Met de ontwikkeling van lichtgewicht, sterke bescherming, hoge schade, informatisering en intelligentie van wapens en uitrusting, worden de structuur en functie van hun onderdelen en componenten geleidelijk complexer en gediversifieerder in structuur en functie. Traditionele giet-, smeed- en lasprocessen zijn moeilijk te voldoen aan de eisen van productie en reparatie. De snelle ontwikkeling van de technologie voor additieve fabricage van metalen in de afgelopen jaren heeft geleid tot nieuwe methoden voor de fabricage en reparatie van complexe onderdelen van wapens en uitrusting. Vergeleken met traditionele fabricageprocessen, vereist additieve fabricagetechnologie voor metaal geen matrijzen, kan het fabricageproces verminderen, productiecycli verkorten en kan een lichtgewicht, structureel geïntegreerd ontwerp en fabricage van complexe componenten worden bereikt.
Wat is metaaladditieve productietechnologie
Additieve productietechnologie voor metaal is een geavanceerde productietechnologie die metalen draden, staven of poeders als grondstoffen gebruikt en laag voor laag wordt gestapeld volgens de vooraf bepaalde route nadat het model is gediscretiseerd door sinteren, smelten, spuiten, enz., om te realiseren de algehele vorming van componenten. Momenteel omvatten de additieve fabricagetechnologieën voor metaal die voornamelijk worden gebruikt bij de ontwikkeling van wapens en uitrusting in binnen- en buitenland laser, boog, elektronenbundel, koude spray, wrijvingsroeradditieve fabricagetechnologie, enz.
1. Lasertechnologie voor additive manufacturing
De laser additive manufacturing-technologie gebruikt een hoogenergetische laser als warmtebron, smelt poeder of draad onder bescherming van inert gas en accumuleert het laag voor laag om de directe vorming van onderdelen te realiseren. Additieve laserproductietechnologie omvat additieve fabricage met laserpoeder en additieve fabricage met lasersmeltpatronen. Onder hen is de additieve productietechnologie voor laserpoeder verdeeld in laserselectieve smeltadditieve productie en laser coaxiale poedervoeding additieve productie. Vergeleken met andere additive manufacturing-technologieën, heeft laser additive manufacturing-technologie, met name laserselectief smelten additive manufacturing-technologie, een hoge vormnauwkeurigheid en is geschikt voor de algehele fabricage van complexe en fijne structurele onderdelen van wapens en uitrusting. De laserselectieve smeltadditieve productietechnologie wordt echter beperkt door de grootte van de inertgaskamer en de kosten van apparatuur en poeder en is niet geschikt voor de snelle en economische productie van grootschalige complexe componenten. Bovendien, als gevolg van de sterke thermische geleidbaarheid van materialen zoals aluminiumlegeringen en de hoge reflectiviteit van de laser, kunnen defecten zoals scheuren en poriën optreden tijdens het laserselectieve smeltadditief fabricageproces. Vergeleken met laser-poeder additive manufacturing-technologie, heeft lasergefuseerde additive manufacturing-technologie een hoge afzettingssnelheid, hoge materiaalbenuttingsgraad, lage kosten, hoge dichtheid van additieve componenten en gemakkelijke opslag van draden, maar het is niet geschikt voor fijne structuur. Metalen materialen zijn moeilijk te bereiden voor onderdelen en draden.
2. Technologie voor additive manufacturing met elektronenbundels
De technologie voor additive manufacturing met elektronenbundels maakt gebruik van een elektronenbundel met hoge energiedichtheid als warmtebron, smelt vulmaterialen zoals metalen draden of poeders in een vacuümomgeving en deponeert ze volgens een vooraf gepland pad om metalen onderdelen of blanco's te vervaardigen. Vergeleken met laseradditieve fabricagetechnologie, heeft additieve fabricagetechnologie met elektronenstralen een hoge afzettingssnelheid en kan vuurvaste metalen produceren. Omdat het wordt uitgevoerd in een vacuümomgeving, kan het niet alleen de verontreiniging van materialen door zuurstof, waterstof en stikstof voorkomen, maar heeft het ook een vacuümsmelteffect op metalen. Daarom kan de additieve fabricagetechnologie met elektronenstralen voldoen aan de behoeften van additieve fabricage van metalen die zeer actief zijn bij hoge temperaturen, zoals titaniumlegeringen. . Bovendien kan de elektronenstraal het oppervlak van het afgezette metaal snel scannen om het voor te verwarmen voordat het metaal wordt afgezet, waardoor restspanning en vervorming tijdens additive manufacturing worden verminderd. Vergeleken met de additieve fabricagetechnologie voor smeltpoeder met elektronenbundelselectie, heeft de additieve fabricagetechnologie met elektronenbundelzekering een snelle afzettingsefficiëntie, hoge componentdichtheid, lage materiaalkosten en hoge bezettingsgraad, en is geschikt voor de snelle productie van grote componenten. Omdat de elektronenstraalvlek echter klein is en de energie geconcentreerd is, is het tijdens het additieve fabricageproces van elektronenstraalzekering, wanneer het draadmateriaal afwijkt van het elektronenstraalvlekgebied als gevolg van thermische vervorming of slechte diameteruniformiteit, gemakkelijk te veroorzaken het additive manufacturing-proces moet worden onderbroken.
