Delostrelectvo je hlavným vybavením armády na potláčanie presných úderov na veľké vzdialenosti proti nepriateľovi a zohráva dôležitú úlohu v bojovom procese. V budúcej vojne bude delostrelectvo stále hlavnou bojovou technikou armády. S rýchlym vývojom pokročilých materiálov, ako sú zliatiny titánu, zliatiny hliníka a technológie výroby ich komponentov, bude mať budúcnosť delostrelectva z hľadiska presnosti, dosahu, výkonu a mobility výrazné vylepšenia. Americké ultraľahké delostrelectvo M777 je typickým prípadom použitia titánových zliatin a hliníkových zliatin a zlepšenia výkonu delostrelectva.
Ultraľahké poľné delo (UFH) M777 bolo navrhnuté americkou armádou a námorným zborom v roku 1997, aby nahradilo vlečné delo M198 155 mm, a M777 po prvýkrát používa veľké množstvo ľahkých zliatin, a vďaka inovatívnemu dizajnu a pokročilým výrobným procesom sa hmotnosť modelu M777 znížila z 16,000 libier M198 na menej ako 9,{10}} libier, čo je zhruba polovica hmotnosti súčasného M198, ktorý uľahčuje prepravu a ťahanie pri vysokých rýchlostiach a uľahčuje prepravu a ťahanie pri vysokých rýchlostiach. To uľahčuje prepravu a ťahanie vysokou rýchlosťou.
1) Rozsiahle používanie zliatin titánu
V porovnaní s M198 používa M777 veľké množstvo titánových zliatin, titánových odliatkov a hliníkových zliatin, čím sa dosahuje zníženie hmotnosti o 3 175 kg (7,000 libier), čiže o 44 %. Zliatinu titánu dodala spoločnosť RTI International Metals a M777 váži 3 745 kg a možno ho prepravovať vrtuľníkom, dopravným lietadlom a loďou. Ťahané pištole môžu ťahať 4 ◇4 vozidlá väčšie ako 2,5 t. Húfnica M777 bola vylepšená o nový dizajn. Húfnica M777 bola vylepšená o nový dizajn, M777A1 o digitálny systém riadenia paľby a M777A2 o softvérové vylepšenia a možnosť používať strelivo Excalibur.
Nízka cena a nízka hmotnosť ultraľahkej pištole M777 je spôsobená rozsiahlym použitím titánových a hliníkových zliatin a komponentov. Samotné nízke náklady na zliatiny titánu nemôžu dosiahnuť tieto ciele.
2) Prijatie pokročilých výrobných technológií
NCEMT vyrobila najväčšiu prietokovo tvarovanú titánovú vahadlovú rúrku a spätnú rúrku na svete.
FlowForming je proces tvárnenia za studena, ktorý vyrába duté valce s veľmi presnými rozmermi. Titánové diely FlowFormed môžu byť tvarované takmer do siete, čím sa znižuje odpad pri výrobe zliatinových dielov. Vysoká presnosť procesu umožňuje jeho použitie v širokej škále leteckých a vojenských aplikácií. NCEMT skúma výrobu vahadiel so zníženými nákladmi a zníženým množstvom odpadu v porovnaní so súčasnými procesmi vytláčania a obrábania. Dynamic Machine Works (DMW) z Billerica, Massachusetts skúmal proces tvarovania toku pre vahadlá. Bola vyrobená najväčšia prietokovo tvarovaná titánová trubica s priemerom 5,6 palca a dĺžkou 72 palcov (asi 1,8 m).
Prietokovým tvarovaním sú hrubé rúrky zo zliatiny Ti-6Al{1}}V vytláčané okolo rotujúceho tŕňa a rotujúcich valcov, aby sa získali požadované rozmery. Vzhľadom k tomu, že surovina je počas procesu vytláčania zachovaná takmer 100%. V roku 2004 NCEMT dodala 45 stôp vahadiel Spoločnému úradu pre riadenie projektu. Proces bol aplikovaný pri overení demonštrácie delostreleckej technológie LW155. Úspešným príkladom aplikácie a zníženia nákladov procesu prietokového tvárnenia je titánová kolíska a spätná trubica pre ľahké 155 mm delo M777. Náklady na prietokovo tvarovanú vahadlovú rúrku boli o 68 percent nižšie ako pri pôvodnom výrobnom procese.
② Presné liatie – Zníženie počtu dielov
Vysoký počet dielov v mnohých vojenských zbraniach má za následok vysoké výrobné náklady. Komplexné diely pozostávajúce z mnohých jednotlivých komponentov tiež predlžujú čas výrobného cyklu. Americká armáda pracuje na znížení nákladov a zároveň poskytuje väčšie výhody. Ministerstvo obrany USA (DOD) prijalo inovatívne procesy na dosiahnutie týchto cieľov. Presné liatie je jedným z najefektívnejších procesov na zníženie počtu dielov.
