I N D E P T H B O A T B UI L DI N G M A T E RI A L S


Pl u s, t h e e x p e ct e d lif e s p a n of w ett e d p art s i s o v er 5 0 y e ar s. I n s h ort, “it hit s all t h e b a s e s” f or a pr a cti c al, c o st- eff e cti v e alt er n ati v e, s a y s T ur n er.


Fri cti o n sti r w el di n g ( F S W) c a n j oi n t ri c k y o r u n u s u al st e el s – b ut c a n it c r o s s t h e c ult u r e b a r ri e r ? (i m a g e: T h e W el di n g I n stit ut e)


“ Wit h s h o c k l o a d s i n cr e a si n g wit h e a c h cl a s s, w e ar e fi n di n g tr a diti o n al m at eri al s ar e si m pl y n ot str o n g e n o u g h.”


T h er ef or e, C o p p er All o y s’ p art i n a c a s e st u d y o n d o u bli n g t h e lif e of t h e R o y al N a v y’ s Dr e a d n o u g ht- cl a s s s u b m ari n e h a s f o c u s e d o n a n alt er n ati v e m et al. T h at mi g ht n ot s e e m pr of o u n d, b ut T ur n er e x pl ai n s: “J u st t o gi v e y o u a n i d e a, o n o n e of t h o s e b o at s t h er e mi g ht b e milli o n s of c o m p o n e nt s.” Pr o bl e m ati c all y, t h e c urr e nt off eri n g s d o n’t n e c e s s aril y l a st p arti c ul arl y l o n g i n sit u. T ur n er a d d s: “ Y o u' d b e s ur pri s e d h o w m u c h h a s t o b e r e pl a c e d j u st t o gi v e [t h e s u b m ari n e] a n e xtr a 1 0 or 1 5 y e ar s i n t h e s e a.”


L o o k cl o s er, a n d t h e n u m b er of m et al s f o u n d i n t h e s e p art s i s s ur pri si n gl y l o w. T h at’ s n ot b e c a u s e b ett er alt er n ati v e s c a n’t b e f o u n d; it’ s b e c a u s e t h e li st s of ‘ a c c e pt a bl e’ m at eri al s c a n b e y e ar s or e v e n d e c a d e s o ut of d at e, cl ai m s T ur n er, a d di n g: “ R e all y, t h er e ar e j u st fi v e t o 1 0 m et al s u n d er pi n ni n g all of t h at c o m pl e xit y. If y o u c o ul d i m pr o v e o n j u st o n e of t h e s e [ aff or d a bl e, pri m aril y c o p p er- b a s e d all o y s], y o u c o ul d i n dir e ctl y i m pr o v e t h e lif e s p a n of t e n s of t h o u s a n d s of c o m p o n e nt s.”


T hi s i s w h er e a t o u g h er m at eri al t h at c a n b e m a n uf a ct ur e d at a r e a s o n a bl e c o st, a n d t o ti m efr a m e s a n d at s c al e, c o m e s i n. C N C-1 ( C u Ni 3 0 Cr 2) i s a c o p p er- ni c k el- c hr o mi u m all o y i n a wr o u g ht f or m, w hi c h q u a dr u pl e s t h e str e n gt h of t h e c a st m at eri al. C o m bi n e d wit h a d v a n c e s i n m a c hi ni n g c a p a bilit y, it h a s e n a bl e d t h e pr o d u cti o n of p art s f or a n e q ui v al e nt or l o w er c o st t h a n c a sti n g str u ct ur e s.


S o, w hil e C N C-1 c a n’t c o m p et e wit h t h e str e n gt h of ni c k el- b a s e d s u p er all o y s or s u p er d u pl e x st ai nl e s s st e el, it’ s still t h e t o u g h e st of all t h e c o p p er all o y s, r et ai ni n g el e ctr o c h e mi c al c o m p ati bilit y wit h o n b o ar d s y st e m s a n d r e si st a n c e t o bi of o uli n g.


