A tüzérség a hadsereg fő eszköze az ellenség elleni nagy távolságú precíziós csapáselnyomás végrehajtására, és fontos szerepe van a harci folyamatban. A jövőbeni háborúban továbbra is a tüzérség lesz a hadsereg fő harci felszerelése. Az olyan fejlett anyagok gyors fejlődésével, mint a titánötvözetek, alumíniumötvözetek és alkatrészeik gyártási technológiája, a tüzérség jövője a pontosság, a hatótávolság, az erő és a mobilitás szempontjából jelentős javulást jelent. Az amerikai M777 ultrakönnyű tüzérség a titánötvözetek és alumíniumötvözetek használatának, valamint a tüzérség teljesítményének javításának tipikus esete.
Az M777 ultrakönnyű terepi löveget (UFH) az Egyesült Államok Hadserege és Tengerészgyalogsága javasolta 1997-ben az M198 155 mm-es vontatott löveg leváltására, és az M777 először használ nagyszámú könnyűötvözetet, és az innovatív tervezésnek és a fejlett gyártási folyamatoknak köszönhetően az M777 tömege az M198 16,000 fontról kevesebb mint 9,000 fontra csökkent, ami nagyjából a fele a jelenlegi tömegének. M198, amely megkönnyíti a nagy sebességű szállítást és vontatást, valamint megkönnyíti a nagy sebességű szállítást és vontatást. Ez megkönnyíti a szállítást és a nagy sebességű vontatást.
1) A titánötvözetek széles körű használata
Az M198-hoz képest az M777 nagyszámú titánötvözetet, titánöntvényt és alumíniumötvözetet használ, így 3175 kg (7,000 font), azaz 44%-os súlycsökkenést ér el. A titánötvözetet az RTI International Metals szállította, az M777 tömege 3745 kg, helikopterrel, szállító repülőgéppel és hajóval szállítható. A vontatott fegyvert 4 ◇4 db 2,5 t-nál nagyobb jármű vontathatja. Az M777 tarack új dizájnnal bővült. Az M777 tarack új dizájnnal, az M777A1 digitális tűzvezérlő rendszerrel, az M777A2 pedig szoftverfrissítéssel és Excalibur lőszer használatának lehetőségével bővült.
Az M777 ultrakönnyű pisztoly alacsony költsége és kis súlya a titán- és alumíniumötvözetek és alkatrészek széleskörű használatának köszönhető. A titánötvözetek alacsony költsége önmagában nem tudja elérni ezeket a célokat.
2) Fejlett gyártási technológiák átvétele
Az NCEMT elkészítette a világ legnagyobb áramlási úton formált titán lengőcsövét és visszacsapó csövét.
A FlowForming egy hidegalakítási eljárás, amely nagyon pontos méretű üreges hengereket állít elő. A FlowFormed titán alkatrészek hálóhoz közeli alakúak lehetnek, csökkentve ezzel az ötvözött alkatrészek gyártása során keletkező selejt mennyiségét. Az eljárás nagy pontossága lehetővé teszi, hogy a repülési és katonai alkalmazások széles körében alkalmazzák. Az NCEMT a jelenlegi extrudálási és megmunkálási folyamatokhoz képest csökkentett költséggel és kevesebb hulladékkal történő himbacsövek gyártását vizsgálja. A billericai Dynamic Machine Works (DMW, Massachusetts) kutatja a lengőcsövek áramlási formázási folyamatát. A legnagyobb áramlásos titáncső készült, átmérője 5,6 hüvelyk, hossza 72 hüvelyk (körülbelül 1,8 m).
Áramlásos alakítással vastag méretű Ti-6Al- 4V ötvözet csöveket extrudálnak egy forgó tüske és forgó hengerek köré a kívánt méretek elérése érdekében. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a nyersanyag az extrudálási folyamat során közel 100%-ban megmarad. 2004-ben az NCEMT 45 lábos billenő szerelvényeket szállított a Joint Project Management Authority-nek. Az eljárást az LW155 tüzérségi technológiai bemutató érvényesítésénél alkalmazták. Az áramlásképzési eljárás alkalmazásának és költségcsökkentésének sikeres példája az M777 könnyű, 155 mm-es pisztoly titán billenője és visszacsapó csője. Az áramlással alakított himbacső költsége 68 százalékkal volt alacsonyabb, mint az eredeti gyártási folyamat.
② Precíziós öntés – Alkatrészszám csökkentése
A számos katonai fegyverben található alkatrészek nagy száma magas gyártási költségeket eredményez. A sok egyedi alkatrészből álló összetett alkatrészek a gyártási ciklusidőt is növelik. Az amerikai hadsereg azon dolgozik, hogy csökkentse a költségeket, miközben nagyobb előnyöket biztosít. Az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma (DOD) innovatív eljárásokat fogadott el e célok elérése érdekében. A precíziós öntés az egyik leghatékonyabb eljárás az alkatrészek számának csökkentésére.
