一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)及其焊接方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)及其焊接方法，軟鐵部分TIG堆焊于彈帶的后部，銅部分熔敷焊接于彈帶的前部，焊接方法為：先在彈體表面堆焊軟鐵部分，在經(jīng)過(guò)切削加工平整后，在軟鐵層外焊接鋼環(huán)，再熔敷焊接銅部分，最后再進(jìn)行第二次切削加工，最終形成完整的復(fù)合彈帶。復(fù)合彈帶中銅彈帶與軟鐵彈帶兩種材料在整個(gè)彈帶結(jié)構(gòu)中的比例可以靈活調(diào)整，較好的控制了彈帶在焊接過(guò)程中泛鐵、泛碳及合金化，進(jìn)而調(diào)節(jié)彈帶的強(qiáng)度、硬度及閉氣性，可以適應(yīng)不同使用情況和應(yīng)用場(chǎng)合的需要。從根本上改變了傳統(tǒng)收帶式結(jié)構(gòu)，減薄彈壁，增加裝藥量，使得炮彈射程更遠(yuǎn)。本發(fā)明提高了彈帶的實(shí)用性和適應(yīng)性，特別是在制造高性能彈帶方面有很大的優(yōu)勢(shì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)及其焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及炮彈制造過(guò)程中的彈帶焊接技術(shù)，具體涉及一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)及其焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從熱兵器時(shí)代開(kāi)始，槍械以其華麗的出場(chǎng)讓冷兵器快速地從戰(zhàn)場(chǎng)退出后，便開(kāi)始了其給歷史留下深刻記憶的發(fā)展史。每一次的進(jìn)步發(fā)展都給歷史上的槍械使用史刻下深刻的記憶。北宋初期火藥發(fā)明后，首次出現(xiàn)的槍支是南宋初期發(fā)射彈丸的管型兵器，15世紀(jì)膛線與彈帶的發(fā)明帶來(lái)了槍械發(fā)展史上最為重要的變革，線膛槍解決了滑膛槍射程短、精度差的缺點(diǎn)，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)大規(guī)模普及。炮彈發(fā)射過(guò)程中，彈帶被壓入膛線，帶著炮彈沿膛線運(yùn)動(dòng)，起到封閉火藥氣體的作用，使彈丸在炮管內(nèi)運(yùn)行過(guò)程中，火藥氣體不得越過(guò)彈帶而泄漏，并能減少膛線磨損、保證炮彈精度、增加炮彈射程。選擇合適的材料和彈帶裝配技術(shù)對(duì)于炮彈的升級(jí)和功能的發(fā)揮有至關(guān)重要的作用也是多年來(lái)困擾我國(guó)炮彈設(shè)計(jì)制造的技術(shù)難題。
[0003]傳統(tǒng)生產(chǎn)彈帶的方法是機(jī)械嵌合方式，它是通過(guò)在彈體上加工出導(dǎo)帶凹槽，并在槽底棍壓花紋，使彈帶在強(qiáng)壓下與彈體嵌合。相比于機(jī)械嵌合彈帶，焊接彈帶有效的減薄了彈壁，使得裝藥量大大提升，同時(shí)避免了應(yīng)力集中，很大程度上提高了炮彈的殺傷力；力口工工藝簡(jiǎn)單，使提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了材料，降低了生產(chǎn)成本；使彈帶和彈體之間達(dá)到了冶金結(jié)合，比傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)合更加牢固；有效的優(yōu)化藥室的結(jié)構(gòu)，使得彈體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理。因此研究彈帶的焊接技術(shù)具有重大的實(shí)用價(jià)值。
