欢迎关注兵器知识谱,弹匣实现供弹的装置是弹簧,俗称“自动供料装置”,如果总压着子弹对弹簧的性能不会产生太大影响,以现在的合金弹簧钢而言,压着子弹三五年也是没有问题的。
这是因为弹匣弹簧一种利用韧性钢材的弹性来工作的机械零件,比如最常用的65号硅锰钢(又称为中高碳弹簧钢),它的力学性能为:抗拉强度≥695Mpa;屈服强度≥410Mpa。
而弹匣总压着子弹会不会坏掉或者多久会坏掉取决于弹匣内弹簧的疲劳寿命,所谓的“弹簧疲劳寿命”指的是在循环加载情况下,材料产生疲劳破坏所需的应力或应变的循环次数,常以“工作小时”来计算。
弹匣内总压着子弹的弹簧一直处于被压迫蓄力却没有释放弹力的状态,而且子弹的压迫也远远小于400多兆帕,所以它只相当于工作了半次,弹簧疲劳寿命只消耗了1/20000000,它离“坏掉”还差1999万次的工作次数。
比如说美制M4A1自动步枪的弹匣弹簧,曾有北美枪械爱好者在弹匣内压满30子弹后忘记使用,摆在阁楼上长达5年之久,在搬家清理物品时才被发现,结果弹匣供弹依旧正常,说明弹匣弹簧虽然压迫蓄力超过了20000小时的寿命,但是只工作半次,因此并未出现疲劳寿命耗尽现象(5年时间约为43800个小时)。
需要特别指出的是弹簧的疲劳寿命最终还是会在一直压迫蓄力中耗尽,因为制造弹簧的材料为钢材,当材料本身的性质发生改变以后弹簧的弹力就会减弱或小时。
比如说受潮生锈或者受到机械损伤,这个时候弹匣就会因弹簧顶子弹不到位而出现供弹故障,比如说国产92式手枪初期量产时就出现过这类情况,以至于弹匣设计弹容量为15发,实际上只能压10~12发,否则就会发生弹匣弹簧顶弹不到位的现象(9mm版)。
那么问题就来了——为什么有些弹匣弹簧在压弹数年之久的情况下也不会坏掉,而有些弹匣弹簧会出现“先天性”的供弹故障呢?我们从以下几点来分析。
▼下图为国产92式9mm手枪以及弹匣,从双排双进的弹匣上不难看出这是一款初期版的92式,由于弹匣弹簧弹力不足,军警往往只会在弹容15发的双排双进弹匣里压10发子弹,用牺牲火力的方式来换取弹匣供弹可靠,这不得不说是国产轻武器的悲哀,像这类“假冒伪劣产品”的弹匣就不能总压着子弹了,战斗结束就得退弹,否则弹匣还真会坏掉。
弹匣弹簧的种类以及性能要求
弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件,用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变,除去外力后又恢复原状,弹匣用的弹簧便是利用了其弹性特性向枪械内供弹的。
当射手向弹匣内压弹时,相当于给弹簧施加压力使其形变;当枪械推弹上膛时,则相当于给弹簧消减外力,弹簧的形态恢复的形式将子弹陆续向枪膛内顶;当弹匣内的子弹耗尽时,弹簧就恢复到初始形态。
弹匣弹簧的种类
弹簧的种类复杂多样,按形状可分为分螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧四种,枪械弹匣供弹的弹簧多采用螺旋弹簧和涡卷弹簧,其中螺旋弹簧应用最广泛。
手枪、冲锋枪、自动步枪的弹匣正常情况下都是采用螺旋弹簧,比如说弹容39发的STANAG北约标准步枪弹匣;在特殊战术需求下也可以使用涡卷弹簧,比如说我军装备的95式班用机枪使用的95式75发弹鼓。
相信读者朋友们对螺旋弹簧的了解是比较直观的,毕竟它的用途实在是太广泛了,而对涡卷弹簧的理解可能就觉得有些抽象了。
事实上我们对涡卷弹簧一点也不陌生,如果我们提及它的别名,那么100%的读者就会觉得它跟螺旋弹簧一样熟悉了——发条。
