Artilleri er hærens vigtigste udstyr til at udføre langdistancepræcisionsangrebsundertrykkelse mod fjenden, og det har en vigtig rolle i kampprocessen. I den fremtidige krig vil artilleri stadig være hærens vigtigste kampudstyr. Med den hurtige udvikling af avancerede materialer såsom titanlegeringer, aluminiumslegeringer og deres komponentfremstillingsteknologi vil artilleriets fremtid med hensyn til præcision, rækkevidde, kraft og mobilitet have betydelige forbedringer. Det amerikanske ultralette artilleri M777 er et typisk tilfælde af at bruge titanlegeringer og aluminiumslegeringer og forbedre artilleriets ydeevne.
Den ultralette feltpistol (UFH) M777 blev foreslået af US Army and Marine Corps i 1997 til at erstatte M198 155 mm bugseret pistol, og for første gang bruger M777 et stort antal lette legeringer, og gennem innovativt design og avancerede fremstillingsprocesser er vægten af M777 blevet reduceret fra M198'erens 16,000 pund til mindre end 9,000 pund, hvilket er omtrent halvdelen af vægten af den nuværende M198, hvilket gør det nemt at transportere og bugsere ved høje hastigheder, og gør det nemt at transportere og bugsere ved høje hastigheder. Dette gør det nemt at transportere og bugsere med høj hastighed.
1) Udstrakt brug af titanlegeringer
Sammenlignet med M198 bruger M777 et stort antal titanlegeringer, titaniumstøbegods og aluminiumslegeringer, hvilket opnår en vægtreduktion på 3.175 kg (7,000 lbs), eller 44 %. Titanlegeringen er leveret af RTI International Metals, og M777 vejer 3.745 kg og kan transporteres med helikopter, transportfly og skib. Den bugserede pistol kan bugseres af 4 ◇4 køretøjer større end 2,5 t. M777 haubitsen er blevet opgraderet med et nyt design. M777 haubitsen er blevet opgraderet med et nyt design, M777A1 med et digitalt ildkontrolsystem, og M777A2 med softwareopgraderinger og muligheden for at bruge Excalibur ammunition.
De lave omkostninger og lette vægt af M777 ultralette pistol skyldes den omfattende brug af titanium og aluminiumslegeringer og komponenter. De lave omkostninger ved titanlegeringer alene kan ikke nå disse mål.
2) Vedtagelse af avancerede fremstillingsteknologier
NCEMT har produceret verdens største flow-formede titanium vipperør og rekylrør.
FlowForming er en koldformningsproces, der producerer hule cylindre med meget præcise dimensioner. FlowFormed titanium dele kan være næsten nettoformet, hvilket reducerer skrot ved fremstilling af legeringsdele. Processens høje præcision gør, at den kan bruges i en bred vifte af rumfarts- og militærapplikationer. NCEMT undersøger produktionen af vipperør til en reduceret pris og reduceret skrot sammenlignet med nuværende ekstruderings- og bearbejdningsprocesser. Dynamic Machine Works (DMW) i Billerica, Massachusetts har forsket i flowformningsprocessen for vipperør. Det største flowformede titaniumrør er blevet produceret med en diameter på 5,6 tommer og en længde på 72 tommer (ca. 1,8 m).
Ved flowformning ekstruderes rør af tyk størrelse Ti-6Al- 4V-legering rundt om en roterende dorn og roterende ruller for at opnå de ønskede dimensioner. På grund af det faktum, at råmaterialet holdes næsten 100% under ekstruderingsprocessen. I 2004 leverede NCEMT 45 fod vippebeslag til Joint Project Management Authority. Processen blev anvendt ved LW155 artilleriteknologi demonstration validering. Et vellykket eksempel på anvendelsen og omkostningsreduktionen af den flowdannende proces er titaniumvippe- og rekylrøret til M777 letvægts 155 mm pistol. Prisen på det flowformede vipperør var 68 procent mindre end den oprindelige produktionsproces.
② Præcisionsstøbning - Reducerer antallet af dele
Det høje antal dele i mange militære våben resulterer i høje produktionsomkostninger. Komplekse dele bestående af mange individuelle komponenter øger også produktionscyklustiden. Det amerikanske militær har arbejdet på at reducere omkostningerne og samtidig give større fordele. Det amerikanske forsvarsministerium (DOD) har vedtaget innovative processer for at nå disse mål. Præcisionsstøbning er en af de mest effektive processer til at reducere antallet af dele.
