Cañones, construcción de

En los cañones pesados existen dos tipos de bocas de fuego, las simples o monobloque y las compuestas. Las bocas de fuego monobloque o simples consisten en un tujpo único de acero de gran dureza o un tubo de dureza media construido por el procedimiento del autozunchado. Las bocas de fuego compuestas se dividen en dos clases; las que utilizan el método de compresión inicial del ánima, obtenida por apriete, es decir, calentando la parte exterior de modo que, al dilatarse, pueda introducirse el tubo interior; y las de zunchado por alambre. Los principales elementos de una boca de fuego compuesta son: camisa, tubo, cubierta, zunchos, manguitos, espiras de alambre, anillos. El cañón puede definirse como un tubo destinado a soportar una determinada presión en su interior. En su construcción se tendrá primordialmente en cuenta la presión que habrá de resistir en toda su longitud. En el cálculo de resistencia se considerará el correspondiente coeficiente de seguridad.

El cañón se ve sometido a dos tipos de presiones producidas por la combustión de la pólvora en la recámara: la circunferencial o de tensión tangencial, que, unida a la compresión radial, tiende a partir el tubo en toda su longitud; y la tensión longitudinal, que tiende a romper el tubo en dirección transversal. En los cañones modernos la tensión longitudinal es casi nula.

En un simple cilindro hueco sometido a presión interna, el metal de su carga interior sufre una dilatación mayor que la superficie exterior, ya que la dilatación disminuye progresivamente de dentro a fuera. De ello se deduce que en un cilindro simple, el metal de que está compuesto alcanza muy pronto su límite de elasticidad de tal suerte que el aumento de grosor de sus paredes apenas si logra aumentar la resistencia elástica del cilindro. Con un grosor de vez y media la del ánima, el cilindro posee casi la misma resistencia que con otro de 5 a 10 veces mayor. Aumentado el grosor hasta el infinito, la máxima presión soportable por un cilindro sin dilatación permanente del ánima sería la que alcanzase a dilatar el metal en un 75 % de su límite de elasticidad. Por tanto, un tubo fabricado por este método con un acero de dureza media no podría resistir las presiones de la pólvora.

Para obviar esta dificultad se hizo necesario idear un método que obligara a las capas exteriores de la pieza forjada a absorber en mayor proporción el empuje interior. Existen dos métodos para conseguirlo: el sistema de zunchado por elasticidad variable y el de estubado o de tensión inicial. El tubo construido por el primer procedimiento se compone de varias capas de metal, de las que la más próxima al ánima posee mayor elasticidad a fin de que, al recibir la presión aplicada en su interior, pueda dilatarse lo suficiente para transmitir el esfuerzo en la proporción conveniente a las capas exteriores. Gomo este método requiere el uso de un metal diferente para cada capa del tubo, resulta de hecho impracticable.

En el sistema de tensión inicial, los tubos se fabrican de forma que una capa envuelva a otra ejerciendo a la vez presión sobre ella hasta llegar a la más próxima al tubo del ánima. De esta suerte, cuando la presión se ejerce sobre ésta por la combustión de la pólvora, queda absorbida por las diferentes capas sin que se llegue a producir en ellas tensión alguna. Es decir, el tubo interior no se ve precisado a resistir así presiones o esfuerzos, sino que los transmite a las capas o tubos siguientes. Esta gran ventaja hace que las bocas de fuego compuestas se fabriquen por el sistema de tensión inicial. Existen en él dos métodos de fabricación: el de zunchado por alambre y el de zunchado simple por el procedimiento de apriete.

Las piezas de acero forjadas y fabricadas antes de la I Guerra Mundial poseían un límite de elasticidad de 4569 kg/cm2. Luego, con el uso del arrollamiento de alambre, se logró aumentar la resistencia de la boca de fuego. El alambre, de sección cuadrada o rectangular, va enrollado en un tubo interior de acero. Cada capa de alambre recibe al ser arrollada una tensión uniforme y, a su vez, ejerce una compresión sobre las capas interiores. Una vez enrollado el alambre, la boca de fuego se remata con un zuncho o zunchos de acero que aprietan los enrollamientos. Dado que el alambre puede fabricarse con un límite de elasticidad de 14000 kg/cm2, esta clase de bocas de fuego resulta más resistente con relación a su peso que las construidas totalmente de acero. El método dio resultados satisfactorios hasta en tubos de 35 o 40 calibres de longitud, pero como el alambre enrollado carecía de resistencia longitudinal, los cañones de 50 o más calibres perdían rigidez y se cimbreaban excesivamente. De aquí surgió la necesidad de construir la mayoría de las bocas de fuego compuestas con piezas forjadas, zunchadas por el método de apriete.

En las bocas de fuego compuestas la cubierta y los zunchos de apriete se sujetan por medio de anillos adicionales; se colocan otros zunchos y manguitos sobre éstos y finalmente se ajusta el tubo del ánima dentro de la boca de fuego. Los cañones de largo alcance llegan a tener en la boca de carga hasta cinco zunchos superpuestos. El autozunchado, nuevo método de fabricar las bocas de fuego, se empleó en la I Guerra Mundial y en su posguerra. A veces recibe la denominación de zunchado por expansión radial. Los metales son elásticos dentro de ciertos límites, hasta alcanzar los cuales existe una relación directa entre la carga aplicada y la dilatación sufrida por el material. Si sometemos un metal a un esfuerzo dentro de estos límites, al cesar éste de aplicarse, el metal recobrará su forma y dimensiones primitivas. Por el contrario, si el esfuerzo sobrepasa el límite de elasticidad del material, desaparecerá la relación indicada y el metal cederá y sufrirá mayor dilatación sin aumento de tensión. El aumento de esfuerzo traerá consigo en este caso aumento de dilatación y el metal adquirirá una deformación permanente, ya que, al cesar el esfuerzo aplicado, el material tenderá a recuperar su equilibrio primitivo sin conseguirlo.

