10mm缧栓在室外抗氧化多少年 氧气和乙炔的割嘴有几种?
氧气和乙炔的割嘴有几种?
原创 锅炉房老王 尼伯龙根工厂 今天
作者:锅炉房老王
技术支持:愤怒的路人甲
熟悉二战德国坦克生产的朋友们都知道,我们常说的“虎式坦克由亨舍尔工厂生产”其实只能代表虎式坦克的总装工序是在亨舍尔的卡塞尔工厂完成的。坦克是一种复杂的作战车辆,没有任何一家工厂能够独立加工出所有的部件,这样做既不现实,也不经济。因此,发动机、变速器等重要总成和各类林林总总的大小部件都被外包给不同的分包商来生产,而坦克的外壳也不例外,坦克的炮塔和车体装甲壳体的加工工作有很大一部分在钢铁厂进行,这就是为什么我们可以在总装厂的院子里看到堆积如山的空车体的原因。
堆积在粗运亨舍尔卡塞尔工厂院内的虎王车体装甲壳体。
虎式坦克的重要性不仅仅体现在强悍的战斗力上,它同时也是德国坦克发展的分水岭。相对于之前枝察的型号,虎式坦克的装甲厚度大大增加。为了提高结构强度,改善受力情况,增加焊接面积,装甲板开始采用互锁(榫卯)结构连接。同时,从一号坦克一直沿用到四号坦克的底盘/上层结构可分的设计思路被彻底摒弃。从虎式开始,底盘与上层结构改成了一体化设计,再也无法拆开。由于炮塔座圈直径较大,导致弹药架和散热系统等需要向外布置,虎式的上层结构有一部分是外悬在履带上面的,长长的翼子板被侧撑板替代,从虎式往后的新型坦克,如黑豹、虎王等都遵循了这一设计思路,并在战后的豹1、豹2主战坦克上面得到延续。
虎式前身VK 36.01,可以看到车体没有外悬结构,只有挡泥板和两个突出于侧面轮廓的冷却系统进气口。
虎式V1样车,可见外悬结构挤占了原本挡泥板的位置。
虎王的设计在整体布局不变的前提下进一步改进了防弹外形,降低了加工难度。
表面处理与成型工艺
表面处理完成的装甲钢板会先被裁成尺寸合适的方块,以备后续加工。钢板的切割用磁辊式气割机进行,为了确保切割质量,会在进行氧乙炔切割时使用高纯度的氧气,以保证较高的火焰温度,还会采用多个割嘴同时作业的方式,在切割的同时进行倒角,加工出坡口。如果装甲构件边缘后续还需要进行机加工,则会进行退火操作降低硬度。
1942年春季之前,德国战车的装甲构件多是采用机加工工艺切削成型的,由于机加工互锁结构的成本过高,出于降低成本和节省工时的考虑,“坦克发展委员会”要求改用气割工艺加工榫卯连接部分,其余堆叠或直线方式连接的装甲板依然采用机加工成型工艺。实际操作中,一般会先用气割机将装甲构件按照大体轮廓尺寸切割成型,然后再人工操作割炬,加工出互锁结构的凸起与开槽,黑豹、虎王等坦克车首的倾斜装甲板就是这么加工出来的。
加工成型的虎王首上装甲板堆叠在一起存放。
值得注意的是,在虎式坦克的底盘侧板和侧撑板之间的连接部位,装甲构件的边缘是用机加工工艺切出来的,两者之间用焊接方式连接,但又在外部打孔加装一L形的加强结构,加强结构在分别与底盘侧板和侧撑板用螺栓固定之后,边缘又以焊接方式进一步加固,形成了6mm宽的焊线。不过,虎式及后续车型上某些部位的焊线宽度可达10mm,但却岩搭梁并没有在这些位置上见到类似的加强结构,在后续车型上,底盘侧板和侧撑板之间的加强结构也被取消了。
虎式底盘侧装甲和侧撑板之间的加强结构,边缘呈波浪形。
在进行切割前,会先以锤击方式去除装甲钢板表面的杂质与氧化层,之后进行喷丸处理,除此之外再无其他表面处理流程。不过,德国人似乎忘记了装甲构件在长期堆放之后,装甲结合部也需要在焊接前清理干净,1945年盟军在占领克虏伯埃森工厂以及多特蒙德-赫尔德联合钢铁厂(Dortmund-Hörder Hütten-Verein,DHHV)之后,发现该两厂的工作人员都没有认真清理装甲结合部,导致焊接质量达不到应有的水准。
完成切割之后,需要加工成弧形等复杂形状的装甲板还需要进行滚轧。德国采用的热轧工艺需要用市政煤气火焰将50mm以上的装甲板预先加热到300℃,50mm以下的装甲板需要加热到150-200℃,加热到规定温度后立即进行轧制。由于工件长度较大,在固定于夹具上进行加工时势必会产生形变,为了保证最终的焊接区域对位准确,受当时的技术条件限制,允许表面存在5mm平整度公差。厚度80mm的装甲板在成型过程中需要施加2000吨的轧制力,允许弯曲中心与主轴存在±2mm的偏移公差。
虎式坦克的炮塔侧面马蹄形装甲,以及鼠式坦克炮塔正面的弧形构件都是用热轧工艺加工成型的大型装甲构件,虎王量产型炮塔的侧装甲也不例外。