[0004]在發(fā)射炮彈過(guò)程中，由于彈帶在高速下被壓入膛線，又需盡量減少?gòu)棊芗羟袘?yīng)力，所以延伸率較高即塑韌性較好的銅及其合金與軟鐵常用于焊接裝配彈帶。兩種材料的彈帶有各自的缺陷，銅彈帶的主要缺點(diǎn)在于:異種材料物理性能差異大，可焊性差，易在銅合金層內(nèi)造成極大的應(yīng)力集中及嚴(yán)重的滲透裂紋缺陷；泛鐵造成彈帶硬度升高，控制不好造成硬度過(guò)高使彈帶性能變差；銅材料本身質(zhì)軟，發(fā)射銅彈帶的炮彈會(huì)導(dǎo)致膛線粘銅，造成污染，同時(shí)損失銅彈帶，使得炮彈自身的閉氣性變差；銅的成本較高，經(jīng)濟(jì)性差。軟鐵彈帶可以說(shuō)是銅彈帶的升級(jí)產(chǎn)品，利用軟鐵焊接彈帶主要優(yōu)勢(shì)有以下幾方面:采用軟鐵彈帶成本很低，加工的經(jīng)濟(jì)性好；軟鐵與鋼制彈體屬于同種材料，二者的焊接性也較好，不存在泛鐵現(xiàn)象，彈體材料對(duì)于彈帶性能影響很?。卉涜F本身的硬度高于銅，不存在彈帶粘黏膛線的問(wèn)題；軟鐵彈帶本身強(qiáng)度較高，與膛線摩擦接觸時(shí)磨損消耗少，有效的避免了銅在發(fā)射過(guò)程中彈帶側(cè)滑而造成的漏氣問(wèn)題，使得炮彈飛行得更遠(yuǎn)。但是軟鐵彈帶也存在其不足之處，主要是軟鐵的硬度要高于銅，發(fā)射炮彈時(shí)，彈帶與膛線間摩擦，使得膛線的磨損較為嚴(yán)重。以上兩種材料的彈帶，其不足之處限制了彈帶功能的發(fā)揮，同時(shí)也影響了炮體的壽命和炮彈的射程。因此選擇合適的材料和彈帶焊接結(jié)構(gòu)對(duì)于炮彈的升級(jí)和功能的發(fā)揮有至關(guān)重要的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上銅彈帶與軟鐵彈帶的問(wèn)題，本發(fā)明專(zhuān)利提出以銅在前、軟鐵在后的形式，通過(guò)先堆焊軟鐵、后熔敷焊接銅的方法得到軟鐵-銅復(fù)合彈帶。利用軟鐵硬度大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)在整體上提高彈帶的剛度，避免了銅彈帶的滑移現(xiàn)象，同時(shí)在發(fā)射過(guò)程中增加炮彈的閉氣程度，后部軟鐵還可以除去膛線上的銅，保持膛線清潔。炮彈發(fā)射時(shí)膛線底部磨損最為嚴(yán)重，銅彈帶部分質(zhì)軟，對(duì)膛線的摩擦小，可起到緩沖作用，能夠大大減緩彈帶與膛線的摩擦，起到延長(zhǎng)膛線壽命的目的。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)，軟鐵和銅焊接在彈體表面形成彈帶，軟鐵部分TIG堆焊于彈帶的后部，銅部分熔敷焊接于彈帶的前部。
[0008]本發(fā)明還具有如下特征:
[0009]1、一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)的焊接方法先在彈體表面堆焊軟鐵部分，在經(jīng)過(guò)切削加工平整后，在軟鐵層外焊接鋼環(huán)，再熔敷焊接銅部分，最后再進(jìn)行第二次切削加工，最終形成完整的、符合設(shè)計(jì)要求的彈帶。
[0010]2、所述的彈體表面堆焊軟鐵彈帶時(shí)選用TIG鎢極氬弧焊，焊接過(guò)程開(kāi)始時(shí)，接通焊接回路，引燃電弧對(duì)工件預(yù)熱l_2s，接著通過(guò)送絲裝置送進(jìn)焊絲，焊接過(guò)程中焊槍保持在彈體上方，炮彈旋轉(zhuǎn)，TIG熱絲焊接在彈體上堆焊彈帶部分，彈壁另一層通有循環(huán)水，在加工彈帶區(qū)域后部堆焊軟鐵堆焊層，軟鐵堆焊層的寬度要大于軟鐵彈帶的寬度，軟鐵堆焊層的厚度大于彈帶的厚度，所述的焊絲為純鐵，TIG電源輸出電流為250A，送絲速度為l-2m /min，彈體旋轉(zhuǎn)周期70-100S，保護(hù)氣流量IOL / min，在彈體旋轉(zhuǎn)一周后完成軟鐵的堆焊，軟鐵堆焊結(jié)束后對(duì)軟鐵堆焊層進(jìn)行機(jī)械加工，然后在軟鐵部分外焊接封閉鋼環(huán)，運(yùn)用高頻感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行銅彈帶層的熔敷焊接:在封閉槽中添加釬劑后，將加工好的銅環(huán)置于槽中軟鐵彈帶之上，高頻感應(yīng)線圈使得銅帶逐漸融化，高頻感應(yīng)設(shè)備功率為500-1000W，待銅環(huán)完全融化時(shí)停止加熱，銅液凝固后對(duì)焊接完成的彈帶進(jìn)行二次切削加工，平整彈帶，使之形成完整的復(fù)合彈帶，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸要求。
[0011]3、所述的銅或?yàn)殇X青銅、鎳鋁青銅、硅青銅和黃銅。
[0012]發(fā)明效果及優(yōu)點(diǎn)
[0013]本發(fā)明彈帶具體結(jié)構(gòu)為銅在前、軟鐵在后的復(fù)合式彈帶。相對(duì)于傳統(tǒng)收帶式彈帶或者單一材料的焊接結(jié)構(gòu)彈帶，本發(fā)明具有如下顯著效果:
[0014]1、銅質(zhì)軟，對(duì)膛線的摩擦小，能夠減緩彈帶與膛線的摩擦，起到延長(zhǎng)膛線壽命的目的。后部軟鐵硬度大，在整體上提高了彈帶的強(qiáng)度和剛度，還可以除去膛線上粘黏的銅，保持膛線清潔，同時(shí)后部軟鐵可以在發(fā)射過(guò)程中增加炮彈的閉氣程度，使得炮彈射程更遠(yuǎn)。
[0015]2、銅彈帶部分是采用熔敷焊方法焊接的，可保證鋼彈體始終為固態(tài)，較好控制銅層泛鐵、泛碳及合金化，保證了銅彈帶部分的塑韌性，降低鋼體一側(cè)焊接部位的內(nèi)應(yīng)力，且可獲得超薄過(guò)渡界面，不會(huì)有晶粒粗大、強(qiáng)度降低、晶間滲透、冷(熱)裂紋等焊接缺陷的存在，增加了銅與基體及軟鐵的結(jié)合強(qiáng)度，提高了彈帶的綜合性能。
[0016]3、黃銅被廣泛運(yùn)用于銅彈帶的制造，卻因?yàn)殇\元素的存在而很難運(yùn)用弧焊方法進(jìn)行連接，熔敷焊方法采用高頻感應(yīng)加熱方式熔化銅合金，使得黃銅彈帶的焊接成為可能。
[0017]4、銅-軟鐵復(fù)合彈帶可通過(guò)改變銅合金的種類(lèi)及銅與軟鐵的比例，達(dá)到多種彈帶綜合性能，滿(mǎn)足多種使用要求，具體根據(jù)兩種材料發(fā)揮功能程度，以及所處的環(huán)境、發(fā)射條件和射程要求等因素決定。
[0018]5、相比于銅彈帶，復(fù)合彈帶使用了較少量的銅，降低了制造成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的堆焊軟鐵彈帶層示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的軟鐵彈帶層第一次機(jī)械加工示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的在軟鐵彈帶層上焊接封閉鋼環(huán)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明的熔敷焊接銅彈帶層示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明的銅彈帶熔敷焊完成示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明的軟鐵-銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)的最終加工示意圖。
[0026]其中，1、銅彈帶，2、軟鐵彈帶，3、軟鐵層，4、封閉銅環(huán)，5、弧焊連接，6、銅環(huán)，7、釬齊U，8、高頻感應(yīng)線圈，9、銅層。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明改變了傳統(tǒng)收帶式結(jié)構(gòu)，減薄彈壁，增加裝藥量，而且冶金連接也強(qiáng)于收帶式的機(jī)械連接；本發(fā)明彈帶具體結(jié)構(gòu)為前部為銅、后部為軟鐵的復(fù)合式彈帶，利用在后部軟鐵硬度大的特點(diǎn)，在整體上提高彈帶的強(qiáng)度和剛度，利用高頻感應(yīng)加熱的熔敷焊方法焊接銅部分，較好的控制了彈帶在焊接過(guò)程中泛鐵、泛碳及合金化。