T H E N A V A L A R C HI T E C T


D e s pit e t h e s e b e n e fit s, t h er e i s n o g u ar a nt e e t h at C N C-1 will b e a d o pt e d a n d u s e d. “ D e si g n e n gi n e er s h a v e t o w or k fr o m a r a n g e of all o y s t h at t h e or g a ni s ati o n s a y s i s a c c e pt a bl e,” s a y s T ur n er. “It' s li k e a str aitj a c k et...t hi s b e c o m e s t h e li miti n g f a ct or.” T ur n er a d d s t h at it mi g ht b e hi g h ti m e t h e s e ct or b e gi n s “ d e si g ni n g all o y s ar o u n d t h e e n gi n e eri n g r e q uir e m e nt s i n st e a d of e n gi n e eri n g r e q uir e m e nt s ar o u n d t h e all o y s”.


Fri cti o n sti r w el di n g E v e n s o m et hi n g a s


f u n d a m e nt al a s j oi ni n g m at eri al s c a n b e t a n gl e d i n t h e w e b of ri s k- a v er s e pr o c e s s e s. “ A l ot of f a bri c ati o n i s a ct u all y d o n e u si n g ar c w el di n g b e c a u s e it' s tri e d a n d t e st e d,” c o m m e nt s R o b ert S c u d a m or e, f or m er a s s o ci at e dir e ct or of T h e W el di n g I n stit ut e.


T h at’ s d e s pit e t h e p ot e nti al dr a w b a c k s of m ulti pl e p a s s e s, s u c h a s t h er m al str e s s e s a n d di st orti o n s, a n d d e s pit e t h e a v ail a bilit y of ot h er alt er n ati v e s.


H o w e v er, S c u d a m or e h o p e s t h at a cr o s s o v er fr o m fri cti o n stir w el di n g ( F S W) c o ul d m a k e a diff er e n c e. I niti all y d e v el o p e d f or al u mi ni u m, F S W d o e s n't m elt t h e m at eri al it s elf, s a y s S c u d a m or e: “ Y o u h a v e a pi n pl u n g e d i nt o t h e m at eri al a n d it stir s t h e j oi nt t o g et h er” – r e s ulti n g i n a t h er m o - m e c h a ni c all y f or g e d j oi n.


U s er s ar e n o w b e gi n ni n g t o a d a pt F S W f or m or e c h all e n gi n g m at eri al s: “ W h at w e'r e tr yi n g t o d o n o w i s pr o gr e s s i nt o st e el,” S c u d a m or e a d d s.


W hil e F S W d o e s r e q uir e a v er y h ar d ‘ pi n’ a n d m or e r o b u st e q ui p m e nt, t h er e ar e a d v a nt a g e s. T a k e pl at e str e n gt h e ni n g, w h er e t h e u s u al a p pr o a c h m e a n s a d di n g m olt e n m et al i nt o a n a n gl e. T hi s r e q uir e s m ulti pl e p a s s e s, w hi c h cr e at e a l ar g e h e at- aff e ct e d z o n e wit h p ot e nti al f or cr a c ki n g. N eit h er ar e t h e r e s ulti n g t hi c k w el d s p arti c ul arl y e a s y t o i n s p e ct.


B y c o ntr a st, t h e F S W m et h o d u s e s r oll e d T- s e cti o n s wit h a s y m m etri c al, o n e - s h ot b utt w el d a n d a n e xtr e m el y r e d u c e d h e at z o n e. T h e r e s ult i s hi g h er str e n gt h j oi n s, i n cr e a s e d c o n si st e n c y a n d r e d u c e d di st orti o n. M or e o v er, t h at s m all ‘f or g e d’ ar e a m e a n s t h at t h e s e st e el w el d s oft e n h a v e b ett er m e c h a ni c al pr o p erti e s t h a n t h e s urr o u n di n g r e gi o n. I n f a ct, S c u d a m or e n ot e s t h at t h e t e n sil e str e n gt h of t h e j oi nt i s t y pi c all y 2 5 % hi g h er t h a n t h at of t h e p ar e nt m at eri al.


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