Avec le développement d'une protection légère et solide, de dommages importants, de l'informatisation et de l'intelligence des armes et des équipements, la structure et la fonction de leurs pièces et composants deviennent progressivement plus complexes et diversifiées en structure et en fonction. Les procédés traditionnels de coulée, de forgeage et de soudage sont difficiles à répondre aux exigences des besoins de fabrication et de réparation. Le développement rapide de la technologie de fabrication additive métallique ces dernières années a fourni de nouvelles méthodes pour la fabrication et la réparation de composants complexes d'armes et d'équipements. Par rapport aux processus de fabrication traditionnels, la technologie de fabrication additive métallique ne nécessite pas de moules, peut réduire les processus de fabrication, raccourcir les cycles de fabrication et peut réaliser une conception et une fabrication légères et structurellement intégrées de composants complexes.
Qu'est-ce que la technologie de fabrication additive métallique
La technologie de fabrication additive métallique est une technologie de fabrication avancée qui utilise des fils, des barres ou des poudres métalliques comme matières premières, et qui est empilée couche par couche selon l'itinéraire prédéterminé après la discrétisation du modèle par frittage, fusion, pulvérisation, etc., pour réaliser la formation globale des composants. À l'heure actuelle, les technologies de fabrication additive métallique principalement utilisées dans le développement d'armes et d'équipements au pays et à l'étranger comprennent le laser, l'arc, le faisceau d'électrons, la pulvérisation à froid, la technologie de fabrication additive par agitation par friction, etc.
1. Technologie de fabrication additive laser
La technologie de fabrication additive laser utilise un laser à haute énergie comme source de chaleur, fait fondre la poudre ou le fil sous la protection d'un gaz inerte, et l'accumule couche par couche pour réaliser le formage direct des pièces. La technologie de fabrication additive laser comprend la fabrication additive de poudre laser et la fabrication additive de fusible laser. Parmi eux, la technologie de fabrication additive à poudre laser est divisée en fabrication additive par fusion sélective au laser et fabrication additive à alimentation en poudre coaxiale par laser. Par rapport à d'autres technologies de fabrication additive, la technologie de fabrication additive au laser, en particulier la technologie de fabrication additive par fusion sélective au laser, a une précision de formage élevée et convient à la fabrication globale de pièces structurelles complexes et fines d'armes et d'équipements. Cependant, la technologie de fabrication additive par fusion sélective laser est limitée par la taille de la chambre à gaz inerte et le coût des équipements et de la poudre et n'est pas adaptée à la fabrication rapide et économique de composants complexes à grande échelle. De plus, en raison de la forte conductivité thermique de matériaux tels que les alliages d'aluminium et de la haute réflectivité du laser, des défauts tels que des fissures et des pores sont susceptibles de se produire pendant le processus de fabrication additive par fusion sélective au laser. Par rapport à la technologie de fabrication additive à poudre laser, la technologie de fabrication additive par fusion laser a un taux de dépôt rapide, un taux d'utilisation élevé des matériaux, un faible coût, une densité élevée de composants additifs et un stockage facile des fils, mais elle ne convient pas à une structure fine. Les matériaux métalliques sont difficiles à préparer pour les pièces et les fils.
2. Technologie de fabrication additive par faisceau d'électrons
La technologie de fabrication additive par faisceau d'électrons utilise un faisceau d'électrons à haute densité d'énergie comme source de chaleur, fait fondre des matériaux de remplissage tels que des fils métalliques ou des poudres dans un environnement sous vide et les dépose selon un chemin pré-planifié pour fabriquer des pièces métalliques ou des ébauches. Par rapport à la technologie de fabrication additive laser, la technologie de fabrication additive par faisceau d'électrons a un taux de dépôt rapide et peut produire des métaux réfractaires. Parce qu'il est effectué dans un environnement sous vide, il peut non seulement éviter la contamination des matériaux par l'oxygène, l'hydrogène et l'azote, mais a également un effet de fusion sous vide sur les métaux. Ainsi, la technologie de fabrication additive par faisceau d'électrons peut répondre aux besoins de la fabrication additive métallique très active à haute température comme les alliages de titane. . De plus, le faisceau d'électrons peut balayer rapidement la surface du métal déposé pour le préchauffer avant le dépôt de métal ultérieur, réduisant ainsi les contraintes résiduelles et la déformation lors de la fabrication additive. Par rapport à la technologie de fabrication additive de poudre de fusion sélective par faisceau d'électrons, la technologie de fabrication additive de fusible par faisceau d'électrons a une efficacité de dépôt rapide, une densité de composants élevée, un faible coût de matériau et un taux d'utilisation élevé, et convient à la fabrication rapide de grands composants. Cependant, étant donné que la tache du faisceau d'électrons est petite et que l'énergie est concentrée, dans le processus de fabrication additive du fusible à faisceau d'électrons, lorsque le matériau du fil s'écarte de la zone de la tache du faisceau d'électrons en raison d'une déformation thermique ou d'une mauvaise uniformité du diamètre, il est facile de provoquer le processus de fabrication additive soit interrompu.
