報(bào)廢輕武器毀形方法研究

劉延春，皇甫列鋒，王維，孫忠一，張意隆

（32682 部隊(duì)，濟(jì)南 250310）

我軍自建國(guó)以來(lái)，輕武器得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，多次對(duì)輕武器裝備進(jìn)行更新?lián)Q代，相對(duì)應(yīng)的是大量的報(bào)廢輕武器退役后儲(chǔ)存在部隊(duì)庫(kù)房?jī)?nèi)，占用了大量的庫(kù)容，給各級(jí)管理和安全帶來(lái)了很大的負(fù)擔(dān)，影響了戰(zhàn)斗力的提升。我軍雖然在報(bào)廢輕武器銷毀方面開(kāi)展了積極的探索，但目前處廢能力相對(duì)不足，銷毀工藝規(guī)程、操作技術(shù)規(guī)范不完善，專用銷毀拆解機(jī)具設(shè)備欠缺[1-2]。因此，盡快銷毀報(bào)廢輕武器，實(shí)現(xiàn) “騰籠換鳥(niǎo)”目標(biāo)，是一項(xiàng)迫切的任務(wù)，而毀形是輕武器銷毀的核心環(huán)節(jié)，需要研究探索。文中根據(jù)報(bào)廢輕武器銷毀的難點(diǎn)、原則要求，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)手段探索了幾種報(bào)廢輕武器毀形方法。

1 銷毀難點(diǎn)

輕武器由于結(jié)構(gòu)特殊、制造工藝高、社會(huì)危害性大[4]，在銷毀過(guò)程中主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn)。

1）毀形困難。輕武器由于材質(zhì)特殊、加工工藝特別（硬度要求HRC25～HRC55）[5]，常規(guī)方法難以毀形，尤其是對(duì)長(zhǎng)槍（各種步槍、沖鋒槍、機(jī)槍）槍管毀形要求是留取長(zhǎng)度不得長(zhǎng)于20 mm，或?qū)⑵鋸闹虚g割開(kāi)，加大了毀形難度。

2）管理難度大?，F(xiàn)已報(bào)廢的輕武器種類、型號(hào)較多，大小規(guī)格復(fù)雜[6-7]，而且一件輕武器拆解后分成了多個(gè)部件，數(shù)量和形態(tài)變化給管理工作帶來(lái)更大的難度和壓力。

3）社會(huì)危害性高。報(bào)廢輕武器退役后其殺傷性能未完全消失[8]，一旦流入社會(huì)，就會(huì)形成巨大的安全隱患[9]。

2 銷毀原則

報(bào)廢退役輕武器銷毀是一項(xiàng)敏感性大、安全要求高的工作，它涉及國(guó)家安全、社會(huì)穩(wěn)定及軍隊(duì)形象等重大問(wèn)題[10]，結(jié)合輕武器銷毀難點(diǎn)，筆者認(rèn)為在開(kāi)展輕武器銷毀時(shí)應(yīng)遵循以下原則。

1）保證安全。安全問(wèn)題關(guān)系到報(bào)廢輕武器銷毀工作能否正常、順利地開(kāi)展，進(jìn)而也關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)處理目標(biāo)。報(bào)廢輕武器由于其特殊性，保證安全應(yīng)擺在銷毀工作的第一位。

2）毀形徹底。根據(jù)《退役報(bào)廢武器處理技術(shù)規(guī)范》要求，銷毀輕武器主要分為出庫(kù)、拆卸、毀形、回收、煉鋼等五大步驟，其中毀形是徹底消除其殺傷性能，消除安全隱患的必要環(huán)節(jié)，是整個(gè)銷毀工作的核心。因此，在開(kāi)展輕武器銷毀時(shí)必須做到毀形徹底，達(dá)到 “不能使用、不能拼裝、不能修復(fù)” 的標(biāo)準(zhǔn)[11]。

3）兼顧效益。報(bào)廢輕武器銷毀活動(dòng)也是一種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)[12]，提高經(jīng)濟(jì)效益是一般要求。在銷毀過(guò)程中，一方面，要考慮投入資金的規(guī)模；另一方面，要考慮回收效益，應(yīng)盡可能地提高軍費(fèi)的使用效益。

4）注重環(huán)保。隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的日益提高和總體環(huán)境狀態(tài)的不斷惡化，國(guó)家和人民越來(lái)越重視環(huán)保問(wèn)題，國(guó)家和軍隊(duì)制定和頒布了一系列環(huán)保法規(guī)[3]。因此，在銷毀過(guò)程中，要嚴(yán)格貫徹落實(shí)國(guó)家和軍隊(duì)的有關(guān)規(guī)定，盡量減少對(duì)環(huán)境的污染。

