美國(guó)空軍開(kāi)發(fā)應(yīng)用于特種導(dǎo)彈的3D打印高強(qiáng)度鋼粉末

特種導(dǎo)彈的3D打印高強(qiáng)度鋼粉末

俄亥俄州賴(lài)特-帕特森空軍基地-用AF-9628打印制造的零件，一種空軍用鋼，比傳統(tǒng)的AM合金極限抗拉強(qiáng)度高約20%。AF-9628是由AFRL的Rachel Abrahams博士開(kāi)發(fā)的一種鋼合金，提供高強(qiáng)度和韌性。這種合金，綽號(hào)“Rachel 鋼”，比一些其他高性能鋼合金，包括Eglin鋼和HP-9-4-20，成本更低；但是，它比常規(guī)軍火中使用的普通等級(jí)更貴。AF-9628是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)樗缓u，就像Eglin鋼或鈷一樣，后者是HP-9-4-20配方的一部分，而HP-9-4-20是一種30000磅重的大型穿甲彈。

        Harger的研究由佛羅里達(dá)州埃格林空軍基地的空軍研究實(shí)驗(yàn)室軍需品管理局贊助，確定AF-9628由于其高強(qiáng)度是增材制造的佳材料。 雖然這些發(fā)現(xiàn)與美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)類(lèi)似研究報(bào)告的數(shù)值相當(dāng)，但Harger得出的機(jī)械性能與常規(guī)鍛造和熱處理的AF-9628相似。軍火管理局的Sean Gibbons博士，描述這一新興合金材料令人“興奮”。

        Harger采用了粉末床熔合技術(shù)，這是一種增材制造技術(shù)，在這種技術(shù)中，激光有選擇地熔化粉末，形成一種圖案，從而產(chǎn)生三維物體。隨著每一層的完成，打印機(jī)在構(gòu)建區(qū)域上分配更多的粉末，該過(guò)程繼續(xù)直到零件完成。Harger說(shuō):“為了確定AF-9628是可以打印，我們對(duì)粉末的形狀和大小進(jìn)行了表征，并確定了它是如何隨著熔化和篩分而變化的。” 她在AFIT的掃描電子顯微鏡下對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)，并在Dyton大學(xué)研究所使用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行了尺寸表征測(cè)試。

        Harger將AF-9628鋼的化學(xué)成分提供給俄亥俄州辛辛那提的PAC公司并生成。她觀察粉末在機(jī)器中可預(yù)見(jiàn)地熔化，并做了實(shí)際的零件測(cè)試。在打印各種零件后，她分析了孔隙率，強(qiáng)度和沖擊韌性。她解釋說(shuō)，許多“合金不太適合（增材制造）”。例如，“某些合金不會(huì)熔化，一旦你真正嘗試制造一個(gè)零件，它們就會(huì)裂開(kāi)很多?！比欢?，當(dāng)Harger檢查她的零件時(shí)，她注意到這些零件的機(jī)械性能“相當(dāng)好”。她沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂開(kāi)的證據(jù)，并將其描述為“與傳統(tǒng)制造的零件非常相似”。

        經(jīng)過(guò)更徹底的分析，她確定這些零件“符合要求的10%伸長(zhǎng)率，并表明強(qiáng)度增加而不會(huì)變脆”。Harger解釋說(shuō)，這些零件“性能符合并超過(guò)機(jī)加工零件”。在她成功打印簡(jiǎn)單的零件件后，Harger打印了許多復(fù)雜設(shè)計(jì)的零件包括彈射零件等。還打印了大約130個(gè)零件，包括30個(gè)小圓筒，60個(gè)大圓筒，20個(gè)拉力棒和20個(gè)沖擊樣本。

        Harger打印的零件適用于武器應(yīng)用。空軍初開(kāi)發(fā)AF-9628是被用來(lái)制造具有所需爆炸輪廓的掩體炸彈，“初的想法是使未來(lái)的穿透性武器具有所需的精確爆炸外形?！盚arger解釋說(shuō)，增材制造“允許（工程師）只在需要的地方增加（彈藥的）重量”，終，這“使得更輕的彈藥可以達(dá)到同樣的深度，因此（飛機(jī)）可以攜帶更多的這種武器。”