Proces presného odlievania má nasledujúce výhody: nižšie výrobné náklady; skrátené výrobné časy; zvýšená spoľahlivosť; a znížená hmotnosť. Presné odlievanie je možné použiť v mnohých vojenských aplikáciách, ako je munícia, trupy lietadiel, projektily a pohonné zariadenia. V porovnaní s tradičným procesom vďaka použitiu titánových zliatin a procesu presného odlievania. komponenty ľahkého delostrelectva M777 sú značne znížené. Centrum spracovania kovov amerického námorníctva pomocou procesu presného odlievania vyrobilo ľahké 155 mm delo M777 umiestnené v motyke z počtu dielov zo 120 znížených na 2.
Národné centrum pre pokročilé obrábanie kovov (NCEMT) uskutočnilo výskum nových výrobných procesov a inovatívnych lisovacích techník, aby sa znížil počet dielov a znížil sa odpad materiálu a výrobné náklady. Spoločne s Spoločným úradom pre riadenie ľahkého delostrelectva (JPMO), BAE a Titanium Plant bol vykonaný výskum jednodielneho presného odlievacieho rýľa pre ľahké 155 mm delo M777 (LW155). V minulosti sa rýľ vyrábal obrábaním a zváraním. Ďalším náročným komponentom je sedlo, ktoré bolo pôvodne opracované a zvarené z viac ako 100 dielov. NCEMT v spojení s JPMO, BAE a závodom na výrobu titánovej zliatiny vyvinula jednodielne presné liate kormidlové zariadenie.
Okrem toho sa kormidlový mechanizmus vyrába kovaním, ktoré znižuje množstvo odpadu o 50 percent v porovnaní s procesom obrábania valcovaných plechov. Nízkonákladové puzdro zvona bolo úspešne vykované z lacných polotovarov Ti-6Al- 4V na tavenie jednotavného plazmového oblúka (SM PAM). Pevnosť v ťahu zvonovitých plášťových výkovkov sa pohybovala od 965 MPa do 1 034 MPa; medza klzu sa pohybovala od 910 do 972 MPa; predĺženie sa pohybovalo od 14,9 % do 5,9 %; a prierezové zmrštenie sa pohybovalo od 36,2 % do 40,9 %. Ťahové vlastnosti všetkých výkovkov SM PAM spĺňali požiadavky noriem AMS 4928 a ASTM B 381.
③ Výskum Edison Welding Institute (EWI) v oblasti zváracích procesov používaných pri výrobe ľahkých zbraní M777
Americká armáda skúma použitie ľahkých materiálov, ako sú hliníkové zliatiny, titánové zliatiny a kompozity v pokročilých konštrukčných komponentoch na zníženie hmotnosti zbrojných platforiem. Okrem toho si výroba hybridných konštrukčných komponentov z týchto materiálov vyžaduje veľké množstvo procesov spájania, ktoré zahŕňajú zváranie trením, hybridné laserové oblúkové zváranie (HLAW), pulzné zváranie plynovým kovovým oblúkom (GMAW) atď. Ramená stabilizátora M777 boli zvárané z plechov a odliatkov zliatiny Ti-6Al- 4V procesom Gas Tungsten Arc Welding (GTW). Primárnym cieľom práce EWI je integrovať efektívny materiál Hlavným cieľom práce EWI je integrovať efektívne techniky spájania materiálov na prípravu zložitých konštrukčných dielov Ti-6Al- 4V. 80-85 % zvárania GTA bolo nahradených GMAW-P alebo laserovým zváraním na pahýľoch a EWI tiež podporuje ARDEC's Joint Project Management Office (JPMO) a BAE Systems pri vykonávaní projektových štúdií. Cieľom je použiť pokročilé techniky zvárania zliatiny titánu pri demonštrácii a overovaní delostreleckého zbraňového systému M777.
④ Nízkonákladový jednostupňový proces tavenia titánových zliatin
Titánová zliatina (Ti{0}}Al- 4V) je kľúčovým materiálom pre ľahké 155 mm delostrelecké delá. NCEMT úspešne vykonala pilotnú výrobu 31-palcových ingotov z titánovej zliatiny PAM. Technológia bola prenesená do priemyslu a po prvýkrát sa používa v zbrani LW155 prostredníctvom hlavného dodávateľa, BAE Systems a LW155 Joint Project Management Office (JPMO). Jednostupňový tavný PAM znižuje obstarávacie náklady na ingot Ti-6Al- 4V použitý v pištoli LW155 až o 27 percent. Táto nízkonákladová technológia bude prínosom aj pre iné zbraňové systémy DOD, ktoré používajú komponenty zo zliatiny titánu, ako napríklad rozšírené bojové vozidlo americkej námornej pechoty (EFV). Jednostupňový proces tavenia PAM NCEMT umožňuje ingotu dosiahnuť vysoký povrch kvalita, dokonca až do priemeru 31 palcov, čo znižuje alebo eliminuje potrebu povrchovej úpravy pred kovaním.