3 處理方法分析研究

根據(jù)報(bào)廢武器銷毀原則，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)手段，對(duì)以下幾種毀形技術(shù)手段進(jìn)行探索研究。如圖1 所示。

圖1 常用毀形技術(shù)方法Fig.1 Commonly used destruction technique

3.1 切割

利用切割機(jī)、液壓剪等工具設(shè)備，對(duì)輕武器及其零部件進(jìn)行分段切割毀形，使其喪失軍事功能，無(wú)法修復(fù)拼裝。目前常用的切割技術(shù)有以下六種。

3.1.1 機(jī)械切割

在重工業(yè)中，機(jī)械切割是對(duì)板材粗加工的一種常用方式，屬于冷切割[13]。其實(shí)質(zhì)是被加工的金屬受剪刀擠壓而發(fā)生剪切變形并減裂分離的工藝工程。機(jī)械切割具有設(shè)備投入少，市場(chǎng)采購(gòu)范圍廣，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。但也存在剪刀硬度普遍低于槍械部件硬度，不適宜長(zhǎng)時(shí)間工作的缺點(diǎn)。

為驗(yàn)證機(jī)械切割對(duì)輕武器的毀形效果，采用液壓剪對(duì)14.5 mm 的槍管進(jìn)行切割試驗(yàn)，如圖2 所示。經(jīng)試驗(yàn)，14.5 mm 槍管在液壓鉗作用下出現(xiàn)較深壓痕，未切斷，如圖3 所示。說(shuō)明一般設(shè)備不能或者快速完成槍械的切割，該技術(shù)無(wú)法直接應(yīng)用于輕武器毀形。

圖2 機(jī)械切割試驗(yàn)Fig.2 Mechanical cutting test

3.1.2 水切割

水切割，又稱水刀，即高壓水射流切割技術(shù)，是一種利用高壓水流切割機(jī)器[14]在電腦的控制下能任意雕琢工件，而且受材料質(zhì)地影響小。該方法的優(yōu)勢(shì)是超高壓水刀可切割較厚和堅(jiān)硬材料，設(shè)備易操作，并可通過(guò)電腦編程刀具路徑，實(shí)現(xiàn)非直線切割。存在的難點(diǎn)是設(shè)備投資大，維護(hù)成本高，作業(yè)噪音高，磨料產(chǎn)生的環(huán)境污染比較嚴(yán)重，作業(yè)效率低。水切割系統(tǒng)更適用于危險(xiǎn)品處理、易燃易爆品切割作業(yè)，不適合批量銷毀輕武器。

圖3 切割試驗(yàn)效果Fig.3 Effect of cutting test

3.3.3 線切割

電火花線切割機(jī)屬電加工范疇，又稱線切割。線切割可以分為快走絲線切割，中走絲線切割，慢走絲線切割，是近幾年發(fā)展的新工藝[15]。該方法存在的難點(diǎn)是切割金屬速度很慢，有時(shí)需要另外穿孔、穿絲才能進(jìn)行切割；設(shè)備單體價(jià)格高，耗材貴，該技術(shù)不適用于槍械毀形。

3.1.4 氣切割

火焰切割即氣切割，傳統(tǒng)的是使用乙炔氣切割，后來(lái)用丙烷，現(xiàn)在出現(xiàn)了天然氣切割。由于天然氣儲(chǔ)量豐富、價(jià)格便宜、無(wú)污染等特性，已經(jīng)成為火焰切割的首選[16]。該技術(shù)是切割常用方式，操作相對(duì)簡(jiǎn)單。存在的困難是火焰切割易受氧氣純度、金屑雜質(zhì)、燃?xì)饧兌?、切割速度等因素影響，操作人員需要一定的技術(shù)水平。該技術(shù)不適合大批量輕武器毀形作業(yè)。

3.1.5 激光切割

激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是加工精度高、速度快，適用板材、管材和非金屬材質(zhì)加工[17]。存在的難點(diǎn)是設(shè)備投資成本在所有的切割方式中是最高的，使用維護(hù)成本也相當(dāng)高。