3 Technologie de fabrication additive de fusibles à arc
La technologie de fabrication additive de fusible à arc (ci-après dénommée "technologie de fabrication additive à arc") utilise un fil métallique comme charge, fait fondre le fil à travers un arc et s'accumule couche par couche selon un itinéraire défini pour réaliser la formation globale des composants métalliques. Semblable au soudage à l'arc, la technologie de fabrication additive à l'arc peut être divisée en technologie de fabrication additive à l'arc à électrode de fusion et à électrode sans fusion selon le type d'électrode. Parmi eux, la technologie de fabrication additive à arc d'électrode sans fusion comprend deux types d'arc tungstène-argon et d'arc plasma. Par rapport aux technologies de fabrication additive à base de poudre laser et à faisceau d'électrons, la technologie de fabrication additive à l'arc n'est pas facile à produire des défauts tels que non fusionnés, a une efficacité de fabrication élevée, une utilisation élevée des matériaux et de faibles coûts de fil et d'équipement, et convient aux grands et armes et équipements complexes. Fabrication intégrale rapide de composants. Cependant, par rapport à la fabrication additive à base de poudre laser ou à faisceau d'électrons, la technologie de fabrication additive à l'arc a une précision de fabrication inférieure, nécessite un traitement mécanique ultérieur et est difficile à réaliser la fabrication de pièces structurelles complexes et fines. De plus, la technologie de fabrication additive à l'arc n'est pas adaptée aux matériaux métalliques ayant une faible capacité de déformation plastique et est difficile à préparer en fils.
Applications de fabrication additive métallique
Après des décennies de développement rapide, la technologie de fabrication additive métallique a été appliquée au développement, à la production et à la réparation d'armes et d'équipements nationaux et étrangers, ce qui raccourcit considérablement le cycle de développement et de réparation de pièces complexes, réduit les coûts de fabrication et de maintenance et augmente la structure. conception et efficacité. La liberté de fabrication améliore la capacité de combat technique globale des armes et des équipements. À l'heure actuelle, les types de matériaux impliqués dans la fabrication et la réparation de pièces d'équipement d'armes par la technologie de fabrication additive métallique comprennent l'acier spécial, l'alliage de titane, l'alliage d'aluminium, le superalliage, l'alliage de magnésium et l'alliage réfractaire.
Résumer
La technologie de fabrication additive métallique offre de nouvelles idées et opportunités pour le développement d'une protection légère et solide, des dommages importants, de l'informatisation et de l'intelligence des armes et des équipements. Il a été appliqué à l'acier spécial, à l'alliage d'aluminium, à l'alliage de titane et au superalliage. La fabrication rapide globale et la réparation de composants complexes tels que les alliages de magnésium et les métaux réfractaires ont considérablement amélioré les performances globales des armes et des équipements et raccourci le développement, la production. et le cycle d'entretien. En outre, la technologie de fabrication additive métallique a réalisé avec succès la conception et la préparation de matériaux métalliques haute performance tels que les alliages à haute entropie, les matériaux à gradient et les matériaux composites, et offre de larges perspectives d'application dans les domaines de la résistance aux températures élevées, de la résistance aux chocs. , et structure légère d'armes et d'équipements.