3 Arc fuse additive manufacturing-technologie
Arc fuse additive manufacturing-technologie (hierna "arc additive manufacturing-technologie" genoemd) gebruikt metaaldraad als vulmiddel, smelt de draad door een boog en accumuleert laag voor laag volgens een vaste route om de algehele vorming van metalen componenten te realiseren. Net als bij booglassen, kan de additieve productietechnologie voor de boog worden onderverdeeld in de smeltende elektrode en de niet-smeltende elektrode boogadditieve fabricagetechnologie volgens het type elektrode. Onder hen omvat de niet-smeltende elektrodeboogadditieve productietechnologie twee soorten wolfraam-argonboog en plasmaboog. Vergeleken met laser- en elektronenbundelpoedergebaseerde additieve fabricagetechnologieën, is boogadditieve fabricagetechnologie niet eenvoudig om defecten te produceren zoals niet-gefuseerd, heeft een hoge productie-efficiëntie, hoog materiaalgebruik en lage draad- en apparatuurkosten, en is geschikt voor grote en complexe wapens en uitrusting. Integrale snelle productie van componenten. Vergeleken met additieve fabricage op basis van laser- of elektronenbundelpoeder, heeft boogadditieve fabricagetechnologie echter een lagere fabricageprecisie, vereist daaropvolgende mechanische verwerking en is het moeilijk om de fabricage van complexe en fijne structurele onderdelen te realiseren. Bovendien is de boogadditieve fabricagetechnologie niet geschikt voor metalen materialen met een slecht plastisch vervormvermogen en is het moeilijk om draden te maken.
Additieve productietoepassingen voor metaal
Na decennia van snelle ontwikkeling is de technologie voor additieve productie van metaal toegepast op de ontwikkeling, productie en reparatie van binnen- en buitenlandse wapens en uitrusting, wat de ontwikkelings- en reparatiecyclus van complexe onderdelen aanzienlijk verkort, de fabricage- en onderhoudskosten verlaagt en de structurele ontwerp en efficiëntie. De vrijheid van fabricage verbetert het uitgebreide technische gevechtsvermogen van wapens en uitrusting. Momenteel omvatten de soorten materialen die betrokken zijn bij de vervaardiging en reparatie van onderdelen van wapenuitrusting door middel van metaaladditieve fabricagetechnologie speciaal staal, titaniumlegering, aluminiumlegering, superlegering, magnesiumlegering en vuurvaste legering.
Samenvatten
Additieve productietechnologie voor metaal biedt nieuwe ideeën en kansen voor de ontwikkeling van lichtgewicht, sterke bescherming, hoge schade, informatisering en intelligentie van wapens en uitrusting. Het is toegepast op speciaal staal, aluminiumlegering, titaniumlegering en superlegering. De algehele snelle fabricage en reparatie van complexe componenten zoals magnesiumlegeringen en vuurvaste metalen hebben de uitgebreide prestaties van wapens en uitrusting aanzienlijk verbeterd en de ontwikkeling, productie verkort. en onderhoudscyclus. Bovendien heeft de metaaladditieve fabricagetechnologie met succes het ontwerp en de bereiding van hoogwaardige metaalmaterialen zoals legeringen met hoge entropie, gradiëntmaterialen en composietmaterialen gerealiseerd, en heeft het brede toepassingsmogelijkheden op het gebied van hoge temperatuurbestendigheid, slagvastheid , en lichtgewicht structuur van wapens en uitrusting.