為驗(yàn)證激光切割對(duì)輕武器的毀形效果，選用了激光切割機(jī)對(duì)14.5 mm 的槍支進(jìn)行切割試驗(yàn)，如圖4 所示。在切割過(guò)程中，由于管徑小，高速氣流難以吹除廢料，容易在槍管中堆積，導(dǎo)致槍管無(wú)法直接切透，如圖5 所示。只能旋轉(zhuǎn)切割，而且每次旋轉(zhuǎn)都需要重新用夾具固定工作，效率較低，不利于批量銷毀切割。

3.1.6 等離子切割

等離子弧切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化（和蒸發(fā)），并借高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬，以形成切口的一種加工方法。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是等離子切割配合不同的工作氣體，可以切割氧氣難以切割的金屬，切割厚度不大的金屬時(shí)，速度非?？靃18]；難點(diǎn)是使用成本較高，切割厚度受功率影響較大，噪音污染高，煙氣有毒害，弧光對(duì)眼睛和皮膚容易灼傷。為驗(yàn)證等離子切割對(duì)輕武器的毀形效果，選取14.5 mm 的槍管進(jìn)行試驗(yàn)，如圖6 所示。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，槍管未切斷，如圖7 所示。說(shuō)明中空管件無(wú)法順利引弧，不能一次切透，只能旋轉(zhuǎn)切割，效率較低，而且污染較重，對(duì)人體傷害較大，不利于批量銷毀切割。

圖4 激光切割試驗(yàn)Fig.4 Laser cutting test

圖5 激光切割試驗(yàn)效果Fig.5 Effect of laser cutting test

圖6 等離子切割試驗(yàn)Fig.6 Plasma cutting test

圖7 等離子切割試驗(yàn)效果Fig.7 Effect of plasma cutting test

3.2 粉碎

廢鋼破碎機(jī)是一種能將廢鋼、廢鐵、鋼渣、鐵渣、下角料等各類廢舊金屬破碎再利用的機(jī)械設(shè)備。通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速，對(duì)廢金屬進(jìn)行砸、撕、破碎的處理，使廢金屬處理成塊狀或顆粒狀[19]。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是在破碎中可將廢鋼表面的鐵銹、油漆等表面污物剝離，再在磁選設(shè)備的作用下，得到一定塊度規(guī)格的純凈破碎鋼，滿足鋼廠 “精料入爐” 的要求；難點(diǎn)是輕武器部件金屬HRC（洛式硬度）較大，破碎機(jī)絞刀對(duì)輕武器進(jìn)行破碎比較困難，難以形成符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的殘件，且無(wú)法滿足長(zhǎng)時(shí)間工作要求。

為驗(yàn)證破碎機(jī)對(duì)輕武器的毀形效果，選用兩種參數(shù)（見(jiàn)表1）的破碎機(jī)對(duì)14.5 mm 的槍管進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，兩種破碎機(jī)均無(wú)法對(duì)槍管進(jìn)行完全破碎，如圖8 所示。該試驗(yàn)說(shuō)明該技術(shù)直接用于輕武器毀形存在很大局限性。

表1 破碎機(jī)參數(shù)Tab.1 Crusher parameters

圖8 破碎機(jī)毀形試驗(yàn)效果Fig.8 Effect of crusher destruction test

3.3 鍛壓

鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機(jī)械的錘頭、砧塊、沖頭或通過(guò)模具對(duì)坯料施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法[20]。該技術(shù)手段的優(yōu)勢(shì)是毀形徹底，不用大部分解就可以整體鍛壓。存在的難點(diǎn)是槍機(jī)體等部件硬度高，單純鍛壓需要更高壓力，加大了設(shè)備投入。

3.4 熔煉

將鋼鐵材質(zhì)的軍械裝備或零部件直接投入煉鋼爐中進(jìn)行熔煉，使之熔化成鋼水。熔煉是報(bào)廢輕武器毀形的最終形式，具有毀形徹底的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中還存在兩個(gè)難點(diǎn)，若在部隊(duì)建立煉鋼爐，設(shè)備投入大，經(jīng)濟(jì)效益較低。若依托煉鋼廠進(jìn)行熔煉，在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不可控因素較大，增加了安全隱患。

3.5 多種技術(shù)組合應(yīng)用

通過(guò)分析及部分驗(yàn)證試驗(yàn)得知，單一的技術(shù)手段難以對(duì)輕武器進(jìn)行徹底毀形，其優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)見(jiàn)表2。可以考慮采用多種技術(shù)組合運(yùn)用的方式對(duì)輕武器進(jìn)行毀形。

3.5.1 加熱和鍛壓技術(shù)

