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铸造与焊接:细品坦克炮塔的制造

发布日期:2020-11-06 13:09 作者:bbin现金官网 点击:

  装甲防护是坦克的基本特征。在反应装甲和主动防护技术出现之前,坦克的防护要是靠车体和炮塔本身的装甲提供的。坦克炮塔的装甲结构经历了铆接-铸造、焊接-焊接的发展过程。现代坦克炮塔主要的结构形式是铸造与焊接。本文试图从坦克发展史和技术的角度,对这两种结构方式的特点进行一下简要的分析。

  大家知道,坦克诞生于第一次世界大战中。早期坦克的装甲厚度大都在6-30毫米左右,采用的主要是铆接的形式。比如最早装有旋转炮塔的法国雷诺FT-17坦克,炮塔和车体都是由均质装甲板铆接而成的,装甲倾角很小,厚度只有6-16毫米。坦克刚出现时,还没有专门研制的反坦克武器,各国陆军主要依靠地面压制火炮进行反坦克作战,火炮初速低,威力不大;坦克制造技术水平也不高,制造方便、厚度不大的铆接装甲能够满足要求。

  一战之后,随着坦克动力和材料方面的发展,坦克的技术水平有了很大的提高。各国陆军开始大量使用反坦克炮和坦克进行反坦克作战,坦克炮和反坦克炮的口径开始逐步增大,由20毫米、37毫米、45毫米、47毫米逐步增大到50毫米、57毫米甚至76.2毫米(如苏联T-28和T-35重型坦克),采用了专门用于反坦克的穿甲弹,连步兵也大量装备了13.2和14.5毫米反坦克枪。

  由于反坦克武器威力的迅速增大,坦克的装甲厚度也需要不断增加,大厚度的装甲难以再采用铆接的形式,而便于用铸造和焊接的方式实现。于是在二战开始前,部分坦克开始采用铸造装甲,开始形成了铸造和焊接这两种不同的炮塔结构形式。如著名的T-34坦克,炮塔为整体铸造而成,车体则采用均质装甲板焊接而成;德国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型坦克采用的是焊接炮塔;美国M3A1、M4和法国S-35坦克的炮塔和部分车体组件都是铸造的。二战期间,反坦克武器的威力和坦克的装甲防护力都得到了大幅度的提高,以苏联坦克为例,T-34/85坦克炮塔正面装甲厚度达到90毫米,IS-2重型坦克则达到102毫米。可以说,在二战中,除了崇尚精密机械的德国外,铸造炮塔已经被苏、美普遍采用。

  在尾翼稳定脱壳穿甲弹出现之前,普通穿甲弹是主要的反坦克弹种。普通穿甲弹可以分为尖头穿甲弹、钝头穿甲弹和被帽穿甲弹。尖头穿甲弹头部较尖,碰击装甲板时冲击力集中,易于将装甲刺破和穿孔,适合射击较软的均质装甲,在射击硬度较大或表明硬化的装甲板时弹丸头部容易破碎,碰击有一定倾角的倾斜装甲时容易跳飞。钝头穿甲弹头部较平钝,碰击装甲时接触面较大,弹丸头部单位面积上承受的反作用力较尖头穿甲弹小,可以减轻弹丸头部的损坏,射击倾斜装甲板时不容易跳飞,适合射击硬度较大的装甲。被帽穿甲弹则是在较尖的头部外面焊接一个韧性较好、外形平钝的被帽,减少跳飞,被帽在碰击装甲并破损的同时,也给装甲表面造成一定的损坏,有利于完整的尖型弹体继续穿甲。在采用普通穿甲弹和早期脱壳穿甲弹的情况下,良好的防护外形是坦克装甲防护的重要因素,在综合性能上铸造炮塔比焊接炮塔有一定的优势。在二战后世界各国设计的第一、二代坦克采用的多数都是焊接车体和铸造炮塔,如苏联T-54、T-55、T-62、英国“酋长”、法国AMX-30、日本61、74式和德国“豹”1坦克;中国的59、69、88系列坦克采用的也都是铸造炮塔。美国M47、M48、M60坦克的车体和炮塔则都延续了M4坦克的制造方法,全部采用铸造。

  铸造炮塔均为整体铸造成型,生产比较容易。简单地说,就是预先根据炮塔的形状制作好模具,将炽热的钢水从炼钢炉中倒入模具,冷却后再进行一些必要的修整,炮塔的铸造就完成了。

  铸造炮塔的各部分装甲是整体圆滑过渡的,炮塔各部分的厚度和倾斜角都得到合理配置,可以形成良好的防护外形,通过形体防护来提高装甲的抗弹能力。装甲具有一定的倾斜角,不但能使普通穿甲弹易于跳飞,而且能使弹丸穿过装甲所经过的距离增长。在下图所示的倾斜装甲中,装甲厚度实际相当于 (其中,b为装甲板厚度,α为弹丸轴线与装甲板法线之间的夹角,称为“着角”或“法线角”,),显然要大于装甲板厚度,提高了装甲的抗弹能力,而且法线角越大,等效装甲厚度越大。而焊接炮塔在采用与铸造炮塔同样倾角的条件下,装甲的结构重量要比铸造炮塔高。

  在防弹外形上,铸造炮塔比焊接炮塔有优势,这一点对于防护普通穿甲弹尤其有效。由下表中列出的二战后几种坦克铸造炮塔装甲配置情况可以看出,铸造炮塔都具有良好的防弹外形,而且当时苏联坦克的防护能力比美国坦克要强。另外,铸造炮塔的装甲利用率高,在达到同样的装甲厚度条件下,铸造炮塔的重量要比焊接炮塔轻。但是,铸造装甲钢的密度要比轧制装甲钢低,就是说同样厚度的装甲板,铸造装甲的抗弹能力比轧制装甲差。一般认为,同样厚度的装甲板,铸造装甲的抗弹能力是轧制装甲板的90%,即100毫米铸造装甲板抗弹能力约相当于90毫米轧制装甲板。而且铸造装甲对铸造的质量要求很高,在铸造过程中形成的砂眼、气孔和夹砂等缺陷都会严重的影响装甲的防护能力。同时铸造装甲对热处理的要求也很严格。在二战时期生产的苏式坦克,因为生产场地和设备条件不好,以及为增加产量而简化了生产的工艺,生产出的坦克铸造炮塔内部缺陷较多,理论上无法被穿甲弹穿透的装甲,在战斗中却经常被击穿。

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