在1942年8月的TL 21/9017技术规范中首次提及了德国坦克的装甲板互锁工艺,互锁工艺可以增加焊接面积,减小焊线在装甲板中弹时受力过大,出现崩裂的概率。盟军曾对克虏伯公司代表卢克(Lucke)博士进行讯问,博士对互锁工艺的优点总结如下:
·互锁结构增加了装甲板之间的接触面积,多点支撑提高了总体结构的抗弹性能。
·焊缝长度增加,提升焊接强度。
·互锁结构是分段焊接的,一旦焊线出现裂纹,可以防止裂纹向附近区域扩展。
黑豹D型的装甲壳体设计已经全面采用了互锁结构,所有的主要装甲构件都通过榫卯连接在一起。它的炮塔侧面装甲靠后的位置开孔,用来插入炮塔后板的卡榫,与铸造成型的炮塔前装甲相连的部位则被加工成了梯形结构。事实上,黑豹坦克要求的加工精度比虎式坦克更高,装甲结构各部位的焊线都比虎式要窄小得多,其装甲构件所能允许的公差只有1-2mm。在黑豹A型投产的时候,炮塔侧装甲前部的梯形连接结构又被改成了方块,生产过程中,其战斗室顶甲和侧甲之间的连接方式又从互锁改成了直线焊接拼合。
黑豹底盘侧甲和车体首上、首下侧面之间的互锁结构(DHHV)。
黑豹II和虎王坦克的车体结构又进一步简化,德国坦克的装甲壳体设计风格也由此固定下来。动力室外悬部分用来容纳油箱和散热系统的“鼓包”被取消,侧撑板造型变成了一条和坦克纵轴呈一定角度的直线,而互锁结构只出现在承力最大的一些构件连接部位。
总体来讲,最容易被弹的车体首上、首下装甲之间会采用相对复杂、接触点较多的互锁结构,而车首装甲与上层结构侧甲、底盘侧甲之间的互锁结构会相对简单一些。此外,尾装甲和上层结构/底盘侧甲之间,以及底盘侧甲与侧撑板之间也采用互锁结构连接。战斗室顶甲和上层结构侧甲、底盘底甲和底盘其余各面,以及侧撑板与上层结构侧甲的连接面采用的都是较为传统的直线结合方式。在虎王之后,黑豹G型的车体也进行了重新设计,优化了结构,且减少了建造车体所需不同厚度装甲钢板的种类,这种设计思路还延续到了猎虎和黑猎豹两种坦克歼击车上面。虎王的炮塔除了顶甲之外,其余构件之间都以互锁结构相连。量产型炮塔前装甲存在面积较大的梯形连接结构,侧甲和前装甲连接位置还额外钻孔,植入装甲栓进一步提高结构强度。
虎王量产型炮塔侧甲和前装甲结合部外侧打孔,每侧植入4枚装甲栓焊牢。
虎王车体首上、首下装甲结合部的互锁结构,边缘已经倒出斜角,形成焊接工作所需的坡口。
不同钢铁厂家完成的同型装甲壳体存在一些细节差异,例如克虏伯和DHHV生产的虎式和虎王炮塔壳体,其顶甲和侧甲连接部位的焊线就存在一定区别。鲁尔钢铁(Ruhrstahl)生产的黑豹D/A型车身,动力室外悬部分下方的“鼓包”上缘与上层结构连接部位的切削形状、以及下缘和侧撑板连接部位的样式都与其他厂家不同。克虏伯生产的虎王车体装甲壳体从来都不会把球形机枪座一并装上,为此,亨舍尔需要从莱比锡的阿诺·穆勒航空设备公司(Luftfahrtgeräten Arno Müller)订购球形机枪座自行安装。
两种不同的黑豹D/A型动力室外悬部分“鼓包”样式。
DHHV的虎王车体,早在主体结构的焊接工作进行之前,航向机枪座就已经被焊接到位。
毋庸置疑,出厂之前不装航向机枪座的虎王车体肯定是克虏伯的杰作。
加工装甲构件时难免会出现互锁结构切削过度,导致缝隙过大,无法正常拼合的状况,这时候就要在结合部塞入垫片,然后再进行焊接。在同盟国对黑豹D型进行检验和测试的过程中,只发现过一次垫片的存在。随着战争接近尾声,形势对德国愈发不利,赶工和工作散漫的迹象越来越明显,公差控制松懈。战后,盟军在克虏伯和DHHV发现了大量置入垫片后依然存在缝隙的例子,这无疑会对成品的焊接强度和抗弹性能产生不利影响。
两个装甲互锁结构公差没有控制好的例子(黑豹车体尾甲与侧甲结合部),在置入垫片,焊接完毕后内部仍然存在缝隙。
焊接工艺
和美、苏的坦克制造业不同,德国军工厂从来不使用自动焊接技术,完全依赖手工焊接。当时的TL4014、TL4028 和 TL4032技术规范分别对厚度在16-30mm、35-50mm、以及55-80mm的装甲构件焊接工作做出了规定,其中要求:
1.除图纸特别注明的情况之外,焊接作业均应使用金属焊条进行弧焊。
2.在开始焊接工作之前,武器局6处代表应以书面材料向上级说明焊接方式,获批之后方可进行,所有的变更都需要重新审批。
3.(材料)必须列明如下项目:
·连接方式