发条的本质就是弹簧,都是具有蓄力时发生形变、除去外力后又恢复原状的特征,比如说钟表的发条、玩具的发条等等。
弹鼓发条的工作原理与钟表、玩具的发条没有任何区别,当射手通过旋钮旋紧发条时就相当于给发条蓄力,当枪械推弹上膛时就相当于逐渐消除外力对发条的制约,发条会在供弹过程中逐渐恢复初始形态。
弹匣弹簧的性能要求
在谈及弹匣弹簧的性能之前我们需要了解一个关于弹簧的知识点——胡克定律,即弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比,理论表述为:固体材料受力之后,材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系。
只有满足胡克定律的材料才能称为弹簧材料,即线弹性或胡克型材料,比如说橡皮筋,橡皮筋虽然不是金属材料,但是它在广义上仍然被视为弹簧材料,包括弓弩,因为它们都符合F=-k·x的胡克力学弹性理论。
很显然,现代工业中不可能都使用非金属的弹性材料来做弹簧,而普通金属的弹性又不具备弹簧材料力学弹性要求。
金属弹簧材料的力学弹性要求有以下几点:第一、力学性能,具体是指高弹性极限、高强度极限、高屈强比性能;第二、抗弹减性能,即抗弹性减退性能(又称抗松弛性能);第三、疲劳性能,包括淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。
为了得到这类金属,英国人于1776年率先在高碳钢冶炼中(含碳0.62%~0.70%)加入了0.17%~0.37%的硅、0.90%~1.20%的锰、0.25%的铬,获得了高韧性的中高碳钢,即65钢。
65钢的问世促进了弹仓式供弹枪械和弹匣式供弹枪械的发展,因为65钢是极好的弹簧材料,它的抗拉强度≥695Mpa,屈服强度≥410兆帕,优越的力学弹性性能使其成为当时唯一的弹仓/弹匣弹簧材料。
65钢的问世除了起到增大武器供弹量的作用以外,最重要的是促使了自动武器的发展,比如说冲锋枪。
在没有弹簧钢的年代,自动武器要么采用弹链供弹,要么采用保弹板供弹,这类武器都是笨重的重型机枪,当65弹簧钢问世以后,供弹具可以采用轻便的弹匣,因此我们可以这么认为——没有弹簧钢就没有冲锋枪、轻机枪以及现在的自动步枪的问世。
▼下图为四二次世界大战期间最受我军欢迎的ZB-26“捷克式”轻机枪,那个时期的轻机枪大多采用弹匣朝上的布局设计,这样的设计会严重影响射手观察射界,但是除此之外已经没有更好的选择了,因为弹匣弹簧材料的力学弹性不够好,只有朝下才能借助重力提高供弹可靠性,这样的弹匣如果总是压着子弹就会损坏弹匣,因此弹匣只能装填20发子弹,以确保弹匣弹簧的疲劳寿命。
现代枪械弹匣使用高性能合金弹簧钢
65号弹簧钢虽然满足了“胡克定律”的力学弹性要求,也是近200年来使用最广泛的枪械弹匣弹簧材料,用合格的65钢制作的弹匣弹簧理论上的性能上基本上是无可挑剔的,但是实际应用时还是暴露出了一个致命问题——生锈。
诚然,寿命高达2000万次的65弹簧钢寿命极限可以使用到枪械报废,严格来讲应该是即使枪械保费了,弹仓/弹匣弹簧的寿命也只会消耗2%不到。
但是枪械是士兵的作战工具,枪械的工作环境不可能永远都在理想的干燥、干净的环境里,多数时候是在丛林、山地、荒漠、沿海等恶劣环境中工作
在这些环境中如果弹仓/弹匣弹簧得不到定期保养,那么最终将会导致一个严重后果,那就是生锈。
枪械弹匣的螺旋弹簧有一个特点,那就是加工时造成的机械损伤,弹匣弹簧不同于枪机上的圆形螺旋弹簧,因为弹匣是盒状的方形物体,所以在加工时弹簧也要使用弹簧机械加工成方形螺旋弹簧,在加工过程中弹簧钢难免要受到冷轧工艺或者热轧工艺成型时的折叠,这就相当于给弹簧钢造成了人为的损伤。