[0028]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例1:
[0030]結(jié)合圖1，本發(fā)明采用兩種材料堆焊在彈體表面形成彈帶，其中軟鐵彈帶位于彈帶后側(cè)，純銅彈帶位于前側(cè)，構(gòu)成了 一種復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)。
[0031]本發(fā)明的焊接方法，彈體表面堆焊彈帶時(shí)，先焊接軟鐵部分，經(jīng)過(guò)切削加工，再運(yùn)用高頻感應(yīng)熔敷焊方法在軟鐵彈帶前側(cè)焊接銅彈帶部分，最后再進(jìn)行第二次切削加工，最終形成完整的、符合設(shè)計(jì)要求的彈帶，復(fù)合彈帶中銅彈帶與軟鐵彈帶兩種材料在整個(gè)彈帶結(jié)構(gòu)中的比例可以靈活調(diào)整，進(jìn)而調(diào)節(jié)彈帶的強(qiáng)度、硬度及閉氣性，可以適應(yīng)不同使用情況和應(yīng)用場(chǎng)合的需要。
[0032]實(shí)施例2:
[0033]本發(fā)明提出的焊接彈帶結(jié)構(gòu)適合于炮體直徑30_100mm的炮彈的彈帶制造過(guò)程，焊接軟鐵彈帶選用TIG方法，即鎢極氬弧焊，焊絲半自動(dòng)送進(jìn)的方式進(jìn)行彈帶的焊接。
[0034]焊接過(guò)程開(kāi)始時(shí)，接通焊接回路，引燃電弧對(duì)工件預(yù)熱l_2s，接著通過(guò)送絲裝置送進(jìn)焊絲，焊接過(guò)程中焊槍保持在彈體上方，炮彈旋轉(zhuǎn)，TIG熱絲焊接在彈體上堆焊彈帶部分，彈壁另一層通有循環(huán)水，在加工彈帶區(qū)域后部堆焊軟鐵堆焊層，所述的焊絲為純鐵，TIG電源輸出電流為250A，送絲速度為l-2m / min，彈體旋轉(zhuǎn)周期70_100s，保護(hù)氣流量IOL /min，在彈體旋轉(zhuǎn)一周后完成軟鐵的堆焊，根據(jù)彈帶設(shè)計(jì)要求的寬度，堆焊軟鐵彈帶的寬度要稍大于軟鐵彈帶的寬度，便于對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的平整加工，而軟鐵堆焊層的厚度要大于彈帶的設(shè)計(jì)厚度，足夠后續(xù)過(guò)程對(duì)其兩次切削加工的需要，如圖2所示。軟鐵堆焊結(jié)束后對(duì)軟鐵堆焊層進(jìn)行第一次機(jī)械加工，如圖3所示。將厚度為Imm的鋼環(huán)一端弧焊固定于軟鐵層上，鋼環(huán)超過(guò)軟鐵層長(zhǎng)度需大于銅彈帶層長(zhǎng)度，以提供熔敷焊銅的半封閉環(huán)境，如圖4所示。然后運(yùn)用高頻感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行銅層的熔敷焊接，在鋼環(huán)中軟鐵層上添加釬劑(硼砂、硼酸、氟化物及其混合物)后，將加工好的銅環(huán)置于鋼環(huán)中軟鐵層上，如圖5所示。啟動(dòng)高頻感應(yīng)設(shè)備，功率為500-1000W，隨著銅帶逐漸融化，釬劑沿軟鐵層及鋼彈體表面潤(rùn)濕鋪展至整個(gè)焊接界面，待銅環(huán)完全融化時(shí)停止加熱，銅層熔敷焊完成后如圖6所示。銅液凝固后對(duì)焊接完成的彈帶進(jìn)行二次切削加工，平整彈帶，使之形成完整的復(fù)合彈帶，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸要求，如圖7所示。