·焊条直径及材质
·焊接步骤
·消除应力的方法
·电源的类型和极性
·电流强度(安培)
4.加工完成的焊线不得出现裂纹。
5.焊接成型的构件不需要再进行实弹射击测试。
起初,德国战车生产厂家并行使用铁素体焊条和硬质合金焊条。从1942年至1944年初的这段时间当中,德国改用奥氏体焊条进行坦克装甲焊接,禁止使用硬质合金焊条(装甲热处理工序取消)。从1944年初开始,由于合金元素严重短缺,奥氏体焊条供应不足,又开始大量使用铁素体焊条。按照克虏伯和DHHV的记载,直到1944年,使用18/8型奥氏体焊条导致的焊缝开裂问题都一直没有得到妥善解决,不过,DHHV在1943年的技术存档却没有对此进行明确记载,具体情况如何,还需要进一步的确认。可以肯定的是,焊接工作所耗费的工时有很大一部分都被浪费在了补焊上面。
焊条结构,外面有一层药皮,里面是合金焊芯。
1944年1月改用铁素体焊条之后,焊线开裂的状况愈演愈烈,以至于克虏伯干脆禁止用铁素体焊条来焊接虎王车体,但似乎用来焊接炮塔时问题并不突出。
按照DHHV的记载,大约有30%-40%的焊线会出现裂纹,但在改进了焊条和使用多种新技术之后,焊线出问题的概率下降到了10-20%。先用铁素体焊条焊一层,然后再用奥氏体焊条焊几层的做法被厂方所提倡,他们认为这样可以提高奥氏体焊条的焊接强度,提升抗弹性能。然而,这只是一种掩耳盗铃的伎俩,铁素体焊层的裂纹只是在表面上被奥氏体焊层给盖住了,该裂还是会裂。盟军在检查DHHV厂内车体和炮塔装甲壳体的半成品时,发现一些构件连接部位的奥氏体焊层依旧会出现较长的裂纹。
焊线的质检完全靠肉眼观察完成,质检员会检查焊线的尺寸是否合乎规范,以及焊线本身和邻近区域是否存在裂纹。如果裂纹的长度超过100mm,那么这段焊线就需要烧掉重焊。如果金属部分出现裂纹,就需要对开裂区域进行打磨-补焊-重新打磨的操作。
熟练工人焊出来的焊线应当非常工整美观。
DHHV厂质检员马格德福劳(Magdefrau)的工作日志显示,1943年时焊线质量问题并不突出,质量问题中,有大约一半是车体或炮塔顶甲配位不当,比施工图纸规定的高出了5-8mm,甚至有一例高出10mm的情况。但到了1944年6月,焊线质量不达标成为了最突出的质量问题,多数焊线裂纹长度都在100mm以下,但也有个别达到了400mm,除了裂纹长度之外,工件厚度和修复措施也被记录在案。
装甲壳体的生产
虎式/虎王的车体及炮塔装甲壳体由克虏伯的艾森工厂以及多特蒙德的DHHV加工成型,后来斯柯达(Skoda)也生产了一些虎王装甲壳体。黑豹装甲壳体的生产厂家更多,包括哈根(Hagen)的哈克特-艾肯不锈钢公司(Harkort-Eicken Edelstahlwerke GmbH)、奥地利卡普芬贝格(Kapfenberg)和克劳多夫-盖斯菲尔德(Crottendorf-Geisfeld)的百乐钢铁公司(Böhler & Co)工厂、DHHV、奥地利林茨钢铁厂、基梅尔(Kirchmeyer)的中德钢铁公司(Mitteldeutsche Stahlwerke)、哈廷根(Hattingen)的鲁尔钢铁公司、以及上西里西亚的班克钢铁厂(Bankhütte)。作为第一款由多家厂商联合制造的战车,各个分包商都试图将他们认为“最好的”工作流程应用到黑豹坦克的生产当中,所以,各厂的加工和质检方式都各不相同,尤其是焊接工作流程五花八门。1944年,武器局曾经试图统一各家工厂的焊接工作流程,但却因为生产计划调整而未能实施。
在各家负责生产虎王和黑豹G型装甲壳体的厂商当中,以克虏伯和DHHV的档案留存最为完整。总体而言,这两种坦克装甲壳体的加工方式大同小异。
以虎王坦克为例,其装甲壳体各构件大体切割成型需要耗费40工时,精加工成型耗时53工时(黑豹G型构件大体裁切成型20工时,精加工成型40工时)。虎王坦克的侧撑板还需要加工出凹槽,为后部液压减震器的安装位钻孔作业留出空间。黑豹G的部分装甲构件卡榫结构边缘为弧形,而虎王的卡榫边缘则全部为直角,降低了切割难度。
互锁结构焊接示意图,第一种两端呈圆弧状的开口只能置入一个垫片,圆角部分完全用焊条填塞。第二种类似于矩形的开口可以置入三个垫片,对于切割精度的要求会低一些。
