塑料弹壳的技术问题

子　荫等

战争中，弹药的消耗量巨大。为了减轻士兵负荷并增加携弹量，就必须减轻弹药的质量。而弹壳几乎占全弹质量的一半，金属弹壳，尤其是钢弹壳质量太大且使用性差，造成了很大的浪费。若用塑料代替金属制作弹壳，不但可以大幅度减轻弹药的质量和士兵负荷，而且可以大幅度降低弹药的成本。若在高膛压自动武器上应用塑料弹壳，将是轻武器弹药的一次重大变革。关于塑料弹壳在高膛压自动武器上的应用，国外已开展了一段时期的研究工作，并取得了一些进展，如奥地利斯太尔-曼利夏公司研制的塑料弹壳埋头小箭弹已在美国ACR计划中进行了试验和选型。采用塑料弹壳要进行材料的性能研究，弹壳的结口技术，弹壳成型工艺等方面的研究。

(1)塑料材料性能研究

弹壳的作用是：把弹头、底火、发射药等组成一个整体，并使枪弹在弹膛内确实定位；盛装与密封发射药，使它具有规定的药室容积；发射时密封火药燃气，防止高温高压的火药燃气烧蚀弹膛，或从枪管尾部冲出。作为弹壳的塑料材料，应满足使用的基本要求：具有较高的强度、刚度和一定的延伸率；在高温高压状态下不燃烧、无毒、耐瞬时高温冲击；抗老化性能及耐腐蚀性好，吸水性小，便于长期储存；与发射药不起化学反应，相容性好；工艺性好，材料密度小，注塑加工时收缩率小，尺寸稳定性好；取材广泛，成本低廉。从以上看出，对塑料材料在使用环境、工艺性、经济性等方面提出了很高的要求。

(2)塑料弹壳结口技术

主要是研究满足弹药发射过程中强度、刚度、可靠性及特殊要求的弹壳结口技术。塑料弹壳在高膛压情况下采用常规枪弹的弹壳结口技术不能满足强度要求，所以要从全弹和弹壳的结口上进行新的方案设计和研究。塑料弹壳埋头弹就是一种新的结口技术。与常规枪弹不同，其枪弹是一个圆柱体(弹头埋在弹壳之中，枪弹除保持原有的零件外还增加了弹帽、固定环之类的辅助零件)。发射时膛压由膛壁承担。另外弹膛和弹壳之间仍有一定的间隙，弹壳在高压作用下产生一定的弹性变形。塑料弹壳结口还应满足以下要求：一是击发底火时弹壳要具有一定的刚度，以保证击发发火的可靠性，为了达到这一目的，在底火和弹壳之间一般装有金属件；二是弹壳有一定的冲击韧性和延伸率，在膛压达到峰值时，弹壳不会碎；三是射击后弹壳能顺利抽出弹膛；四是弹壳的加工工艺性好，成型后不产生太大的应力集中。

(3)塑料弹壳成型工艺研究

塑料弹壳的成型主要是模具设计、成型工艺控制，这些因素对弹壳的强度、刚度、收缩率等都有较大的影响，是控制弹壳加工质量中的一个重要环节。我们在研究一种塑料弹壳时，发现相同的材料和模具若采用不同的注塑成型温度和压力，弹壳的强度就明显不同。注塑温度和压力低时，弹壳在较低的膛压下就会裂开；当注塑温度和压力太高时，弹壳的内应力大，放置一段时间后，弹壳的强度则会降低。只有当注塑的温度、压力和模具温度匹配合适时，弹壳才有较好的强度。其中研究的一种埋头弹的塑料弹壳，在封闭弹膛内其膛压达到250MPa时，弹壳基本上不破裂。

弹壳材料从传统的黄铜开始，经过覆铜钢壳、钢壳、覆铝钢、铝壳、塑料弹壳的改进过程。以塑料弹壳为代表的非金属材料弹壳代替金属材料弹壳将是材料发展史上的一次飞跃。◆

(编辑/魏开功)