[0035]確定焊接規(guī)范的原則是:應(yīng)綜合考慮焊接結(jié)構(gòu)的形式、性能、尺寸，并與焊接工藝參數(shù)進(jìn)行合理匹配，根據(jù)實(shí)際焊接對(duì)象和材料對(duì)主要焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
[0036]本發(fā)明一種軟鐵-銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)的焊接方法，先在彈體表面堆焊軟鐵部分，在經(jīng)過(guò)切削加工平整后，在軟鐵層外焊接鋼環(huán)，再熔敷焊接銅部分，最后再進(jìn)行第二次切削加工，最終形成完整的復(fù)合彈帶。復(fù)合彈帶中銅彈帶與軟鐵彈帶兩種材料在整個(gè)彈帶結(jié)構(gòu)中的比例可以靈活調(diào)整，進(jìn)而調(diào)節(jié)彈帶的強(qiáng)度、硬度及閉氣性，可以適應(yīng)不同使用情況和應(yīng)用場(chǎng)合的需要。
【權(quán)利要求】
1.一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)，軟鐵和銅焊接在彈體表面形成彈帶，其特征在于:軟鐵部分TIG堆焊于彈帶的后部，銅部分熔敷焊接于彈帶的前部。
2.一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)的焊接方法，其特征在于:先在彈體表面堆焊軟鐵部分，在經(jīng)過(guò)切削加工平整后，在軟鐵層外焊接鋼環(huán)，再熔敷焊接銅部分，最后再進(jìn)行第二次切削加工，最終形成完整的、符合設(shè)計(jì)要求的彈帶。
3.如權(quán)利要求2所述的一種軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)的焊接方法，其特征在于:所述的彈體表面堆焊軟鐵彈帶時(shí)選用TIG鎢極氬弧焊，焊接過(guò)程開(kāi)始時(shí)，接通焊接回路，引燃電弧對(duì)工件預(yù)熱l_2s，接著通過(guò)送絲裝置送進(jìn)焊絲，焊接過(guò)程中焊槍保持在彈體上方，炮彈旋轉(zhuǎn)，TIG熱絲焊接在彈體上堆焊彈帶部分，彈壁另一層通有循環(huán)水，在加工彈帶區(qū)域后部堆焊軟鐵堆焊層，軟鐵堆焊層的寬度要大于軟鐵彈帶的寬度，軟鐵堆焊層的厚度大于彈帶的厚度，所述的焊絲為純鐵，TIG電源輸出電流為250A，送絲速度為l-2m / min，彈體旋轉(zhuǎn)周期70-100S，保護(hù)氣流量IOL / min，在彈體旋轉(zhuǎn)一周后完成軟鐵的堆焊，軟鐵堆焊結(jié)束后對(duì)軟鐵堆焊層進(jìn)行機(jī)械加工，然后在軟鐵部分外焊接封閉鋼環(huán)，運(yùn)用高頻感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行銅彈帶層的熔敷焊接:在封閉槽中添加釬劑后，將加工好的銅環(huán)置于槽中軟鐵彈帶之上，高頻感應(yīng)線圈使得銅帶逐漸融化，高頻感應(yīng)設(shè)備功率為500-1000W，待銅環(huán)完全融化時(shí)停止加熱，銅液凝固后對(duì)焊接完成的彈帶進(jìn)行二次切削加工，平整彈帶，使之形成完整的復(fù)合彈帶，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸要求。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的軟鐵、銅復(fù)合彈帶結(jié)構(gòu)的焊接方法，其特征在于:所述的銅或?yàn)殇X青銅、鎳鋁青銅、硅青銅和黃銅。
【文檔編號(hào)】B23K9/167GK103480953SQ201310444358
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】呂世雄, 鄭傳奇, 黃永憲, 徐永強(qiáng), 姜麗麗 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)