克虏伯厂内备有虎王炮塔和车体装甲壳体的生产线,首先需要在钳台上将车体或炮塔的装甲构件组合在一起,用点焊进行初步的固定,然后再送入四条生产线之一继续处理。每条生产线都装备了转台,在进行焊接作业时,可以借助转台对装甲壳体进行翻转。克虏伯的转台可以移动,但DHHV的转台是固定在地面上的。
点焊的焊接长度在100-150mm之间,除了战斗室和炮塔顶甲之外,其他构件都需要用这种方式固定。有趣的是,DHHV的点焊是由装配工负责的,电焊工人并不参与这项工作。在车体装配成型之前,会先把车底的加强结构固定到位,克虏伯和DHHV这一结构的固定方式存在区别。
加强结构用厚度为10mm的钢制横梁和纵梁制成,横梁高度145mm,纵梁高度215mm。为了减轻重量,在纵梁上预先开出减重孔,在纵梁两侧还需要焊接扭杆的支撑部件,横梁上开有和纵梁组合的定位槽。克虏伯会在车体组装完毕后,用连接板焊在加强结构和底板之间,起到固定作用,而DHHV则会在安装底盘侧面装甲板之前,用边缘呈波浪形的角钢焊在加强结构与底板之间。
DHHV和克虏伯的车体装配步骤如下:
顺序
DHHV
克虏伯
1
底板整体置入夹具,固定到位
前后片底板置入夹具
2
底盘侧甲就位
首下装甲就位
3
尾甲就位
尾甲就位
4
首下装甲就位
底盘侧甲就位
5
首上装甲就位
首上装甲就位
6
用中间的夹具对底盘侧甲进行固定
用中间的夹具对底盘侧甲进行固定
7
旋紧尾部紧固装置(对底盘侧甲固定基座施力)
旋紧尾部紧固装置(对底盘侧甲固定基座施力)
8
首上、首下装甲准确配位
首上、首下装甲准确配位
9
全面进行尺寸检查,旋紧所有夹具
安装侧撑板
10
尾甲精确配位
安装上层结构侧甲
11
安装上层结构侧甲
尾甲精确配位
12
安装侧撑板
旋紧所有夹具
13
调整底板配位情况
装甲板的安装与定位要借助特制的夹具进行,构件之间还需要临时置入垫片,留出焊线空间。点焊会按照如下顺序进行:
·底板和底盘侧甲结合部内侧
·侧撑板和底盘侧甲结合部内侧
·侧撑板和上层结构侧甲结合部内侧(只焊一道)
·底板、首下装甲、车体尾甲结合部内侧
·侧撑板和首上装甲、尾甲结合部内侧
·首上装甲、底盘侧甲、上层结构侧甲结合部外侧(工人以立姿焊接)
·首上、首下装甲结合部外侧
·底盘侧甲、首下装甲和尾甲结合部内侧(工人以立姿焊接)
虎王车体各部位的焊线位置示意图。
虎王车底加强结构的安装(DHHV)。
正在利用钳台进行拼合的虎王车体装甲构件(克虏伯)。
箭头所指位置就是进行过点焊的地方。
炮塔壳体的四面装甲构件用特制夹具固定在底板四周,间隙和位置用夹具螺杆进行调节。克虏伯组装的炮塔是底朝下固定在夹具上的,而DHHV生产的炮塔在组合时则是底朝天。装配完毕后,会在垂直状态下在内部用18/8型奥氏体焊条进行角焊,第一步先在接缝底部焊出5mm的焊层,之后再焊上三层,在组合和角焊期间,炮塔顶甲暂不安装。战后,英国专家发现这些点焊和角焊位置的焊点质量非常低劣,存在大量裂纹。
虎王炮塔组装夹具(DHHV)。
在点焊之后,装甲壳体会在吊车的帮助下被固定在转台上,在焊接作业期间进行旋转。出于尽量简化转台结构的考虑,转台只能进行横向旋转,无法向其他方向运动。DHHV的转台由一台12.5kw的直流电动机驱动旋转,而克虏伯的转台只能靠人力驱动齿轮装置转动。克虏伯转台后部支架的夹具用两个带垫圈的大型螺栓连接在车体排气管开口上面,最上面还有个钩子钩在尾甲上缘,用一个螺栓压紧。DHHV转台后部支架的夹具是用多个小螺栓固定在尾架上面的,螺栓孔可以和排气管外罩及启动器盖板预留螺孔对齐,在夹具背面存在多条加强筋。
DHHV的焊接转台是固定在车间地面上的,无法移动。而克虏伯的焊接转台装有轮子,可以沿着轨道推动。
两家公司的前部支架结构类似,其夹具固定在车体前部的两个牵引基座开孔上,插入大型螺栓完成紧固,驱动转台旋转的装置位于前部支架前方。克虏伯厂的焊工可以登上一个用薄钢管焊成的平台进行内部的焊接工作,而DHHV的焊工只能踩着四脚梯爬上去焊。
虎王车体焊接转台(DHHV)。
虎王车体焊接转台及前后夹具(克虏伯)。
克虏伯和DHHV的炮塔焊接转台也不一样,克虏伯的装置与车体焊接转台类似,前后两个支架一个连接在炮塔前脸的火炮开口位置,一个连接在炮塔后部装甲上面,作业时可以横向翻滚。DHHV的装置则是沿水平方向旋转的转盘,炮塔用螺栓拧在上面。除了焊接转台之外,两家公司都备有固定式的炮塔焊台。
虎王炮塔焊接转台(克虏伯)。
车体的正式焊接工作按照如下顺序进行:
·底板和底盘侧甲结合部外侧
·尾甲和底盘侧甲结合部外侧