        根據(jù)UDRI工程師的說(shuō)法，雖然增材制造（在某些情況下）可以以比傳統(tǒng)制造更低的成本高效地制造復(fù)雜形狀，但由于在制造過(guò)程中快速加熱和冷卻，該工藝可能會(huì)在零件中留下殘余應(yīng)力。Hager說(shuō)，“3D打印不是一個(gè)精密的過(guò)程，所以很難保持幾何公差，而且由于產(chǎn)品可能會(huì)粗糙，它們有時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)大量的后處理。”

        PhilipFlater博士是一位機(jī)械工程師，他領(lǐng)導(dǎo)著軍需品管理局增材制造小組贊助了這項(xiàng)研究，他解釋說(shuō)，它涉及到拋光和/或熱處理粗糙表面，以解決材料缺陷，如氣孔，并獲得佳的機(jī)械性能。Hager說(shuō)，在重復(fù)使用的功能部件中，粗糙度和孔隙率并不是理想的質(zhì)量，但她解釋說(shuō)，用于彈藥的部件是一次性使用的物品。她解釋說(shuō):“對(duì)于客戶(hù)來(lái)說(shuō)，要求粉末形式的高強(qiáng)度鋼并不常見(jiàn)。”Hager希望這一早期成功將會(huì)引起人們對(duì)高強(qiáng)度鋼的興趣。Harger打算把她的發(fā)現(xiàn)公之于眾，她希望空軍能“利用這種高強(qiáng)度鋼，并拓展到一些我們還沒(méi)想到的新應(yīng)用”，她近在一個(gè)國(guó)際粉末冶金會(huì)議和一個(gè)軍械和彈道學(xué)研討會(huì)上發(fā)表了她的研究成果。目前，她在AFRL的材料和制造局高級(jí)電源技術(shù)辦公室工作，在那里她研究新的電源技術(shù)，空軍可以使用這些技術(shù)來(lái)降低成本。作為航空集團(tuán)的一員，Harger專(zhuān)注于替代燃料，輕量化和減阻措施。

        AFRL彈藥局正在領(lǐng)導(dǎo)涉及3D打印制造彈藥的進(jìn)一步研究工作。目標(biāo)是制造具有精確控制的破碎和爆炸壓力分布的彈藥，以大限度地減少附帶損害。

       昆山弗瑞森光電科技有限公司成立于2019年1月，位于中國(guó)百?gòu)?qiáng)縣之首--江蘇省昆山市，交通便利，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)。公司依托于昆山發(fā)達(dá)的光電產(chǎn)業(yè)，專(zhuān)業(yè)從事光、機(jī)、電、材料等技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)咨詢(xún)、技術(shù)服務(wù)，電子元器件、電子產(chǎn)品、化工原料及產(chǎn)品、金屬材料、金屬結(jié)構(gòu)件、電子設(shè)備、通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)、軟件及輔助設(shè)備、自動(dòng)化控制設(shè)備、環(huán)保設(shè)備、化工設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、電線電纜的銷(xiāo)售，設(shè)備租賃服務(wù)，從事貨物進(jìn)出口及技術(shù)的進(jìn)出口業(yè)務(wù)。

       目前公司主要經(jīng)營(yíng)與增材制造即3D打印行業(yè)相關(guān)的設(shè)備與消耗材料，包括金屬與非金屬3D打印機(jī)，3D打印金屬粉末材料、高分子絲材，掃描儀，以及金屬3D打印附屬設(shè)備，防爆吸塵器、振動(dòng)篩分器、熱處理爐等等。本著“以客為尊、品質(zhì)優(yōu)先、服務(wù)至上”的企業(yè)理念，希望與海內(nèi)外客商共赴3D打印產(chǎn)業(yè)光輝燦爛的明天。