A precíziós öntési eljárásnak a következő előnyei vannak: alacsonyabb gyártási költségek; csökkentett gyártási átfutási idő; fokozott megbízhatóság; és csökkentett súly. A precíziós öntés számos katonai alkalmazásban használható, például lövedékeknél, repülőgéptörzseknél, lövedékeknél és hajtóműveknél. Összehasonlítva a hagyományos eljárással, titánötvözetek és precíziós öntési eljárás használatával. az M777 könnyűtüzérségi alkatrészei jelentősen lecsökkennek. Az amerikai haditengerészet fémfeldolgozó központja precíziós öntési eljárással, hogy az M777 könnyű, 155 mm-es fegyvert a kapában helyezzék el, az alkatrészek száma 120-ról 2-re csökkent.
A National Center for Advanced Metalworking (NCEMT) kutatásokat végzett új gyártási folyamatok és innovatív fröccsöntési technikák terén az alkatrészek számának csökkentése, valamint az anyaghulladék és a gyártási költségek csökkentése érdekében. A Joint Light Artillery Management Office-val (JPMO), a BAE-vel és a Titanium Planttal közösen kutatást végeztek az M777 könnyű, 155 mm-es löveg (LW155) egy darabból álló precíziós öntőásójával kapcsolatban. Régebben az ásót megmunkálással és hegesztéssel gyártották. Egy másik kihívást jelentő alkatrész a nyereg, amelyet eredetileg több mint 100 alkatrészből dolgoztak meg és hegesztettek össze. Az NCEMT a JPMO-val, a BAE-vel és egy titánötvözetgyárral karöltve egy darabból álló precíziós öntött kormányművet fejlesztett ki.
Ezenkívül a kormánymű kovácsolási eljárással készül, amely 50 százalékkal csökkenti a selejt mennyiségét a hengerelt lemezmegmunkálási eljáráshoz képest. Sikeresen kovácsoltak egy olcsó harangházat olcsó, SM PAM (Single Melt Plasma Arc Melting) Ti-6Al- 4V nyersdarabokból. A harang alakú kagylókovácsok szakítószilárdsága 965 MPa és 1034 MPa között mozgott; a folyáshatár 910 és 972 MPa között volt; a nyúlás 14,9% és 5,9% között változott; a keresztmetszeti zsugorodás pedig 36,2% és 40,9% között mozgott. Az összes SM PAM kovácsolás szakító tulajdonságai megfeleltek az AMS 4928 és az ASTM B 381 szabványok követelményeinek.
③ Edison Welding Institute (EWI) kutatása az M777 könnyű pisztolyok gyártásában használt hegesztési eljárásokról
Az amerikai hadsereg könnyű anyagok, például alumíniumötvözetek, titánötvözetek és kompozitok felhasználását kutatja fejlett szerkezeti elemekben, hogy csökkentsék a fegyverzeti platformok súlyát. Ezen túlmenően a hibrid szerkezeti elemek ezekből az anyagokból történő előállítása számos illesztési eljárást igényel, beleértve a súrlódó keverőhegesztést, a hibrid lézeres ívhegesztést (HLAW), a pulzáló gázos fémívhegesztést (GMAW), stb. Ti-6Al- 4V ötvözetlemezekből és öntvényekből a Gas Tungsten Arc Welding (GTW) eljárással. Az EWI-munka elsődleges célja a hatékony anyagok integrálása Az EWI munkájának fő célja az integráció hatékony anyagillesztési technikák összetett Ti-6Al- 4V szerkezeti részek elkészítéséhez. 80-85A GTA-hegesztés %-át GMAW-P vagy lézeres csonkhegesztés váltotta fel, és az EWI is támogatja az ARDEC Közös Projektmenedzsment Irodáját (JPMO) és a BAE Systems-t a projekttanulmányok lebonyolításában. A cél a fejlett titánötvözet hegesztési technikák alkalmazása az M777 tüzérségi fegyverrendszer bemutatása és validálása során.
④ Olcsó, egylépcsős olvasztási eljárás titánötvözetek számára
A titánötvözet (Ti-6Al- 4V) a könnyű, 155 mm-es tüzérségi ágyúk kulcsfontosságú anyaga. Az NCEMT sikeresen hajtott végre 31-hüvelykes PAM titánötvözet öntvények próbagyártását. A technológiát átvitték az iparba, és a fővállalkozó, a BAE Systems és az LW155 Joint Project Management Office (JPMO) révén először használják az LW155 fegyverben. Az egyfokozatú olvadék PAM akár 27 százalékkal csökkenti az LW155 fegyverben használt Ti-6Al- 4V tuskó beszerzési költségét. Ez az alacsony költségű technológia más, titánötvözet alkatrészeket használó DOD fegyverrendszerek számára is előnyös, mint például az amerikai tengerészgyalogság Extended Field Combat Vehicle-je (EFV). Az NCEMT egylépcsős olvadt PAM-eljárása lehetővé teszi, hogy a tuskó magas felületet érjen el. minőség, akár 31 hüvelyk átmérőig is, ami csökkenti vagy kiküszöböli a kovácsolás előtti felületkezelés szükségességét.