·底盘侧甲与侧撑板结合部外侧
··上层结构侧甲。侧撑板与尾甲结合部外侧
·首下装甲与底盘侧甲结合部外侧
之后工人将车体翻转90°立起,以站姿焊接如下部位:
·侧撑板和上层结构侧甲结合部内侧
·侧撑板与首上装甲、尾甲结合部内侧
除了构件纵向位置结合部要求从中间向两头焊接,以及那些要求以站姿焊接的部位要以从下往上的顺序多焊几遍之外,其余位置的焊接方向均不做要求。总体而言,在转台上进行焊接时,车体的位置是先底部朝上,然后再分别从左右两侧垂直立起,并不明文要求先焊哪一边。
固定在转台上进行翻转的虎王车体(克虏伯)。
这个转台旁边是克虏伯厂的焊工作业平台。
车体装甲壳体的最后一道工序是顶甲的安装与焊接,这道工序在转台上完成。在安装战斗室顶甲之前,要先在车体内部焊装承力梁部件。承力梁以高强度的钢材制成,厚度为20mm,卡在车体外撑部分和顶甲形成的梯形空间内,依靠事先焊接在上层结构侧甲、侧撑板以及底盘侧甲内部的若干定位块进行固定。要通过定位块固定承力梁,而不是将其直接焊接在车体内侧的原因在于,车体各构件在装配和焊接的过程中会产生累计公差,最终可能导致左右上层结构侧甲之间的距离公差达到± 8 mm,所以,承力梁不可以紧贴侧甲内部,这样容易带来更多的问题。战斗室顶甲也并不是一整块,而是被分成了三块,最大的一块压在承力梁顶部。为了避免应力造成焊线崩裂,承力梁和顶甲之间并不存在长焊线,而是通过四段较短的焊线固定起来。
从这张原厂图纸可以看出,虎王的战斗室顶甲是用三块装甲板焊接成型的。
虎王车体装甲壳体的焊接工作共计要耗费136个工时。
虎王炮塔顶甲的安装非常考验技术,该装甲前后分成三块,按照炮塔个体的公差不同,顶甲尺寸和边缘形状也会进行相应修整。在装配期间,装配工会在炮塔顶甲上面打上标记,以便进行装配切削。最终,三块炮塔顶甲会以对头焊接的方式组合在一起,然后再对固定于转台上面的炮塔壳体进行“封顶”。
在焊接炮塔顶甲时,应由两名焊工分别从炮塔内外进行焊接,每人焊接两次,从中间向两端焊接。作业时应使用铁素体焊条,炮塔底板和侧甲之间的焊接作业也应该采取和焊接顶甲类似的方式。在焊接炮塔侧甲与前装甲的结合部时,内部应使用18/8型奥氏体焊条,所有的外部焊线都用铁素体焊条完成。
按照卢克博士的说法,克虏伯公司通过计算焊接金属构件的总质量向焊工支付报酬,这是一种在当时比较新颖的计薪方式。DHHV的计薪方式要传统得多,他们通过计算工时和完成件数,来判断每位焊工究竟能拿到多少报酬。
盟军的空袭对厂房造成了严重破坏,从而对焊条的保存产生不利影响。盟军代表在战后发现,DHHV将应当保存在干燥处的焊条存放在厂房地下的防空洞里,环境非常潮湿,在保存和取用时也没有进行防潮和烘干处理,克虏伯也没有针对焊条的特殊保存措施,但配备了用于烘干的电烤箱。
使用受潮的焊条会导致焊接品质降低,从而增加了焊线崩裂的几率。两家工厂还会回收用剩的焊条余料,用来回炉重新制成完整焊条。盟军代表在DHHV厂里找到了装满焊条余料的回收箱,克虏伯则会把焊条余料连同药皮一起在厂里回炉融化掉,他们曾在1944年5-10月间使用过用来握持过短的焊条余料进行作业的夹子,以及配套的余料收集袋,但因为实在太费事,后来被工人们放弃了。
并不是每一家生产厂商都会在装配时对装甲构件进行点焊,中德钢铁公司就不这么做,他们在装配黑豹装甲壳体的时候索性一焊到底。
正在夹具上进行组合的黑豹炮塔壳体(班克钢铁)。
黑豹车体装甲壳体的组装(班克钢铁)。
在班克钢铁厂里,一套完整的黑豹坦克装甲壳体构件已经装车完毕,等待运走。在1945年1月工厂被苏军占领之前,班克钢铁一共组装了188个车体壳体,140个炮塔壳体。
武器局的代表们会在车体和炮塔装甲壳体完工之后进行质检,生产厂家自身也会有一套质检流程。以克虏伯为例,每班会有12-14名武器局代表在该公司各个车间同时开展工作。
克虏伯备有4条虎式/虎王坦克装甲壳体生产线,每条生产线配备了6个转台。装甲壳体在焊接完成后,就会被推走进行质检,与此同时,完成装配工序的装甲壳体会马上跟上来。克虏伯使用直流电焊机进行焊接作业,4条生产线每月能加工完成70-120个车体或炮塔装甲壳体。
