ด้วยการพัฒนาน้ำหนักเบา การป้องกันที่แข็งแกร่ง ความเสียหายสูง การให้ข้อมูล และความชาญฉลาดของอาวุธและอุปกรณ์ โครงสร้างและหน้าที่ของชิ้นส่วนและส่วนประกอบจะค่อยๆ มีความซับซ้อนมากขึ้นและมีความหลากหลายในโครงสร้างและหน้าที่ กระบวนการหล่อ การตีขึ้นรูป และการเชื่อมแบบดั้งเดิมเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการของการผลิตและการซ่อมแซม การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้จัดเตรียมวิธีการใหม่สำหรับการผลิตและซ่อมแซมส่วนประกอบที่ซับซ้อนของอาวุธและอุปกรณ์ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์ สามารถลดขั้นตอนการผลิต ลดรอบการผลิต และสามารถบรรลุการออกแบบและการผลิตส่วนประกอบที่ซับซ้อนที่มีการผสมผสานเชิงโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะคืออะไร
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะเป็นเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงที่ใช้ลวดโลหะ แท่ง หรือผงเป็นวัตถุดิบ และวางซ้อนกันเป็นชั้นๆ ตามเส้นทางที่กำหนดไว้หลังจากที่แบบจำลองถูกแยกส่วนโดยการเผา การหลอม การพ่น ฯลฯ เพื่อให้รับรู้ การขึ้นรูปส่วนประกอบโดยรวม ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะส่วนใหญ่ใช้ในการพัฒนาอาวุธและอุปกรณ์ทั้งในและต่างประเทศ ได้แก่ เลเซอร์ อาร์ค ลำแสงอิเล็กตรอน สเปรย์เย็น เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งแรงเสียดทานกวน เป็นต้น
1. เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งด้วยเลเซอร์
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งด้วยเลเซอร์ใช้เลเซอร์พลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อน ละลายผงหรือลวดภายใต้การป้องกันของก๊าซเฉื่อย และสะสมเป็นชั้น ๆ เพื่อให้ได้ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปโดยตรง เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งด้วยเลเซอร์รวมถึงการผลิตสารเติมแต่งผงเลเซอร์และการผลิตสารเติมแต่งเลเซอร์ฟิวส์ ในหมู่พวกเขา เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งผงเลเซอร์แบ่งออกเป็นการผลิตสารเติมแต่งการหลอมแบบเลือกด้วยเลเซอร์และการผลิตสารเติมแต่งการป้อนผงโคแอกเซียลด้วยเลเซอร์ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งอื่นๆ เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งด้วยเลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งการหลอมแบบเลือกด้วยเลเซอร์ มีความแม่นยำในการขึ้นรูปสูงและเหมาะสำหรับการผลิตโดยรวมของชิ้นส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อนและละเอียดของอาวุธและอุปกรณ์ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งการหลอมแบบคัดเลือกด้วยเลเซอร์ถูกจำกัดด้วยขนาดของห้องก๊าซเฉื่อยและต้นทุนของอุปกรณ์และผงแป้ง และไม่เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนขนาดใหญ่อย่างรวดเร็วและประหยัด นอกจากนี้ เนื่องจากการนำความร้อนสูงของวัสดุ เช่น โลหะผสมอะลูมิเนียม และการสะท้อนแสงสูงของเลเซอร์ ข้อบกพร่อง เช่น รอยแตกและรูพรุนจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตสารเติมแต่งการหลอมแบบเลือกจุดด้วยเลเซอร์ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งผงด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งแบบหลอมด้วยเลเซอร์มีอัตราการสะสมตัวที่รวดเร็ว อัตราการใช้วัสดุสูง ต้นทุนต่ำ ส่วนประกอบสารเติมแต่งความหนาแน่นสูง และการจัดเก็บสายไฟที่ง่าย แต่ไม่เหมาะสำหรับโครงสร้างที่ละเอียด วัสดุโลหะยากต่อการเตรียมชิ้นส่วนและสายไฟ
2. เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งลำแสงอิเล็กตรอน
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งลำแสงอิเล็กตรอนใช้ลำแสงอิเล็กตรอนความหนาแน่นพลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อน หลอมวัสดุอุด เช่น ลวดโลหะหรือผงในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ และฝากไว้ตามเส้นทางที่วางแผนไว้ล่วงหน้าเพื่อผลิตชิ้นส่วนโลหะหรือช่องว่าง เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งลำแสงอิเล็กตรอนมีอัตราการสะสมที่รวดเร็วและสามารถผลิตโลหะทนไฟได้ เนื่องจากดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่เป็นสุญญากาศ จึงไม่เพียงแต่สามารถหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของวัสดุด้วยออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจนเท่านั้น แต่ยังมีผลในการหลอมโลหะในสุญญากาศอีกด้วย ดังนั้น เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งด้วยลำแสงอิเล็กตรอนจึงสามารถตอบสนองความต้องการของการผลิตสารเติมแต่งโลหะที่ใช้งานมากที่อุณหภูมิสูง เช่น โลหะผสมไททาเนียม . นอกจากนี้ ลำแสงอิเล็กตรอนยังสามารถสแกนพื้นผิวของโลหะที่เคลือบได้อย่างรวดเร็วเพื่อให้ความร้อนก่อนการเคลือบโลหะในภายหลัง