药筒材料对抽壳力的影响,可用σe1、E1和E′1三个量来分析,它们都直接影响着药筒的塑性变形量、弹性恢复量和抽壳力。
对某一种材料来说,E1值的变化不大,不同材料的E1值变化较大。E1小,σe1大,则药筒的弹性恢复量大,对形成最终间隙有利,可减小抽壳力。
图8.6.1为不同材料药筒的应力-应变曲线,可看出E1和σe1对弹性恢复量的影响,为便于讨论,不考虑它们的强化。
图8.6.1 不同材料药筒的应力主应变图
(a)改变弹性模量;(b)改变弹性极限
由图8.6.1可知,当改变药筒材料的弹性模量E1时,若E1增加(即α1增加),则过盈量(负最终间隙)加大,抽壳力增加。当改变药筒材料的弹性极限σe1时,若σe1增加,则过盈量减小,抽壳力减小。
黄铜的E1比钢的小一半,若由黄铜药筒改为钢药筒,克服抽壳困难是关键。当材料的E1大时,要增大最终间隙,可利用材料冲压时的加工硬化或改变材料的化学成分(如提高含碳量),也可用热处理的办法来提高σe1。
图8.6.2为不同材料的弹性模量对最终间隙u1的影响(σe1一定)。从图8.6.2可知,由于强化后弹性恢复量加大,对形成最终间隙有利,抽壳力有所降低。可见,材料强化对抽壳有利。材料的强化性能通常用强化模量E′1表示,E′1大,表明材料的强度可以提高较多,对形成最终间隙有利。钢和黄铜材料在塑性变形量达到一定值后,弹性极限和强度极限提高得较慢,如图8.6.3所示。因此,采用加工的方法提高强度具有一定的局限性。
图8.6.2 弹性模量E1对最终间隙u1的影响(www.daowen.com)
图8.6.3 含碳量为0.08%和0.16%钢的σb、硬度、δ与加工率的关系
药筒各部分的力学性能应满足以下几个要求:退壳性能要求、闭气性的要求及与弹丸牢固结合的要求等,但药筒的力学性能由口部向筒体下部逐渐增加。
药筒材料的强度越高,则易保证退壳性能,即易形成最终间隙。药筒所允许的最低强度可通过试验确定,低于此强度,将出现难退壳现象。保证药筒退壳性能的主要部位是筒体下部,只要那里的力学性能满足一定的要求,就能保证退壳质量。这一区域(高强度区)长度主要取决于火药气体压力,火药气体压力越高,该区域越长。对于火药气体压力超过280 MPa的药筒,这个区域的长度应不小于药筒全长的一半;对于火药气体压力较低的药筒,该长度应不小于药筒全长的1/3。
筒底的力学性能对药筒的退壳质量也有很大影响,它直接影响底缘附近10~15 mm处最终间隙的大小。若药筒筒底的强度不足,发射时变形较大,会使药筒产生卡紧现象,不易抽出。
黄铜、钢、铝的物理力学性能见表8.6.1,表8.6.2给出了不同材料制成的56式14.5 mm药筒的静止抽壳力值(用重锤通过滑轮测出)。从表中可以看出,黄铜药筒抽壳力最小,因含碳量高的钢的弹性极限和强度极限较高,钢药筒选其作为原材料较佳,但冲压加工困难。
表8.6.1 黄铜、钢、铝的物理力学性能
表8.6.2 56式14.5 mm药筒的静止抽壳力值
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