在DHHV,占地面积为300x25m的生产车间有一半被虎王装甲壳体生产工段占据,剩下一半留给黑豹装甲壳体生产工段,两个工段之间被宽度为3m的过道分隔开来。用于焊接虎王装甲壳体的转台有20个,而用来生产黑豹G型装甲壳体的转台则有34个之多,转台前部支架一律朝向过道,以便工人操作电机。该车间的电焊机有两种,一种为单人操作,另一种可以支持两人同时作业。DHHV每月可以生产虎王车体装甲壳体45具,黑豹G型车体装甲壳体120具。
DHHV的车体生产车间。
DHHV的炮塔壳体生产工作放在另一个车间进行,同样分为虎王和黑豹两个生产工段,这个车间尺寸较小,占地面积为126x10m,共有12个虎王炮塔焊接转台和7个黑豹炮塔焊接转台。
在盟军占领克虏伯艾森工厂和DHHV的时候,前者生产线上编号最靠后的虎王车体是462号,炮塔是432号;后者生产线上编号最靠后的虎王车体是174号,炮塔是204号,编号最靠后的黑豹车体为1022号,炮塔为1597号;分配到的生产序列号会分别打在车体和炮塔上面。克虏伯的德国军工生产商代码为bwn,DHHV为amp,可以通过这个代码来分辨来自不同厂商的装甲壳体及其他部件。
最后,二战中后期德国坦克装甲生产特点可以归结如下:
·大量使用互锁结构与气割成型技术。
·在焊接工序使用方便作业的转台。
·纯手工焊接。
·品控不力导致质量不达标的情况频繁发生,坦克车体与炮塔的抗弹性能受到影响。
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锅炉房老王
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本工艺标准适用于10kV以下矩型母线安装。
2 施工准备
2.1 材料要求: 2.1.1 铜、册扒铝母线应有产品合格及材质证明,并符合表2-11的要求。
2.1.2 母线表面应光洁平整,不应有裂纹、折皱、夹杂物及变形和扭曲现象。
2.1.3 绝缘子及穿墙套管的瓷件,应符合执行国家标准和有关电瓷产品技术条件的规定,并有产品合格证。
2.1.4 绝缘材料的型号、规格、电压等级应符合设计要求。外观无损伤及裂纹,绝缘良好。
母线的机械性能和电阻率 表2-11
母线名称 母线型号 最小抗拉强
(N/mm2) 最小伸长率
(%) 20℃时最大电阻率
(Ω•mm2/m)
铜 母 线 TMY 255 6 0.01777
铝 母 线 LMY 115 3 0.0290
2.1.5 金属紧固件及卡具,均应采用热镀锌件。
2.1.6 其他判氏辅料有调合漆,樟丹池、焊条、焊粉等。
2.2 主要机具:
2.2.1 母线煨弯器、电焊、汽焊工具、钢锯、电锤、砂轮、台钻、手电钻、板锉、钢丝刷、木锤、力矩扳手、铜丝刷。
2.2.2 测试器具:皮尺、钢卷尺、钢板尺、水平、线坠、摇表、万用表、细钢丝或小线。
2.3 施工条件:
2.3.1 母线安装对土建要求:屋顶不漏水,墙面喷浆完毕,场地清理干净,并有一定的加工场所。高空作业脚手架搭设完毕,安全技术部门验收合格。门窗齐全。
2.3.2 电气设备安装完毕,检验合格。
2.3.3 预留孔洞及预埋件尺寸、强度均符合设计要求。
2.3.4 施工图及技术资料齐全。
3 操作工艺
3.1 工艺流程:
放线测量 → 支架及拉紧装置制作安装 → 绝缘子安装 → 母线的加工 → 母线的连接 →
母线安装 → 母线涂色刷油 → 检查送电
3.2 放线测量:
3.2.1 进入现场后根据母线及支架敷设的不同情况,核对是否与图纸相符。
3.2.2 放线测量:核对沿母线敷设全长方向有无障碍物,有无与建筑结构或设备管道、通风等安装部件交叉现象。
3.2.3 配电柜内安装母线,测量与设备上其它部件安全距离是否符合要求。
3.2.4 放线测量出各段母线加工尺寸、支架尺寸,并划出支架安装距离及剔洞或固定件安装位置。
3.3 支架及拉紧装置的制作安装
3.3.1 母线支架用50×50×5角钢制作,膨胀螺栓固定在墙上(图2-37)。
3.3.2 母线拉紧装置按附图制作组装(图2-38)。
3.4 绝缘子安装:
3.4.1 绝缘子安装前要州冲昌摇测绝缘,绝缘电阻值大于1兆欧为合格。检查绝缘子外观无裂纹、缺损现象,绝缘子灌注的螺栓、螺母牢固后方可使用。6~10kV支柱绝缘子安装前应做耐压试验。
3.4.2 绝缘子上下要各垫一个石棉垫。
3.4.3 绝缘子夹板、卡板的制作规格要与母线的规格相适应。绝缘子夹板、卡板的安装要牢固。
3.5 母线的加工:
3.5.1 母线的调直与切断
3.5.1.1 母线调直采用母带调直器进行调直,手工调直时必须用木锤,下面垫道木进行作业,不得用铁锤。