ช่วยลดความเค้นตกค้างและการเสียรูประหว่างการผลิตแบบเติมเนื้อ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งผงหลอมแบบเลือกลำแสงอิเล็กตรอน เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งฟิวส์ลำแสงอิเล็กตรอนมีประสิทธิภาพการสะสมที่รวดเร็ว ความหนาแน่นของส่วนประกอบสูง ต้นทุนวัสดุต่ำ และอัตราการใช้ประโยชน์สูง และเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจุดลำแสงอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กและพลังงานมีความเข้มข้น ในกระบวนการผลิตสารเติมแต่งฟิวส์ลำแสงอิเล็กตรอน เมื่อวัสดุลวดเบี่ยงเบนไปจากพื้นที่จุดลำแสงอิเล็กตรอนเนื่องจากการเสียรูปทางความร้อนหรือความสม่ำเสมอของเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำ จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้เกิด กระบวนการผลิตสารเติมแต่งต้องหยุดชะงัก
3 เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งฟิวส์อาร์ค
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งฟิวส์อาร์ค (ต่อไปนี้จะเรียกว่า "เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งอาร์ค") ใช้ลวดโลหะเป็นตัวเติม ละลายลวดผ่านส่วนโค้ง และสะสมทีละชั้นตามเส้นทางที่กำหนดเพื่อให้ตระหนักถึงการขึ้นรูปโดยรวมของส่วนประกอบโลหะ เช่นเดียวกับการเชื่อมอาร์ค เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งอาร์คสามารถแบ่งออกเป็นอิเล็กโทรดหลอมเหลวและเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งอาร์คอิเล็กโทรดที่ไม่ละลายตามประเภทของอิเล็กโทรด ในหมู่พวกเขา เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งอาร์คอิเล็กโทรดที่ไม่หลอมละลายประกอบด้วยอาร์กอนทังสเตนและพลาสมาอาร์คสองชนิด เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งที่ใช้ผงลำแสงเลเซอร์และลำแสงอิเล็กตรอน เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งส่วนโค้งนั้นไม่ง่ายที่จะก่อให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น การหลอมละลาย มีประสิทธิภาพการผลิตสูง การใช้วัสดุสูง ลวดต่ำ และต้นทุนอุปกรณ์ และเหมาะสำหรับขนาดใหญ่และ อาวุธและอุปกรณ์ที่ซับซ้อน การผลิตส่วนประกอบอย่างรวดเร็วแบบครบวงจร อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตสารเติมแต่งที่ใช้ผงเลเซอร์หรือลำแสงอิเล็กตรอน เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งส่วนโค้งมีความแม่นยำในการผลิตต่ำกว่า ต้องใช้กระบวนการเชิงกลตามมา และยากที่จะตระหนักถึงการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อนและละเอียด นอกจากนี้ เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งอาร์คไม่เหมาะกับวัสดุโลหะที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปพลาสติกต่ำ และยากต่อการเตรียมเป็นเส้นลวด
การใช้งานการผลิตสารเติมแต่งโลหะ
หลังจากหลายทศวรรษของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะได้ถูกนำมาใช้กับการพัฒนา การผลิต และการซ่อมแซมอาวุธและอุปกรณ์ในประเทศและต่างประเทศ ซึ่งทำให้วงจรการพัฒนาและการซ่อมแซมชิ้นส่วนที่ซับซ้อนสั้นลงอย่างมาก ลดต้นทุนการผลิตและการบำรุงรักษา และเพิ่มโครงสร้าง การออกแบบและประสิทธิภาพ เสรีภาพในการผลิตช่วยเพิ่มความสามารถในการต่อสู้ทางเทคนิคที่ครอบคลุมของอาวุธและอุปกรณ์ ในปัจจุบัน ประเภทของวัสดุที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและซ่อมแซมชิ้นส่วนอุปกรณ์อาวุธด้วยเทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะ ได้แก่ เหล็กกล้าพิเศษ โลหะผสมไททาเนียม โลหะผสมอะลูมิเนียม ซูเปอร์อัลลอย แมกนีเซียมอัลลอยด์ และโลหะผสมทนไฟ
สรุป
เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะให้แนวคิดและโอกาสใหม่สำหรับการพัฒนาน้ำหนักเบา การป้องกันที่แข็งแกร่ง ความเสียหายสูง การให้ข้อมูล และความชาญฉลาดของอาวุธและอุปกรณ์ มันถูกนำไปใช้กับเหล็กกล้าพิเศษ โลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมไททาเนียม และซูเปอร์อัลลอย การผลิตที่รวดเร็วโดยรวมและการซ่อมแซมส่วนประกอบที่ซับซ้อน เช่น โลหะผสมแมกนีเซียมและโลหะทนไฟได้ปรับปรุงประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของอาวุธและอุปกรณ์อย่างมาก และทำให้การพัฒนาและการผลิตสั้นลง และรอบการบำรุงรักษา นอกจากนี้ เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งโลหะยังประสบความสำเร็จในการออกแบบและการเตรียมวัสดุโลหะที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น โลหะผสมที่มีเอนโทรปีสูง วัสดุเกรเดียนท์ และวัสดุคอมโพสิต และมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในด้านความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง ความต้านทานแรงกระแทก และโครงสร้างของอาวุธและอุปกรณ์ที่มีน้ำหนักเบา