药筒已经有了数百年的发展历史,就像开采将尽的矿山,发展余地甚微。如今,学校里没有了药筒专业,研究所没有人研究药筒,机关里也没有了专门的管理机构。药筒的研究工作正在淡出人们的视野。然而,焊接钢药筒技术却像是在废弃的矿山下又发现了新矿,使这个黄昏的行业焕发青春。
在焊接钢药筒领域有一位世界级的领军人物,那就是刘纯郴。他是世界上第一个焊接钢药筒的设计师,是焊接钢药筒设计理论与成套工艺技术的创立人,是药筒退壳力测定器的发明者。 世界高峰是怎么登顶的?
先进的技术,必须有先进的理论指导。药筒是一个承受高温、高压的薄壁容器,又是一个应变率极高的容器,它的变形情况既看不见,又摸不着,因此,过去的铜药筒设计理论都是在许多假设条件下建立起来的,以经验设计与打炮验证为主。学习引伸药筒出身的刘纯郴开始也是沿用引伸药筒的设计路数进行,可是一次次碰壁,这大概就是其他国家、其他药筒厂研制焊接钢药筒失败的主要原因。刘纯郴从失败中认真总结教训,仔细观察失败的现象,分析其中的原因。终于总结出了与引伸铜药筒钢药筒完全不一样的设计理论与方法,提出了药筒不均匀性变形及分区假说,建立了钢药筒的力学模型,创立了“一薄、一低、双高”的设计原理与方法,引入了底强积与根强集的概念进行“双高”设计,建立了底强积与根强集的判据、创立了不贴膛长度的计算公式和筒底高度的优选方法。为了减少试验的弹药消耗,他又发明了抽壳力测定器,用它可以在靶场射击后的火炮上进行验证设计计算的正确性。 设计理论的建立,是新药筒研制的重要基础,但是要把先进的设计理论付诸实践,还必须有成套的先进制造技术的支持。于是,刘纯郴带领团队,摸索出了一整套焊接技术规范、热处理强化工艺、高强度焊缝的局部回火技术、焊缝的辊压技术等新工艺,为此自行设计出了一台台关键的专用设备。 这套新的设计理论与方法,使药筒设计从过去的“画加打”,主要凭经验设计、靠打炮验证的自然王国,慢慢上升到主要靠理论指导、靠设计计算,加上抽壳力测定器测试,辅以打炮验证的自由王国阶段。设计成功率大大提高、弹药消耗大大减少。如果说过去药筒是打炮打出来的话,那么现在可以说主要是设计出来的。这套设计理论与方法,深化了人们对药筒设计的认识,把世界的药筒设计理论推上了新水平。依靠这套理论与方法,他们已经成功地研制成功30多种大口径药筒,已经使中国成为世界上惟一的,在76毫米以上各种大中口径火炮实现了焊接钢药筒覆盖的国家。历史雄辩地证明,中国人靠自主创新成功地登上了当今药筒制造技术的世界顶峰。 钢铁是怎样炼成的?
刘纯郴是中国焊接钢药筒最早的参与者,当时并没有总设计师这么一说,但是,他是项目组里惟一的学药筒的本科生,设计的责任自然地落在了他的肩上。虽然是药筒本科毕业,学的都是冲压引伸药筒知识,是压力加工专业,焊接技术对他来说也是一张白纸。于是他就像穿甲弹一样,使劲地钻了进去,从自动埋弧焊、二氧化碳气体保护焊到钨极脉冲氩弧焊,一项项地试,寻找最适合药筒的焊接技术。他仔细研究焊接技术运用于钢药筒的规律,自己设计焊接设备,制订焊接规范,伴随着焊接药筒的成长他还当过十年焊工,从而使他成为一个精通药筒焊接技术的多面手,既能设计焊接药筒,又能设计加工设备与工装,还能动手焊接。他是既有理论又有实践的复合型人才。 焊接钢药筒是药筒制造技术的一大革命,它的成长不会一帆风顺。首先在技术上就遇到了许多困难。大家担心的开焊问题,常有发生。直缝开了,导致药筒开裂。环缝裂了,筒底就脱落。为了解决这个老大难问题,他经过了长时间的摸索,进行了大量试验,终于找到了原因所在,于是采取了针对性措施,优化了规范,解决了焊缝破裂的难题。有一次,85毫米药筒大型试验时发生了药筒斜肩焊缝处破裂的故障,多数人认为是焊接问题,刘纯郴仔细分析,若是焊接问题,为什么其他部位的焊缝不裂,唯独药筒斜肩部开裂呢?他运用自己创立的理论,提出了开裂可能是由于烤口工序所致的论断,开始并不为人们接受。后来在85mm高射炮焊接药筒做大型试验时,进行了烤口与不烤口的对比试验,其结果,未烤口的全部不裂,少数开裂的都是烤口的,从而验证了他的论断。在研制某坦克炮焊接药筒时,也曾经出现过退壳不好的现象,他根据“一薄一低双高”理论,将筒体壁厚减薄了15%。人们开始对这个举措难以理解。为此,他用自己发明的抽壳力测定器测定了抽壳力,实测结果:射击后壁减薄的药筒抽壳力比没有减薄的低了近50%,用试验数据证明了他的理论。梅花香自苦寒来,在创建焊接药筒理论的过程中,他付出了艰巨的劳动。为了创立一个重要的经验公式,以指导焊接药筒结构设计,并预测焊接药筒的退壳性能,他把射击试验中的海量数据进行了处理,工作量非常大。为此,刘纯郴于20世纪80年代就自学计算机,自己编程,自行计算,晚上计算机不停地工作,早晨来看完结果,再接着计算,日复一日,历时一年多,终于完成了这个公式的建立。 药筒的功能是承受高温、高压而不破不裂。刘纯郴则有千斤压顶不弯腰的坚强意志。当笔者问起他最大愿望是什么?他笑着回答:“第一,我国虽然是世界上实现药筒钢质化、焊接化惟一的国家,但是,还有几个药筒“两化”的任务尚未完成,我希望能在有生之年实现‘两化’药筒的全覆盖,让曾经为枪炮武器发展做出过巨大贡献的铜药筒及其引伸工艺早日进驻历史博物馆。第二,继续努力完善我国独有的焊接药筒理论,登顶‘正间隙退壳’这个药筒设计的最高境界。第三,薄壁钢板的焊接技术,可以更多地替代轧制的无缝钢管,在军用上民用上都有广阔的前景,希望能得到更加广泛的推广。”这就是刘纯郴的“中国梦”,如今,离这个梦的实现只剩咫尺之遥。 |
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