Wraz z rozwojem lekkiej, mocnej ochrony, zadawanych dużych obrażeń, informatyzacji i inteligencji broni i sprzętu, struktura i funkcja ich części i komponentów stopniowo stają się coraz bardziej złożone i zróżnicowane pod względem struktury i funkcji. Tradycyjne procesy odlewania, kucia i spawania są trudne do spełnienia wymagań produkcji i potrzeb naprawczych. Szybki rozwój technologii wytwarzania przyrostowego metali w ostatnich latach dostarczył nowych metod wytwarzania i naprawy skomplikowanych elementów uzbrojenia i sprzętu. W porównaniu z tradycyjnymi procesami produkcyjnymi, technologia wytwarzania dodatków metalicznych nie wymaga form, może ograniczyć procesy produkcyjne, skrócić cykle produkcyjne i umożliwia osiągnięcie lekkiego, strukturalnie zintegrowanego projektowania i produkcji złożonych komponentów.
Co to jest technologia wytwarzania dodatków do metali
Technologia wytwarzania addytywnego z metalami to zaawansowana technologia produkcyjna, w której jako surowce wykorzystuje się metalowe druty, pręty lub proszki i jest układana warstwa po warstwie zgodnie z wcześniej ustaloną trasą po dyskretyzacji modelu przez spiekanie, topienie, natryskiwanie itp. w celu realizacji ogólne formowanie komponentów. Obecnie technologie wytwarzania dodatków do metali wykorzystywane głównie w rozwoju broni i sprzętu w kraju i za granicą obejmują laser, łuk, wiązkę elektronów, zimny natrysk, technologię wytwarzania dodatków z mieszaniem ciernym itp.
1. Laserowa technologia wytwarzania przyrostowego
Technologia wytwarzania addytywnego lasera wykorzystuje laser wysokoenergetyczny jako źródło ciepła, topi proszek lub drut pod osłoną gazu obojętnego i gromadzi go warstwa po warstwie, aby zrealizować bezpośrednie formowanie części. Technologia wytwarzania przyrostowego lasera obejmuje wytwarzanie przyrostowe proszków laserowych oraz wytwarzanie przyrostowe bezpieczników laserowych. Wśród nich technologia wytwarzania dodatków do proszków laserowych jest podzielona na laserowe wytwarzanie dodatków do selektywnego topienia i laserowe współosiowe wytwarzanie dodatków do podawania proszku. W porównaniu z innymi technologiami wytwarzania addytywnego, laserowa technologia wytwarzania addytywnego, w szczególności technologia wytwarzania addytywnego z selektywnym topieniem laserowym, charakteryzuje się wysoką dokładnością formowania i nadaje się do ogólnej produkcji złożonych i precyzyjnych części konstrukcyjnych broni i sprzętu. Jednak technologia wytwarzania dodatków do selektywnego topienia laserowego jest ograniczona rozmiarem komory gazu obojętnego oraz kosztem sprzętu i proszku i nie nadaje się do szybkiego i ekonomicznego wytwarzania złożonych elementów na dużą skalę. Ponadto, ze względu na silne przewodnictwo cieplne materiałów, takich jak stopy aluminium, oraz wysoki współczynnik odbicia lasera, podczas procesu wytwarzania dodatków topliwych laserowo selektywnie mogą pojawiać się defekty, takie jak pęknięcia i pory. W porównaniu z technologią wytwarzania dodatków laserowo-proszkowych, technologia wytwarzania addytywnego stapianego laserowo ma szybki wskaźnik osadzania, wysoki stopień wykorzystania materiału, niski koszt, dużą gęstość składników dodatków i łatwe przechowywanie drutów, ale nie nadaje się do drobnej struktury. Materiały metalowe są trudne do przygotowania na części i przewody.