3.5.1.2 母线切断可使用手锯或砂轮锯作业,不得用电弧或乙炔进行切断。
3.5.2 母线的弯曲:
3.5.2.1 母线的弯曲应用专用工具(母线煨弯器)冷煨,弯曲处不得有裂纹及显著的皱折。不得进行热弯。
3.5.2.2 母线平弯及立弯的弯曲半径(图2-39)不得小于表2-12的规定。
3.5.2.3 母线扭弯、扭转部分的长度不得小于母线宽度的2.5倍~5倍(图2-40)。
3.6 母线的联接:
母线的联接可采用焊接或螺栓连接方式。
3.6.1 母线的焊接:
3.6.1.1 焊接的位置:
焊缝距离弯曲点或支持绝缘子边缘不得小于50mm,同一相如有多片母线,其焊缝应相互错开不得小于50mm。
矩形母线最小弯曲半径(R)值 表2-12
弯曲方式 母线断面尺寸 最小弯曲半径 (mm)
(mm) 铜 铝 钢
平 弯 50×5
125×10 2h
2h 2h
2.5h 2h
2h
立 弯 50×5
125×10 1b
1.5b 1.5b
2b 0.5b
1b
3.6.1.2 焊接的技术要求:
铝及铝合金母线的焊接应采用氩弧焊,铜母线焊接可采用20l#或202#紫铜焊条、301#铜焊粉或硼砂,为节约材料,亦可用废电线芯或废电缆芯线代替焊条,但表面应光洁无腐蚀,并须擦净油污,方可施焊。
焊接前应当用铜丝刷清除母线坡口处的氧化层,将母线用耐火砖等垫平对齐,防止错口,坡口处根据母线规格留出1~5mm的间隙,然后由焊工施焊,焊缝对口平直,不得错口、必须双面焊接。焊缝应凸起呈弧形,上部应有2~4mm加强高度,角焊缝加强高度为4mm。焊缝不得有裂纹、夹渣、未焊透及咬肉等缺陷,焊完后应趁热用足够的水清洗掉焊药。
3.6.1.3 施焊焊工,应经考试合格。母线焊接后的检验应符合规范要求。
3.6.2 母线的螺栓连接:
3.6.2.1 母线钻孔尺寸及螺栓规格见表2-3。
3.6.2.2 矩形母线采用螺栓固定搭接时,连接处距支柱绝缘子的支持夹板边缘不应小于50mm;上片母线端头与下片母线平弯开始处的距离不应小于50mm(图2-41)。
3.6.2.3 母线与母线,母线与分支线,母线与电器接线端子搭接时,其搭接面必须平整,清洁并涂以电力复合脂,并符合下列规定。
a 铜与铜:室外、高温且潮湿或对母线有腐蚀性气体的室内、必须搪锡。干燥室内可直接连接。
b 铝与铝:直接连接。
c 铜与铝:在干燥室内,铜母线搪锡,室外或空气相对湿度接近100%的室内,应采用铜铝过渡板,铜端应搪锡。
d 钢与铜或铝:钢搭接面必须搪锡。
3.6.2.4 母线采用螺栓连接时,平垫圈应选用专用厚垫圈,并必须配齐弹簧垫。螺栓、平垫圈及弹簧垫必须用镀锌件。螺栓长度应考虑在螺栓紧固后丝扣能露出螺母外5~8mm。
3.6.2.5 母线的接触面应连接紧密,连接螺栓应用力矩扳手紧固,其紧固力矩值应符合表2-14规定。 3.7 母线的安装
3.7.1 母线安装应平整美观,且母线安装时:
水平段:二支持点高度误差不大于3mm,全长不大于10mm。
垂直段:二支持点垂直误差不大于2mm,全长不大于5mm。
间 距:平行部分间距应均匀一致,误差不大于5mm。
3.7.2 母线安装的最小安全距离见图2-42及表2-15。
3.7.3 母线支持点的间距,对低压母线不得大于900mm,对高压线不得大于1200mm。低压母线垂直安装且支持点间距无法满足要求时,应加装母线绝缘夹板(图2-43)。
室内配电装置最小安全净距(mm) 表2-15
额 定 电 压
1~3kV 6kV 10kV
带电部分至地及不同相带电部分之间(A) 75 100 125
带电部分至栅栏(B1) 825 850 875
带电部分至网状遮栏(B2) 175 200 225
带电部分至板状遮栏(B3) 105 130 155
无遮栏裸导体至地面(C) 2375 2400 2425
无同分段的无遮栏裸导体同(D) 1875 1900 1925
出线套管至室外通道路面(E) 4000 4000 4000
3.7.4 母线在支持点的固定:对水平安装的母线应采用开口元宝卡子,对垂直安装的母线应采用母线夹板(图2-44)。
母线只允许在垂直部分的中部夹紧在一对夹板上,同一垂直部分其余的夹板和母线之间应留有1.5~2mm的间隙。
3.7.5 穿墙隔板的安装做法见图2-45。
3.8 母线的涂色刷油