通過(guò)加熱技術(shù)，改變槍械硬度和塑性，然后再對(duì)輕武器進(jìn)行鍛壓應(yīng)該會(huì)更容易些，而且感應(yīng)加熱和鍛壓可建成流水線形式，自動(dòng)化程度較高。為了驗(yàn)證毀形效果，文中采用“中頻加熱和液壓沖壓” 技術(shù)方案對(duì)56 式半自動(dòng)步槍進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，加熱設(shè)備型號(hào)見(jiàn)表3。加熱試驗(yàn)如圖9 所示。

表3 加熱設(shè)備參數(shù)Tab.3 Parameters of heating equipment

加熱完畢后，采用油壓機(jī)-500 對(duì)試件進(jìn)行鍛壓試驗(yàn)。試驗(yàn)顯示，能夠輕易將槍管壓扁毀形，其他部件也相應(yīng)密實(shí)成一體，如圖10 所示。結(jié)果表明該方案使用中頻加熱，不需完全熔化，時(shí)間短、效率高、操作簡(jiǎn)單。可通過(guò)自動(dòng)化線設(shè)計(jì)，減少人工參與，降低管控安全風(fēng)險(xiǎn)和人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。該方案比較適合輕武器毀形作業(yè)。

圖9 加熱試驗(yàn)Fig. 9 Heating test

圖10 鍛壓效果Fig.10 Effect of forging

3.5.2 加熱和粉碎技術(shù)

通過(guò)試驗(yàn)表明，普通破碎機(jī)無(wú)法對(duì)槍管進(jìn)行完全破碎。為此，文中設(shè)計(jì)了 “加熱和粉碎” 技術(shù)方案，即過(guò)感應(yīng)加熱退火的方式降低金屬硬度，再進(jìn)行破碎。為了驗(yàn)證該方案的可行性，采取了兩種試驗(yàn)方法。第一種是采用了IGBT 中頻感應(yīng)加熱設(shè)備對(duì)14.5 mm的槍管進(jìn)行加熱退火，如圖11 所示。然后采用110 kW破碎機(jī)對(duì)退火后的槍管進(jìn)行破碎試驗(yàn)，槍管脆性增大，但破碎效果一般，殘件規(guī)格隨意性大。未能達(dá)到徹底毀形的要求，試驗(yàn)效果如圖12 所示。

圖11 加熱試驗(yàn)Fig.11 Heating test

圖12 破碎機(jī)毀形試驗(yàn)效果Fig.12 Effect of crusher destruction test

第二種是采用 IGBT 中頻感應(yīng)加熱設(shè)備對(duì)14.5 mm 的槍管加熱后，立即投入到破碎機(jī)中進(jìn)行破碎試驗(yàn)，試驗(yàn)效果如13 所示。從試驗(yàn)效果來(lái)看，經(jīng)過(guò)感應(yīng)加熱處理后，槍管材料的機(jī)體硬度、脆性下降，韌性提高，槍管斷裂、撕碎難度增加，且容易與絞刀發(fā)生粘連，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。經(jīng)過(guò)兩種試驗(yàn)，說(shuō)明該技術(shù)方案不適合輕武器批量銷毀。

圖13 破碎機(jī)毀形試驗(yàn)效果Fig.13 Effect of crusher destruction test

4 結(jié)語(yǔ)

首先對(duì)輕武器銷毀存在的難點(diǎn)進(jìn)行了分析，并提出了輕武器銷毀原則。根據(jù)銷毀原則要求，結(jié)合報(bào)廢輕武器自身特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了常用毀形技術(shù)應(yīng)用于輕武器毀形的優(yōu)勢(shì)、難點(diǎn)及應(yīng)用可行性，并對(duì)部分毀形技術(shù)開(kāi)展了驗(yàn)證試驗(yàn)。通過(guò)分析，單一的毀形技術(shù)難以達(dá)到徹底毀形的要求。在此基礎(chǔ)上，提出了多種技術(shù)組合運(yùn)用進(jìn)行毀形的思路，設(shè)計(jì)了“加熱和鍛壓技術(shù)”和“加熱和粉碎技術(shù)”兩種技術(shù)方案。通過(guò)試驗(yàn)，“加熱和鍛壓技術(shù)” 能夠?qū)?6 式半自動(dòng)步槍進(jìn)行徹底毀形，具有效率高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。下一步，可針對(duì)不同類型槍械綜合設(shè)計(jì)，使其能夠滿足對(duì)所有槍械毀形的要求，為提高毀形效率，可設(shè)計(jì)成輕武器毀形自動(dòng)化流水線。