Mit der Entwicklung von leichtem, starkem Schutz, hohem Schaden, Informatisierung und Intelligenz von Waffen und Ausrüstung werden die Struktur und Funktion ihrer Teile und Komponenten allmählich komplexer und vielfältiger in Struktur und Funktion. Herkömmliche Gieß-, Schmiede- und Schweißverfahren können die Anforderungen von Herstellungs- und Reparaturanforderungen nur schwer erfüllen. Die rasante Entwicklung der Metall-Additiv-Fertigungstechnologie in den letzten Jahren hat neue Methoden für die Herstellung und Reparatur komplexer Komponenten von Waffen und Ausrüstung bereitgestellt. Im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren erfordert die additive Metallfertigungstechnologie keine Formen, kann Herstellungsprozesse reduzieren, Herstellungszyklen verkürzen und eine leichte, strukturintegrierte Konstruktion und Herstellung komplexer Komponenten erreichen.
Was ist additive Metallfertigungstechnologie?
Die Metalladditiv-Fertigungstechnologie ist eine fortschrittliche Fertigungstechnologie, die Metalldrähte, -stangen oder -pulver als Rohmaterialien verwendet und Schicht für Schicht gemäß der vorgegebenen Route gestapelt wird, nachdem das Modell durch Sintern, Schmelzen, Sprühen usw. diskretisiert wurde, um es zu realisieren die Gesamtumformung von Bauteilen. Derzeit umfassen die additiven Fertigungstechnologien für Metalle, die hauptsächlich bei der Entwicklung von Waffen und Ausrüstung im In- und Ausland verwendet werden, Laser, Lichtbogen, Elektronenstrahl, Kaltspritzen, additive Fertigungstechnologie mit Reibrührverfahren usw.
1. Laseradditive Fertigungstechnologie
Die Laser-Additive-Manufacturing-Technologie verwendet einen Hochenergielaser als Wärmequelle, schmilzt Pulver oder Draht unter dem Schutz von Inertgas und sammelt es Schicht für Schicht, um die direkte Umformung von Teilen zu realisieren. Die Technologie der additiven Laserfertigung umfasst die additive Fertigung mit Laserpulver und die additive Fertigung mit Laserschmelzen. Darunter wird die Laser-Pulver-Additive-Manufacturing-Technologie in Laser Selective Melting Additive Manufacturing und Laser Coaxial Powder Feeding Additive Manufacturing unterteilt. Im Vergleich zu anderen additiven Fertigungstechnologien weist die laseradditive Fertigungstechnologie, insbesondere die laserselektive additive Fertigungstechnologie, eine hohe Umformgenauigkeit auf und eignet sich für die Gesamtfertigung komplexer und feinstrukturierter Teile von Waffen und Ausrüstung. Die additive Fertigungstechnologie mit laserselektivem Schmelzen ist jedoch durch die Größe der Inertgaskammer und die Kosten für Ausrüstung und Pulver begrenzt und eignet sich nicht für die schnelle und wirtschaftliche Herstellung von komplexen Komponenten im großen Maßstab. Darüber hinaus treten aufgrund der starken Wärmeleitfähigkeit von Materialien wie Aluminiumlegierungen und des hohen Reflexionsvermögens des Lasers während des additiven Herstellungsprozesses durch laserselektives Schmelzen leicht Defekte wie Risse und Poren auf. Verglichen mit der Laser-Pulver-Additive-Manufacturing-Technologie hat die Laser-Fused-Additive-Manufacturing-Technologie eine schnelle Abscheidungsrate, eine hohe Materialausnutzungsrate, niedrige Kosten, eine hohe Dichte an additiven Komponenten und eine einfache Lagerung von Drähten, ist jedoch nicht für feine Strukturen geeignet. Metallmaterialien sind schwierig für Teile und Drähte vorzubereiten.
2. Additive Fertigungstechnologie mit Elektronenstrahl
Die additive Elektronenstrahl-Fertigungstechnologie verwendet einen Elektronenstrahl mit hoher Energiedichte als Wärmequelle, schmilzt Füllmaterialien wie Metalldrähte oder Pulver in einer Vakuumumgebung und legt sie gemäß einem vorgeplanten Weg ab, um Metallteile oder -rohlinge herzustellen. Im Vergleich zur additiven Laser-Fertigungstechnologie hat die additive Elektronenstrahl-Fertigungstechnologie eine schnelle Abscheidungsrate und kann hochschmelzende Metalle erzeugen. Da es in einer Vakuumumgebung durchgeführt wird, kann es nicht nur die Kontamination von Materialien durch Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff vermeiden, sondern hat auch einen Vakuumschmelzeffekt auf Metalle. Daher kann die additive Elektronenstrahl-Fertigungstechnologie die Anforderungen der additiven Metallfertigung erfüllen, die bei hohen Temperaturen wie Titanlegierungen sehr aktiv sind. . Darüber hinaus kann der Elektronenstrahl die Oberfläche des abgeschiedenen Metalls schnell scannen, um es vor der anschließenden Metallabscheidung vorzuwärmen, wodurch Restspannungen und Verformungen während der additiven Fertigung reduziert werden. Verglichen mit der additiven Fertigungstechnologie mit Elektronenstrahl-selektivem Schmelzpulver weist die additive Fertigungstechnologie mit Elektronenstrahlsicherung eine schnelle Abscheidungseffizienz, eine hohe Komponentendichte, niedrige Materialkosten und eine hohe Auslastung auf und ist für die schnelle Herstellung großer Komponenten geeignet. Da jedoch der Elektronenstrahlfleck klein ist und die Energie konzentriert ist, kann es im Prozess der additiven Herstellung von Elektronenstrahlschmelzsicherungen leicht passieren, dass das Drahtmaterial aufgrund thermischer Verformung oder schlechter Durchmessergleichmäßigkeit vom Elektronenstrahlfleckbereich abweicht der additive Fertigungsprozess unterbrochen werden.
