小块头”的大市场——0.22LR边缘发火式步枪弹前世今生(中)

□三土 明光   2017-01-14 23:17:06

0.22LR步枪弹是世界上使用最广泛、消耗量最大、价格最便宜的枪弹。本文第一部分呈现的是该弹的发展历程和支撑该弹雄霸世界的三大因素;第二部分展示其生产制造过程——

0.22 LR步枪弹的弹壳生产是从一大卷的黄铜带加工坯料开始的

CCI弹药公司生产0.22 LR弹壳的下料冲盂机床。图为从机床一侧送出的余料,上面排列整齐的孔洞是落料孔0.22 LR步枪弹是怎样制造出来的

面对巨大的市场需求,不同国家的众多厂家都在生产0.22 LR步枪弹,品牌、种类繁多。特别是经过百余年的发展,该枪弹的生产已经具备相当的自动化程度和很高的加工精度。以欧洲广泛使用的转子机联动生产线为例,其生产0.22 LR步枪弹的实际产能是每小时5万发。由于0.22 LR步枪弹弹壳结构的特殊性,且弹头本身没有被甲,因此生产工艺与常见的中心发火式枪弹有很大区别。比如在零件生产上,只有弹壳、弹头制造两个部分,没有专门的底火,无需底火安装工序,但多了一道装填底火药(击发药)的程序。最后的成弹装配环节,弹头紧口方式一般为辊压式,同时为了防止弹头表面氧化以及提高枪弹密封性,弹头表面还需经过涂蜡处理。

下面就以欧美弹药厂家生产0.22 LR步枪弹的过程为例,介绍一下这种枪弹从生产弹壳、装填击发药、弹头制造以及整弹装配的全部过程。

弹壳生产

常见的0 . 2 2 L R步枪弹弹壳均由黄铜带冲压引伸加工而成,含铜量在68.5%~71.5%之间,抗拉强度33~37kg/mm2,延伸率≥55%。黄铜带常见尺寸为厚度0.5±0.02mm、宽度110±0.15mm,也有部分生产厂家为了提高生产效率,使用加宽的黄铜带,配合更多数量的冲头,以便通过一次加工制造出尽可能多的坯料。

0.22 LR步枪弹弹壳生产工序一般为“下料一引长挤口一二次引长挤口一平底一尺寸校量”,在各大工序之间,往往还穿插着去油、酸洗、退火、辊光等小工序,部分高档品种的弹壳还要进行镀镍,不仅使弹壳表面更加美观和耐锈蚀,且镍金属的润滑性也使得射击时退壳更加容易。

为提高生产效率,大多数弹药厂家在生产0.22 LR步枪弹弹壳时,都会采用多工位、多冲头连片连续自动进料立式冲压机,其中使用110mm宽度黄铜带的冲模一般为7冲头,一个冲压行程即可加工出7个盂子壳,然后经过多次引伸,最后挤口落料,完成引长壳加工。这种加工方式整体效率和自动化程度较高,但模具设计加工比较复杂,机床调整相对繁琐,而且要求黄铜带的尺寸和机械性能要有很高的一致性。

与中心发火弹壳冲压加工时一般利用肥皂水润滑不同,0.22 LR步枪弹弹壳落料冲盂多使用植物油,因此冲压出来的的盂子壳还需经过清洗去油、脱水干燥和辊光,才能进入下一道工序。盂子壳要依次通过5个引伸模,才能引伸至所需的长度,在最后一个引伸模下方设有一个挤口模,把壳口多余部分切除,确保得到长度一致、口部齐平的引长壳。引长壳的加工一般在立式三冲头冲压机上完成,每个冲模都有独立的供料口,同时下方设单独的集料筐。引长壳在继续进行平底加工前,同样也需要再经一轮清洗去油、脱水干燥及退火处理。

平底加工是指将引长壳的弧形底部在模具内挤压平整的过程。引长壳先进入平底模中,中心有平底模冲头支撑,使引长壳底部略露出平底模,此时另一个冲头将露出的引长壳底部压平,并进一步挤压形成边缘发火式弹壳所特有的内部中空的凸缘弹底,以便填入击发药。平底加工时,厂家标记也会一同压印在弹壳底面上。