生锈加上机械损伤导致的结果就是弹簧钢力学弹性的降低,也就是弹力下降,当弹力下降时弹匣就会出现供弹不到位的现象,也就是题目中是说的“坏掉”。
为了解决这个问题,人们研发出了高性能弹簧钢——合金弹簧钢,即60号硅镍铬合金弹簧钢(以下简称60钢)。
该型钢材含碳0.56%~0.64%,含硅1.50%~2.00%,含锰0.60%~0.90%,含铬≤0.35%,含镍≤0.35%,含铜≤0.25%,抗拉强度达到了1274Mpa,屈服强度为1176Mpa,力学弹性性能明显优于65钢。
使用60钢制成的弹匣弹簧不仅提高了供弹可靠性,而且因其不锈蚀、耐高温、加工性能好的特点,工作次数远远超过中高碳弹簧钢(65钢),使用该型钢材制造的弹匣弹簧更加不容易出现“坏掉”的问题。
60钢的问世促进了双排供弹弹匣技术的发展,比如说美制汤姆森冲锋枪、意大利92F“贝莱塔”手枪、苏制AK-47自动步枪等等。
可以这么说:如果没有60钢这样的高性能合金弹簧钢,那么现代自动武器的供弹具(弹匣)将很难实现双排供弹,那么弹匣就要造得像类似德国P-40冲锋枪那样长了。
▼下图为使用超长透明双排单进弹匣的格洛克42手枪,该型手枪的标准弹匣弹容量为6发,使用超长弹匣后弹容量扩展到了20发,由于采用了高性能合金弹簧钢,其弹匣弹簧的力学弹性非常出色,供弹十分顺畅,绝对不会出现供弹故障,即便像图中那样一直压着20发子弹放置3~5年,弹匣弹簧的力学弹性性能一点也不会减弱,“坏掉”就更不会发生了。
综上所述我们可以得出这样的结论
第一、枪的弹匣总压着子弹是不会坏掉的,因为现代枪械的弹匣的核心结构是供弹弹簧,而弹簧是使用60号硅镍铬合金弹簧钢制成的,它具有很高的力学弹性性能,抗拉强度和屈服强度几乎是65号中高碳弹簧钢的2~3倍,即使总是压满子弹也不会耗尽钢材的弹簧疲劳寿命。
第二、出现供弹故障的弹匣是因为材料问题、设计问题、加工问题引起的综合性问题,比如说初期量产版的国产92式手枪弹匣就出现过这样的问题,在更改设计(增加弹匣弹簧长度)和更换材料(更换为60弹簧钢钢)以后,所有问题迎刃而解。
第三、现代枪械的弹匣弹簧都是用了高性能合金弹簧钢,因此弹匣“坏掉”的现象一般不再是压弹造成的弹簧疲劳引起的供弹故障,由于60弹簧钢实在是太耐用了,以至于弹匣其它部件损坏,弹簧也不会“坏掉”。
结语
枪械制造技术中弹匣弹簧是最不起眼的部件,但是往往就是这个部件却能制约一个国家的轻武器制造水平的发挥,而且这种现象又以我国最具代表性性。
建国以来,我国的冶金工业是从“而今迈步从头越”的“0”基础开始的,所以在仿制苏式轻武器时苏联提供材料的那一批质量尚可,而全面国产化以后就开始暴露出各种各样的问题了。
比如说54式、64式、77式甚至新时代设计的92式手枪都存在弹匣供弹故障,这是一个近乎于无解的普遍性难题,这也是我国军警在使用这些枪械进行实战时一律不压满子弹的原因,同时也是国家为奋战在反恐一线的警察配备进口“格洛克”手枪的原因之一。
直到本世纪初我国攻克了60钢技术以后,做为新生代的国产92式手枪才解决了弹匣弹簧供弹可靠性的问题,至此,军警战士们才告别了“设计弹容15发,实际压弹11发”的尴尬,可见弹匣弹簧是一种能直接影响枪械性能发挥的重要因素。
▼下图为外贸定制版的国产92式9mm手枪,外貌定制版除了改进生产工艺,使外表更精细以外,弹匣弹簧材质也更换为高性能合金弹簧钢,弹匣进弹模式也从原来的双排双进改为双排单进,使其真正拥有了压满15发子弹的能力,这些改进已经应用到92G型手枪上,一线军警不必再为手中的家伙不给力而烦恼了。