武器や装備の軽量、強力な保護、高ダメージ、情報化、およびインテリジェンスの開発に伴い、それらの部品およびコンポーネントの構造と機能は徐々に複雑になり、構造と機能が多様化しています。 従来の鋳造、鍛造、および溶接プロセスは、製造および修理のニーズを満たすことが困難です。 近年の金属付加製造技術の急速な発展により、武器や装備の複雑な部品の製造と修理のための新しい方法が提供されました。 従来の製造プロセスと比較して、金属積層造形技術は金型を必要とせず、製造プロセスを削減し、製造サイクルを短縮し、軽量で構造的に統合された複雑なコンポーネントの設計と製造を実現できます。
金属積層造形技術とは
金属積層造形技術とは、金属の線材や棒材、粉末などを原料として、焼結、溶融、溶射などでモデルを離散化した後、所定のルートで一層ずつ積層し、実現する高度な製造技術です。コンポーネントの全体的な成形。 現在、主に国内外の武器や装備の開発に使用されている金属積層造形技術には、レーザー、アーク、電子ビーム、コールドスプレー、摩擦攪拌積層造形技術などがあります。
1. レーザー積層造形技術
レーザー付加製造技術は、高エネルギーレーザーを熱源として使用し、不活性ガスの保護下で粉末またはワイヤを溶融し、それを層ごとに蓄積して部品の直接成形を実現します。 レーザー積層造形技術には、レーザー粉末積層造形とレーザー ヒューズ積層造形が含まれます。 その中で、レーザー粉末付加製造技術は、レーザー選択溶融付加製造とレーザー同軸粉末供給付加製造に分けられます。 他の付加製造技術と比較して、レーザー付加製造技術、特にレーザー選択溶融付加製造技術は、成形精度が高く、武器や装備の複雑で微細な構造部品の全体的な製造に適しています。 ただし、レーザー選択溶融添加剤製造技術は、不活性ガスチャンバーのサイズと、装置および粉末のコストによって制限され、大規模で複雑なコンポーネントの迅速かつ経済的な製造には適していません。 さらに、アルミニウム合金などの材料の熱伝導率が高く、レーザーの反射率が高いため、レーザー選択溶融積層造形プロセス中にクラックやポアなどの欠陥が発生しやすくなります。 レーザー粉末付加製造技術と比較して、レーザー溶融付加製造技術は、堆積速度が速く、材料利用率が高く、低コストで、添加成分の密度が高く、ワイヤの保管が容易ですが、微細構造には適していません。 金属材料は部品やワイヤーの準備が難しい。
2. 電子線積層造形技術
電子ビーム付加製造技術は、高エネルギー密度の電子ビームを熱源として使用し、金属ワイヤや粉末などの充填材料を真空環境で溶融し、事前に計画された経路に従って堆積させて、金属部品またはブランクを製造します。 レーザー積層造形技術と比較して、電子ビーム積層造形技術は成膜速度が速く、高融点金属を製造できます。 真空環境下で行うため、酸素、水素、窒素による材料の汚染を避けることができるだけでなく、金属の真空溶解効果もあります。 したがって、電子ビーム積層造形技術は、チタン合金などの高温で非常に活発な金属積層造形のニーズを満たすことができます。 . さらに、電子ビームは堆積した金属の表面をすばやくスキャンして、次の金属堆積の前に予熱することができ、積層造形中の残留応力と変形を低減します。 電子ビーム選択溶融粉末積層造形技術と比較して、電子ビーム ヒューズ積層造形技術は、成膜効率が速く、コンポーネント密度が高く、材料コストが低く、利用率が高く、大型コンポーネントの迅速な製造に適しています。 しかし、電子ビームスポットは小さく、エネルギーが集中するため、電子ビームフューズ積層造形の工程で、熱変形や径の均一性不良により線材が電子ビームスポット領域から外れると、アディティブ マニュファクチャリング プロセスが中断されます。
3 アークヒューズ積層造形技術
アークヒューズ積層造形技術（以下、「アーク積層造形技術」という）は、金属線をフィラーとして使用し、アークによって線材を溶かし、設定されたルートに従って層ごとに積み重ねることで、金属部品の全体的な成形を実現します。 アーク積層造形技術は、アーク溶接と同様に、電極の種類によって溶融電極と非溶融電極アーク積層造形技術に分けられます。 その中で、非溶融電極アーク積層造形技術には、タングステン アルゴン アークとプラズマ アークの 2 種類があります。 レーザーおよび電子ビーム粉末ベースの付加製造技術と比較して、アーク付加製造技術は、未溶融などの欠陥を生成しにくく、製造効率が高く、材料の利用率が高く、ワイヤと設備のコストが低く、大型および複雑な武器と装備。 コンポーネントの統合された迅速な製造。 しかし、レーザーや電子ビーム粉末ベースの積層造形技術と比較して、アーク積層造形技術は製造精度が低く、その後の機械加工が必要であり、複雑で微細な構造部品の製造を実現することは困難です。 また、アーク積層造形技術は、塑性変形能力の低い金属材料には適さず、ワイヤへの準備が困難です。
金属積層造形アプリケーション
数十年にわたる急速な開発の後、金属付加製造技術は、国内外の武器や装備の開発、製造、修理に適用され、複雑な部品の開発と修理のサイクルが大幅に短縮され、製造と保守のコストが削減され、構造が増加します。デザインと効率。 製造の自由は、武器と装備の総合的な技術的戦闘能力を向上させます。 現在、金属積層造形技術による兵器装備部品の製造・補修に用いられる材料の種類には、特殊鋼、チタン合金、アルミニウム合金、超合金、マグネシウム合金、高融点合金などがあります。
要約する
金属積層造形技術は、武器や装備の軽量、強力な保護、高ダメージ、情報化、およびインテリジェンスの開発のための新しいアイデアと機会を提供します。 特殊鋼、アルミニウム合金、チタン合金、超合金に適用されています。マグネシウム合金や高融点金属などの複雑な部品の全体的な迅速な製造と修理により、武器と装備の総合的な性能が大幅に向上し、開発、生産が短縮されました。そしてメンテナンス周期。 さらに、金属付加製造技術は、高エントロピー合金、勾配材料、複合材料などの高性能金属材料の設計と製造に成功しており、高温耐性、耐衝撃性の分野で幅広い応用の見通しがあります。 、および武器と装備の軽量構造。