Præcisionsstøbeprocessen har følgende fordele: lavere fremstillingsomkostninger; reducerede produktionstider; forbedret pålidelighed; og reduceret vægt. Præcisionsstøbning kan bruges i mange militære applikationer, såsom ammunition, flykroppe, projektiler og fremdriftsanordninger. Sammenlignet med den traditionelle proces, gennem brug af titanlegeringer og præcisionsstøbeproces. M777 let artilleri komponenter er stærkt reduceret. US Navy metalbearbejdningscenter ved hjælp af præcisionsstøbeproces for at gøre M777 letvægts 155 mm pistol stationeret i hakken af antallet af dele, fra 120 reduceret til 2.
National Center for Advanced Metalworking (NCEMT) forskede i nye fremstillingsprocesser og innovative støbeteknikker for at reducere antallet af dele og sænke materialeskrot og fremstillingsomkostninger. Sammen med Joint Light Artillery Management Office (JPMO), BAE og Titanium Plant blev der forsket i en præcisionsstøbespade i ét stykke til M777 letvægts 155 mm kanon (LW155). Tidligere blev spaden fremstillet ved bearbejdning og svejsning. En anden udfordrende komponent er sadlen, som oprindeligt blev bearbejdet og svejset sammen af mere end 100 dele. NCEMT har i samarbejde med JPMO, BAE og et titanlegeringsanlæg udviklet et præcisionsstøbt styretøj i ét stykke.
Derudover er styretøjet fremstillet ved hjælp af en smedeproces, som reducerer skrot med 50 procent sammenlignet med valset pladebearbejdning. Et billigt klokkehus er blevet smedet af billige Single Melt Plasma Arc Melting (SM PAM) Ti-6Al- 4V-emner. Trækstyrken af de klokkeformede skalsmedninger varierede fra 965 MPa til 1.034 MPa; flydespændingen varierede fra 910 til 972 MPa; forlængelsen varierede fra 14,9% til 5,9%; og sektionskrympningen varierede fra 36,2 % til 40,9 %. Trækegenskaberne for alle SM PAM smedegods opfyldte kravene i AMS 4928 og ASTM B 381 standarder.
③ Edison Welding Institute (EWI) forskning i svejseprocesser brugt til fremstilling af M777 letvægtspistoler
Den amerikanske hær forsker i brugen af letvægtsmaterialer såsom aluminiumslegeringer, titanlegeringer og kompositter i avancerede strukturelle komponenter for at reducere vægten af våbenplatforme. Derudover kræver fremstillingen af hybride strukturelle komponenter ud fra disse materialer et stort antal sammenføjningsprocesser, som omfatter friktionsomrøringssvejsning, hybrid laserbuesvejsning (HLAW), pulseret gasmetalbuesvejsning (GMAW) osv. M777 stabilisatorstrålearmene blev svejset fra Ti-6Al- 4V legeringsplader og støbegods ved Gas Tungsten Arc Welding (GTW)-processen. Det primære mål med EWI-arbejdet er at integrere effektivt materiale. Hovedformålet med EWI's arbejde er at integrere effektive materialesammenføjningsteknikker til fremstilling af komplekse Ti-6Al- 4V strukturelle dele. 80-85% af GTA-svejsningen er blevet erstattet af GMAW-P eller laserstubsvejsning, og EWI støtter også ARDEC's Joint Project Management Office (JPMO) og BAE Systems i udførelsen af projektundersøgelserne. Målet er at bruge avancerede titanlegeringssvejseteknikker i demonstrationen og valideringen af M777 artillerivåbensystemet.
④ Lavpris enkelttrinssmelteproces til titanlegeringer
Titaniumlegering (Ti-6Al- 4V) er et nøglemateriale til letvægts 155 mm artillerikanoner. NCEMT har med succes udført pilotproduktion af 31-tommers PAM titanlegeringsbarrer. Teknologien er blevet overført til industrien og bliver brugt for første gang i LW155-pistolen gennem hovedentreprenøren, BAE Systems og LW155 Joint Project Management Office (JPMO). Et-trins smelte-PAM reducerer indkøbsomkostningerne for Ti-6Al- 4V barren, der bruges i LW155-pistolen, med op til 27 procent. Denne lavpristeknologi vil også gavne andre DOD-våbensystemer, der bruger titanlegeringskomponenter, såsom US Marine Corps' Extended Field Combat Vehicle (EFV). NCEMT-entrins-smelte-PAM-processen gør det muligt for barren at opnå en høj overflade kvalitet, selv op til 31 tommer i diameter, hvilket reducerer eller eliminerer behovet for overfladebehandling før smedning.