0.22 LR步枪弹弹壳的平底加工设备有两种,一种是卧式曲轴冲压机,另一种是立式机械传动平底转子机。卧式曲轴冲压机也称“勃尔特”卧式冲压机,有单冲头及四冲头等不同式样,如美国CCI弹药公司就使用四冲头“勃尔特”卧式冲压机来加工0.22 LR弹壳。这种冲压机水平方向有4个冲头和平底模,机床上方有一个供料仓,通过4个供料管同时给4个模具供料,一次冲压行程可以加工出4个弹壳。立式机械传动平底转子机则使用拥有32个冲头和模具的转盘,通过供料转盘连续依次送料、平底加工和退料,加工效率更高,只是模具加工和机床调整比较复杂,更换模具也不够方便。

完成平底加工后的弹壳还需进行尺寸校量,但因弹壳加工总长由引长挤口保证,底缘厚度由平底加工模具保证,因此这一过程需要校量的仅仅是底缘直径大小,通过一个校量尺寸斜面,即可剔除底缘过大和过小的产品。合格的弹壳再次清洗去油、脱水干燥、辊光,然后进行去应力退火处理。

加工0.22 LR弹壳的引伸加工设备

落料冲盂后加工出的盂子壳

经过去油、酸洗并清洗干净的盂子壳,还需要在震动干燥机床上进行脱水干燥装填击发药

经过上述加工的半成品弹壳,即可送去装填击发药。目前,国外0.22英寸口径的边缘发火式枪弹的击发药装填普遍使用的是湿法装填技术,击发药一般采用不含雷汞的无锈蚀击发药,主要成分为斯蒂芬酸铅45%、特屈拉辛5%、硝酸钡21%、二氧化铅7%及玻璃粉22%。混合好的击发药用去离子水和酒精配制成的混合液浸润成湿态药团,使其感度保持在非常低的状态,以此保证装药过程中的安全性。即使是在西方,0.22 LR步枪弹的击发药装填过程也基本依靠人工,即由装药工人在特殊的工作台上以手工方式定量装填。不同的是,有的厂家有完全独立的专门用于装填击发药的小型房间,有的仅仅用透明有机玻璃在工作台周边进行防护。虽然每个厂家工作组织形式不一样,但具体工作过程基本相同。

装药的主要工具是一块金属计量板,计量板上加工有500~1 200个计量孔。为方便装药、退药,计量孔设计成装药口大、退药口小的喇叭状,一般大口直径5mm,小口直径2mm,通过控制计量板板身厚度来控制装药量,一般0.22 LR步枪弹的击发药装药量为0.025g。加工好的引长壳,还需要经过一道平底工序,才能形成0.22 LR标志性的底缘弹壳。图为CCI公司生产的经过平底工序后的弹壳,平底的同时在壳底冲压出作为公司标记的“C”字样

CCI公司用于0.22 LR弹壳的平底加工设备——“勃尔特”卧式冲压机,机床上方可见4根供料管装药时,装药工抓起湿药团,反复在计量板上进行挤压刮抹,确保每个装药孔都填满击发药,然后再用导电橡胶块刮平计量板表面,并将板边多余的击发药刮掉,确保装药安全。然后,装药工将击发药计量板翻转并放在定位装置上,定位装置下方有与击发药计量板同一规格的弹壳模板,将半成品弹壳放入弹壳模板,装药工利用手动冲头,一次性将计量板内的击发药全部压入弹壳内,以此加工出大量的已填入击发药的弹壳。但此时击发药装填工序还未完成,要将弹壳内的击发药团填满弹底凸缘的内部间隙,还需要用到旋冲压药机,这种机械一般使用双冲头,利用高速旋转(可高达56 000转/分)的带有沟槽的冲头,将装入弹壳内的击发药挤入壳底间隙,这一工序称为旋药。