Esta propiedad de los metales se aprovecha en la construcción de bocas de fuego por el sistema de auto-zunchado. En él se someten las bocas de fuego forjadas a una presión hidráulica aplicada en su interior. Las piezas forjadas se maquinan de forma que las dimensiones del ánima sean ligeramente inferiores a las definitivas y las del exterior superiores. Se obtura el tubo herméticamente por medio de tapones elásticos tanto por la boca de carga como por la de fuego y en estas condiciones se somete a una presión de modo que el metal de su ánima adquiera el límite de elasticidad, una vez alcanzado el cual se sigue aumentando la presión hasta conseguir una dilatación permanente.


Colada centrífuga.

Aunque la mayoría de las bocas de fuego se fabrican con piezas de acero forjadas, se construyen a veces en los tubos de algunos cañones de pequeño calibre por el sistema de colada centrífuga. Este sistema, empleado entre las dos Guerras Mundiales, consiste en verter el acero fundido en un depósito cilindrico enfriado y animado de un movimiento de rotación sobre su eje de modo que la fuerza centrífuga obligue al metal a tomar la forma del tubo antes de que se solidifique. La pieza fundida se saca del molde cilindrico tan pronto como haya tomado la forma sólida y tenga la rigidez necesaria para poderla manejar. Una vez sacada la pieza fundida del molde, se somete a enfriamiento lento entre cenizas o en un horno a fin de que el metal adquiera la mayor estructura cristalina posible. Luego pasa por un tratamiento de normalización y recocido y se maquina interior y exterior-mente. Finalmente se templa y estira por un procedimiento térmico similar al de su forja.

Existen bocas de fuego especiales como las empleadas por los submarinos, que se fabrican a veces con aleaciones de cuproníquel forjadas o con tubos de acero zunchados en camisas de cuproníquel.


El rayado.

Consiste en un conjunto de surcos o estrías helicoidales practicados en el ánima de una pieza desde la terminación de la recámara hasta el plano de boca. Se da el nombre de landas a las superficies comprendidas entre estría y estría e inclinación del rayado al ángulo formado por una estría y la generatriz del ánima. Esta inclinación puede ser constante, progresiva o mixta, es decir, combinación de ambas. En la inclinación constante, el valor del ángulo es uniforme a todo lo largo del ánima. En la inclinación progresiva, el valor angular aumenta desde cero o valor mínimo, en su origen, hasta casi los 90° en el plano de boca. El rayado se efectúa con una máquina similar al torno que se emplea para perforar el ánima, con la única diferencia de que el tubo permanece fijo y la barra de rayar presenta una muesca en espiral en su parte exterior, con inclinación igual a la del rayado del tubo. Las herramientas del rayado van dispuestas en la cabeza de un aparato construido especialmente con este fin, que consta de un cuerpo hueco con un astil liso, por el que se une a la barra de rayar, y un manguito de latón, de un diámetro ligeramente inferior al del ánima del tubo. El cuerpo, en su parte anterior, presenta canales-guía en forma de T para apoyar y mantener las cizallas a la distancia precisa. El número de cizallas del aparato suele ser el de la mitad de estrías que se trata de marcar en el tubo. La profundidad de las rayas es aproximadamente de un 1 % del diámetro del ánima. Las armas de pequeño calibre se rayan a menudo por medio de brocas. Aunque se necesitan varias de éstas para dar a las rayas la profundidad y forma deseadas, cada broca puede practicar todas las estrías a la vez y terminar su labor en una sola pasada.


El encamisado.

A consecuencia de los disparos el ánima sufre un desgaste, que se traduce en pérdida de precisión. Los gases calientes de la pólvora erosionan el ánima y producen dilataciones que se traducen en una disminución de su eficacia de tiro. Para devolver a los tubos la precisión perdida se hace necesario recambiar sus camisas. La superficie exterior lisa de las camisas permite el cambio de una gastada por otra nueva. Previamente se filetearán sus extremos tanto en la boca de carga como en el plano de boca. Luego se atornilla un tapón, provisto de conexiones para el paso del agua a la rosca del plano de boca y un aparato que, en su momento, servirá para tirar hacia afuera la rosca de la boca de carga. El tubo se introduce en un horno, con el plano de boca hacia abajo. Una vez calentado a una temperatura de 315 °C, se introduce agua fría en el ánima a través de las conexiones del tapón en el plano de boca. Así se obliga a la camisa a desprenderse de las paredes del tubo, movimiento en que interviene el aparato atornillado a la rosca de la boca de carga, para, con ayuda de una guía, extraer la camisa. La nueva camisa se insertará en el tubo de la misma manera. Los cañones más pequeños van provistos de camisas que pueden quitarse y ponerse en el campo de batalla, con precioso ahorro de tiempo. Véase Artillería; Cañón.