由原先的7.7,11.6cm下降为2.6,6.4cm,射击精度指标分别提高了66%,44%左右,提升效果较为明显。此研究可为同类武器结构设计提供参考。

某大口径机枪枪管的瞬态热弹耦合动力响应分析

以某大口径机枪枪管为研究对象,建立了枪管的热弹耦合模型,使用与温度相关的材料模型,计算了枪管在高频循环动态热脉冲和动态压力脉冲共同作用下的瞬态温度响应和瞬态应力响应,分析了热脉冲与压力脉冲的耦合效应,并对拟静态计算法和动态全耦合计算法进行了比较.研究表明:热脉冲与膛压脉冲的动力响应具有表面效应,枪管内膛表面承受脉冲冲击最强,动力效应最大,动力效应沿径向向外迅速衰减;热脉冲与膛压脉冲在内膛表面耦合效应十分明显,采用动态全耦合方法进行计算更加准确.

枪管温度场和热应力的研究

目的 研究大口径高射机枪在连续发射过程中枪管的温度场和热应力、应变的变化规律 .方法 利用有限元分析法 ,通过物理模型和有限元模型的建立以及边界条件的处理等 ,在数值上对枪管的温度、温度梯度和热应力、应变变化规律进行分析 .结果 得出大口径高射机枪在连续发射过程中 ,距内膛不同距离上的温度、温度梯度、温度等效应力、应变和全等效应力、应变随时间的变化规律 .结论 在连续发射过程中 ,热作用对管壁中应力应变的影响是先由次要因素上升为主要因素的 ,而非一开始就是其主要影响因素 .所以在连续发射时 ,热作用是枪管壁内应力、应变的主要来源 ,也是枪管破坏的主要原因 .

复合枪管传热的数值分析

枪管烧蚀引起枪管尺寸逐渐改变。烧蚀是热、化学和机械因素共同作用的结果，其中热起主要作用，计算枪管射击时的温度分布有助于了解枪管烧蚀过程。该文选择了３ 种枪管结构形式，建立了用有限差分法求解射击时温度分布的数学模型，确定了有关参数，计算了相同射击条件时３ 种结构枪管射击后的温度分布，分析了材料性能对温度的影响。计算结果对进一步研究枪管结构具有参考价值。

电站锅炉吹灰器枪管断裂原因分析

通过宏观检查,化学成分、金相组织、断口形貌及力学性能检验,对某电站锅炉吹灰器枪管断裂原因进行了分析。结果表明,该吹灰器枪管焊缝根部存在原始焊接缺陷,在运行中受到震动等交变载荷导致缺陷疲劳扩展并最终发生断裂。

镀铬枪管内膛的起始烧蚀行为研究

为分析某型号机枪枪管的失效机制,对其进行寿命射击实验.通过监测在不同寿命阶段线膛起始处烧蚀情况,发现阴线和阳线在起始破坏时机和破坏方式两方面都有很大不同,其根本原因是载荷条件和涂层剥落机制不同.

镀铬枪管的基体初始烧蚀行为

为分析某型号机枪枪管的延寿机理,对4种不同工艺制备的镀铬枪管进行了寿命射击实验。通过解剖失效枪管,发现镀层下基体的初始烧蚀行为存在界面烧蚀、次界面烧蚀和穿透性烧蚀3种典型方式,枪管寿命相应由低到高。