完成相关工序的弹壳随后要装入另一个较大的模板中,由检验工人进行装药检查,确认合格后,才能再进入下一道工序。

之后,弹壳要通过一个长达9.6m的烘干槽,使弹壳底部的湿态击发药迅速烘干。

至此,弹壳部分的制造工序全部完成。

弹头制造

弹头加工一般包括下料、冲压成型、清洗干燥等等。

0.22 LR步枪弹弹头的制造从熔铅开始。弹药生产厂家从市场上购买现成的铅锭,在电炉中融化后,加入适量的锑以增加硬度(一般占总重的1±0.15%),铅锑合金熔炼完成后浇铸成圆柱形,随后在立式液压机的反挤模具中挤压成一定直径的铅条,并将其卷在卷轴上备用。标准的0.22 LR步枪弹弹头没有被甲,由铅条直接冲压成型,因此加工过程较为简单,只有空尖弹头以及需要镀铜的高速弹头工序略微复杂一些。

下料利用双滚轮切割机进行,铅条将依次送入一对装有刀片的滚轮,刀片间距正好是所需铅料的长度,只要滚轮连续旋转,就可以连续不断地将铅条切割成所需的长度。切好的铅节随即被送入冲压机,一般使用立式转子冲压机,供料漏斗将铅节送至转子上的孔内,落至冲压位置,被冲成弹头形状,然后再被冲头从模具中退出来。

由于铅质较软,一般标准0.22 LR步枪弹弹头只需一次冲压即可成型,空尖弹则需要对弹尖部位多次冲压。冲压好的弹头需要进行尺寸校量,剔除尺寸和质量不合格的产品,再送至滚筒式清洗机进行清洗、去油和烘干,即成为成品弹头,才能用于整弹装配。需要镀铜的高速弹弹头,在清洗去油以后,还要经过酸洗并再次清洗,才能进行电镀。这种电镀使用滚镀法,一定数量的弹头装入一个镂空的金属滚筒,滚筒在电镀槽内不停滚动,确保每个弹头都能均匀附着一层薄薄的铜层,以利于承受高速弹的较大膛压和初速。电镀完成后,再进行一轮校量、清洗、干燥及辊光,就可以等待装配。

完成平底工序的弹壳经过清洗、干燥以及检验后,即进入自动填模机床,整齐地填入模板,为后续装击发药等工序做好准备整弹装配

0.22 LR步枪弹的装配过程与普通中心发火枪弹大体相同,但也有所区别。一般是将装好击发药并检验合格的弹壳装入装配模,根据生产线不同,一般每模500至1 200发,然后送到装药车间装填发射药。装填发射药使用体积定量法,一次性装满模板中所有弹壳并完成探药检验,检验的目的是防止出现发射药漏装或少装的情况,完成之后这一模板才会被送去装配弹头。

装弹头通常有两种方式。一种类似美国CCI弹药公司的装配生产线,采用500发模板,装弹头机上有一排弹头导槽,将弹头送入导槽模孔内。随后将装有弹头以及弹壳的模板送至压弹头机,装弹冲头压下,一次性完成500发枪弹的装配。另一种1 200发装配模板,通过一种震动式装弹头机,使弹头从一个斜面上滚落,以弹尖向下的方向进入弹头装配模具,将所有模孔填满。其弹头装配模具上的模孔数量、位置均与弹壳装配模具相对应,并有定位销以确保不至错位。CCI公司装药室内,工人为0.22 LR弹壳装填击发药的过程。上图为操作工用橡皮块将绿色的击发药团填满计量板;下图为翻转计量板对准下方装有空弹壳的模板,利用左手的冲头将计量板中的击发药压入弹壳内。下一步将送到立式双冲头旋药机上,将击发药旋入弹壳底缘空隙内