3 Additive Fertigungstechnologie für Lichtbogensicherungen
Die additive Fertigungstechnologie für Lichtbogensicherungen (im Folgenden als „additiv arbeitende Fertigungstechnologie für Lichtbögen“ bezeichnet) verwendet Metalldraht als Füllstoff, schmilzt den Draht durch einen Lichtbogen und sammelt Schicht für Schicht gemäß einem festgelegten Weg, um die Gesamtformung von Metallkomponenten zu realisieren. Ähnlich wie beim Lichtbogenschweißen kann die Lichtbogen-Additiv-Fertigungstechnologie je nach Elektrodentyp in die Lichtbogen-Additiv-Fertigungstechnologie mit schmelzender Elektrode und nicht schmelzender Elektrode unterteilt werden. Darunter umfasst die additive Fertigungstechnologie mit nicht schmelzendem Elektrodenlichtbogen zwei Arten von Wolfram-Argon-Lichtbögen und Plasmalichtbögen. Im Vergleich zu pulverbasierten Laser- und Elektronenstrahl-Additiv-Fertigungstechnologien ist die Lichtbogen-Additiv-Fertigungstechnologie nicht einfach, Defekte wie ungeschmolzen zu erzeugen, hat eine hohe Fertigungseffizienz, eine hohe Materialausnutzung und niedrige Draht- und Ausrüstungskosten und ist für große und komplexe Waffen und Ausrüstung. Integral Rapid Manufacturing von Komponenten. Im Vergleich zur additiven Fertigung auf der Basis von Laser- oder Elektronenstrahlpulver weist die Lichtbogen-Additiv-Fertigungstechnologie jedoch eine geringere Fertigungspräzision auf, erfordert eine anschließende mechanische Bearbeitung und ist schwierig zu realisieren, um komplexe und feine Strukturteile herzustellen. Außerdem ist die Lichtbogen-Additiv-Fertigungstechnologie nicht für Metallmaterialien mit geringer plastischer Verformungsfähigkeit geeignet und lässt sich nur schwer zu Drähten verarbeiten.
Anwendungen in der additiven Metallfertigung
Nach Jahrzehnten der rasanten Entwicklung wurde die additive Metallfertigungstechnologie auf die Entwicklung, Produktion und Reparatur von Waffen und Ausrüstung im In- und Ausland angewendet, was den Entwicklungs- und Reparaturzyklus komplexer Teile erheblich verkürzt, die Herstellungs- und Wartungskosten senkt und die Struktur erhöht Design und Effizienz. Die Herstellungsfreiheit verbessert die umfassende technische Kampffähigkeit von Waffen und Ausrüstung. Gegenwärtig umfassen die Arten von Materialien, die an der Herstellung und Reparatur von Waffenausrüstungsteilen durch additive Metallfertigungstechnologie beteiligt sind, Spezialstahl, Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen, Superlegierungen, Magnesiumlegierungen und feuerfeste Legierungen.
Zusammenfassen
Die Technologie der additiven Metallherstellung bietet neue Ideen und Möglichkeiten für die Entwicklung von leichtem, starkem Schutz, hohem Schaden, Informatisierung und Intelligenz von Waffen und Ausrüstung. Es wurde auf Spezialstahl, Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen und Superlegierungen angewendet. Die insgesamt schnelle Herstellung und Reparatur komplexer Komponenten wie Magnesiumlegierungen und hochschmelzender Metalle hat die umfassende Leistung von Waffen und Ausrüstung erheblich verbessert und die Entwicklung und Produktion verkürzt und Wartungszyklus. Darüber hinaus hat die additive Metallfertigungstechnologie das Design und die Herstellung von Hochleistungsmetallmaterialien wie Hochentropielegierungen, Gradientenmaterialien und Verbundmaterialien erfolgreich realisiert und verfügt über breite Anwendungsperspektiven in den Bereichen Hochtemperaturbeständigkeit und Schlagfestigkeit , und leichte Struktur von Waffen und Ausrüstung.