2. Technologia wytwarzania addytywnego z wiązką elektronów
Technologia wytwarzania addytywnego z wiązką elektronów wykorzystuje wiązkę elektronów o wysokiej gęstości energii jako źródło ciepła, topi materiały wypełniające, takie jak druty metalowe lub proszki w środowisku próżniowym, i osadza je zgodnie z wcześniej zaplanowaną ścieżką w celu wytworzenia części metalowych lub półfabrykatów. W porównaniu z technologią wytwarzania dodatków laserowych, technologia wytwarzania dodatków wiązką elektronów charakteryzuje się dużą szybkością osadzania i może wytwarzać metale ogniotrwałe. Ponieważ odbywa się w środowisku próżniowym, może nie tylko uniknąć zanieczyszczenia materiałów tlenem, wodorem i azotem, ale także ma wpływ na topienie metali w próżni. Dlatego technologia wytwarzania addytywnego z wiązką elektronów może zaspokoić potrzeby wytwarzania addytywnego metali, które są bardzo aktywne w wysokich temperaturach, takich jak stopy tytanu. . Ponadto wiązka elektronów może szybko skanować powierzchnię osadzonego metalu w celu wstępnego podgrzania go przed kolejnym osadzeniem metalu, zmniejszając naprężenia szczątkowe i odkształcenia podczas wytwarzania przyrostowego. W porównaniu z technologią wytwarzania dodatków proszkowych z selektywnym topnieniem wiązki elektronów, technologia wytwarzania dodatków z wiązką elektronów ma szybką wydajność osadzania, wysoką gęstość komponentów, niski koszt materiału i wysoki stopień wykorzystania, i nadaje się do szybkiej produkcji dużych komponentów. Jednakże, ponieważ plamka wiązki elektronów jest mała, a energia jest skoncentrowana, w procesie wytwarzania addytywnego bezpiecznika wiązki elektronów, gdy materiał drutu odbiega od obszaru plamki wiązki elektronów z powodu odkształcenia termicznego lub słabej jednorodności średnicy, łatwo jest spowodować przerwać proces produkcji addytywnej.
3 Technologia wytwarzania dodatków do bezpieczników łukowych
Technologia wytwarzania addytywnego bezpiecznika łukowego (zwana dalej „technologią wytwarzania addytywnego łukowego”) wykorzystuje drut metalowy jako wypełniacz, topi drut przez łuk i gromadzi warstwę po warstwie zgodnie z ustaloną trasą, aby zrealizować ogólne formowanie elementów metalowych. Podobnie jak w przypadku spawania łukowego, technologię wytwarzania addytywnego łuku można podzielić na elektrodę topliwą i technologię wytwarzania dodatku łukowego elektrody nietopliwej zgodnie z typem elektrody. Wśród nich technologia wytwarzania dodatku do łuku nietopliwej elektrody obejmuje dwa rodzaje łuku argonowego z wolframu i łuku plazmowego. W porównaniu z technologiami wytwarzania addytywnego na bazie proszków laserowych i elektronowych, technologia wytwarzania addytywnego łuku nie jest łatwa do wytworzenia defektów, takich jak nietopiony, ma wysoką wydajność produkcji, wysokie wykorzystanie materiału oraz niskie koszty drutu i sprzętu, i jest odpowiednia dla dużych i skomplikowane uzbrojenie i wyposażenie. Integralna szybka produkcja komponentów. Jednak w porównaniu z wytwarzaniem addytywnym na bazie proszków laserowych lub elektronowych technologia wytwarzania addytywnego w łuku ma niższą precyzję wytwarzania, wymaga późniejszej obróbki mechanicznej i jest trudna do zrealizowania w celu wytworzenia złożonych i drobnych części konstrukcyjnych. Ponadto technologia wytwarzania addytywnego łuku nie jest odpowiednia dla materiałów metalowych o słabej zdolności do odkształcania plastycznego i jest trudna do przygotowania na druty.
Zastosowania wytwarzania dodatków do metali
Po dziesięcioleciach szybkiego rozwoju technologia wytwarzania dodatków metalowych została zastosowana do rozwoju, produkcji i naprawy broni i sprzętu krajowego i zagranicznego, co znacznie skraca cykl rozwoju i naprawy złożonych części, zmniejsza koszty produkcji i konserwacji oraz zwiększa strukturalne projekt i wydajność. Swoboda wytwarzania poprawia wszechstronną techniczną zdolność bojową broni i sprzętu. Obecnie rodzaje materiałów używanych do produkcji i naprawy części wyposażenia broni za pomocą technologii wytwarzania dodatków metalicznych obejmują stal specjalną, stop tytanu, stop aluminium, nadstop, stop magnezu i stop ogniotrwały.
Podsumować
Technologia wytwarzania dodatków metalicznych zapewnia nowe pomysły i możliwości rozwoju lekkiej, mocnej ochrony, zadającej wysokie obrażenia, informatyzacji i inteligencji broni i sprzętu. Został zastosowany do specjalnej stali, stopu aluminium, stopu tytanu i nadstopu. Ogólna szybka produkcja i naprawa złożonych komponentów, takich jak stopy magnezu i metale ogniotrwałe, znacznie poprawiły wszechstronne działanie broni i sprzętu oraz skróciły rozwój, produkcję i cykl konserwacji. Ponadto technologia wytwarzania dodatków do metali z powodzeniem zrealizowała projektowanie i przygotowanie wysokowydajnych materiałów metalowych, takich jak stopy o wysokiej entropii, materiały gradientowe i materiały kompozytowe, i ma szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinie odporności na wysokie temperatury, odporności na uderzenia oraz lekką konstrukcję uzbrojenia i wyposażenia.