0.22 LR弹头制造一般从熔铅开始。外购的大块铅锭经过熔化配制后,铸成图中所示的一定直径和长度的铅柱,方便后续挤压

铅柱在液压式反挤压机中被挤压成直径合适的铅条,并绕在卷轴上。然后再通过下料机将其切割成标准大小的铅节

铅节在弹头冲压机内被冲压成铅弹头。由于铅质较软,一次冲压即可成型图为0.22 LR空尖弹头的冲压过程:(1)弹头部分冲压出空尖;(2)空尖部分扩口;(3)空尖部分收口。可见,其制造工序比普通弹复杂一些操作工拿起模具后,先检查一下,确保每个模孔内都有弹头,然后再将模具翻转,扣在弹壳装配模板上,并确保定位销准确定位,然后将这两个模具一同送入压弹头机,一次性完成1 200发枪弹的装配任务。位于爱荷华州的ATK-CCI弹药生产公司使用这样的装配生产线,具有每天生产400万发边缘发火式枪弹的能力。

整弹装配完毕之后,还需要一些扫尾工作,如紧口辊花、弹头涂蜡以及外观拣选,0.22 LR步枪弹的全部加工工作才算结束。0.22 LR步枪弹的弹壳口部以及弹头圆柱部位均需辊压沟槽,以确保装配牢固。其中,弹壳口部辊压的是略向内收紧的沟槽,目的是提高弹头拔弹力,防止弹头松动掉落。而弹头圆柱部分辊压的是带花纹的辊沟,以减少弹头圆柱部分与膛线接触长度。0.22 LR步枪弹所用的辊花设备与中心发火步枪弹弹头辊沟机结构类似,装配完成的枪弹通过供货漏斗进入一个大转盘,并在转盘卡槽的带动下,逐一通过直径逐渐收小的弧形辊沟刀片,在弹头圆柱部分和弹壳口部辊压出沟槽。为防止弹头氧化,弹头露出部分最后要浸入融化的石蜡和羊毛脂的混合物中,在表面涂上一层蜡膜,经过烘干后,再由操作工人进行手工拣选,挑出有瑕疵的枪弹,最后送去进行包装。无论是裸铅还是镀铜的0.22 LR弹头,最终都需要在滚筒中清洗辊光后才能进入装配工序

CCI公司生产线上的发射药装药机。装有弹壳的模板从传送带上依次通过,中间药盒内装有发射药,通过下方的体积计量板一次性填满模板上所有弹壳。为保证安全,装药机是在一个独立房间里进行工作的

CCI公司装配弹头采用模板整体冲压装配工艺,因此弹头需先经过这种弹头装填机,将其装入标准模板中

装好发射药的弹壳模板上面再盖上装满弹头的模板,利用装配机床一次性将所有弹头全部压入弹壳内,即完成枪弹装配过程。图中可见冲头正在将弹头压入下方弹壳内

装配好的枪弹还需经过如图所示的辊花紧口机,进行辊花和紧口

每批0.22 LR枪弹在出厂前一般都要进行抽样检验。图为英国ELEY公司利用弹道枪测试枪弹的射击精度欧洲生产的0.22 LR步枪弹一般使用全自动包装生产线,枪弹被分成每组5排、每排10发,通过自动装填机自动插入塑料隔板内,然后推入一个塑料盒,再自动贴上标签,一般10个这样的塑料盒装入一个大的包装纸盒,20个纸盒再装入一个瓦楞纸箱里,成为一个完整包装。而美国CCI弹药公司则使用100发的长条形包装盒,由半自动化生产线进行包装,枪弹插入隔板的过程由机器自动完成,但装入外包装盒以及瓦楞纸箱是由人工操作的。

无论是哪个厂家,都会对制造出来的成品枪弹进行严格的抽样检验。以欧洲厂家为例,首先需要对0.22 LR步枪弹的发火敏感度进行落球仪试验,球重56.7g,规定要求落高≥250mm时应全部发火,落高≤50mm时应全不发火。在初速测定中,欧洲规定的0.22 LR步枪弹标准初速为300~340m/s,高速弹为370~400m/s,初速测定使用专用的测速枪和光电靶,放置在枪口10m远处。对于精度方面,一般利用弹道枪在射击距离50m连续射击10靶,每靶10发,其精度散布圆直径不得大于2.2cm。(待续)

编辑/郑双雁

下期预告本文第三部分将呈示生产0.22LR步枪弹的著名厂商及该弹在中国的使用情况。敬请关注!

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