3.8.1 母线的排列顺序及涂漆颜色见表2-16和表2-17,刷漆应均匀、整齐,不得流坠或沾污设备。
母线的相位排列 表2-16
母线的相位排列 三 线 时 四 线 时
水平 (由盘后向盘面)
垂直 (由上向下)
引下线 (由左至右) A—B—C
A—B—C
ABC A—B—C—O
A—B—C—O
ABCO
母线的涂色 表2-17
母线相位 涂 色 母线相位 涂 色
A 相
B 相
C 相 黄
绿
红 中性 (不接地)
中性 (接地) 紫
紫色带黑色条纹
3.8.2 设备接线端,母线措接或卡子、夹板处,明设地线的接线螺钉处等两侧10~15mm处均不得刷漆。
3.9 检查送电:
3.9.1 母线安装完后,要全面地进行检查,清理工作现场的工具、杂物,并与有关单位人员协商好,请无关人员离开现场。
3.9.2 母线送电前应进行耐压试验,500V以下母线可用500V摇表摇测,绝缘电阻不小于0.5MΩ。
3.9.3 送电要有专人负责,送电程序应为先高压、后低压;先干线,后支线;先隔离开关后负荷开关。停电时与上述顺序相反。
3.9.4 车间母线送电前应无挂好有电标志牌,并通知有关单位及人员送电后应有指示灯。
4 质量标准
4.1 保证项目:
4.1.1 高压绝缘子和高压穿墙套管的耐压试验必须符合施工规范规定。
检验方法:检查耐压试验记录。
4.1.2 高压瓷件表面严禁有裂纹、缺损和瓷釉损坏等缺陷。
检验方法:观察检查。
4.1.3 母线连接必须符合下列规定:
4.1.3.1 母线的接触口连接紧密,连接螺栓紧固力矩值符合搜求。
4.1.3.2 焊接,在焊缝处有2~4mm的加强高度,焊口两侧各凸出 4~7mm;焊缝无裂纹、未焊透等缺陷,残余焊药清除干净。
4.1.3.3 不同金属的母线搭接,其搭接面的处理符合施工规范规定。
检验方法:观察检查和实测或检查安装记录。
4.1.3.4 母线的弯曲处严禁有缺口和裂纹。
检验方法:观察检查。
4.2 基本项目:
4.2.1 母线绝缘子及支架安装应符合以下规定:位置正确,固定牢靠,固定母线用的金具正确、齐全、黑色金属支架防腐完整。
安装横平竖直,成排的排列整齐,间距均匀,油漆色泽均匀,绝缘子表面清洁。
检验方法:观察检查。
4.2.2 母线安装应符合以下规定:
4.2.2.1 平直整齐、相色正确;母线搭接用的螺栓和母线粘孔尺寸正确。
4.2.2.2 多片矩形母线片间保持与母线厚度相等的间隙,多片母线的中间固定架不形成闭合磁路;采用拉紧装置的车间低压架空母线的拉紧装置固定牢靠,同一档内各母线弛度相互差不大于10%。
使用的螺栓螺纹均露出螺母2~3扣;搭接处母线涂层光滑均匀;架空母线弛度一致;相色涂刷均匀。
检验方法:观察检查和检查安装记录。
4.2.2.3 母线支架及其它非带电金属部件接地(接零)支线敷设应符合以下规定:
连接紧密,牢固,接地(接零)线截面选用正确,需防腐的部分涂漆均匀无遗漏。线路走向合理,色标准确,涂刷后不污染设备和建筑物。
检验方法:观察检查。
4.3 母线安装的允许偏差、弯曲半径和检验方法应符合表2-18规定。
5 成品保护
5.1 绝缘瓷件应妥善保管,防止碰伤,已安装好后的瓷件不应承受其它应力,以防损坏。
5.2 已调平直的母带半成品应妥善保管,不得乱放。安装好的母带应注意保护,不得碰撞,更不得在母带上放置重物。
5.3 变电室需要二次喷浆时,应将母带用塑料布盖好。
5.4 母线安装处的门窗装好,并加锁防止设备损毁。
6 应注意的质量问题
6.1 母线安装应注意的质量问题见表2-19。
常产生的质量问题和防治措施 表2-19
序号 常产生的质量问题 防 治 措 施
1 各种型钢等金属材料、除锈不净、刷漆不均匀,有漏刷现象 1. 加强材料管理工作,加强工作责任心;2. 作好自互检
1. 施工前工具准备齐全,不使用电汽焊切割;
2. 施工中加强管理建立奖罚制度,严格检查制度
3 母线搭接间隙过大,不能满足要求 1. 母线压接用垫圈应符合规定要求,对于加厚垫圈应在施工准备阶段前加工;2. 母线搭接处(面)使用板锉,锉平;3. 认真检查
7 应具备的质量记录
7.1 产品合格证。
7.2 材质检验证明。
7.3 设备材料检验记录。
7.4 预检记录。
7.5 自互检记录。
7.6 绝缘摇测记录。
7.7 耐压试验报告单。
7.8 分项工程质量评定记录。
7.9 设计变更洽商记录。