Melyek a minőségi ellenőrzési módszerek a fém nyomtatási alkatrészekhez?

一, Mikroszerkezet jellemzése: Az anyagi attribútumok „genetikai kódjának” feltárása.
A fémnyomtató alkatrészek makroszkopikus mechanikai tulajdonságait közvetlenül befolyásolja mikroszerkezetük, beleértve a szemcseméretet, az orientációt és a fázisösszetétet. A pásztázó elektronmikroszkópia (SEM) és az elektron hátulsó diffrakció (EBSD) hagyományos módszer a kimutatásra, azonban problémák vannak, beleértve a magas költségeket és a hosszú feldolgozási időt. Az optikai képalkotás és a gépi tanulási technológia kombinációja az utóbbi években új módszert nyitott meg a mikroszerkezetek gyors elemzésére.
1. Gépi tanulás és optikai képalkotás
A szingapúri Nanyang Technológiai Egyetemen élő emberek csoportja egy olcsó érzékelő rendszert dolgozott ki, amely optikai kamerákat, lámpákat és laptopokat használ. A kémiai maratás feltárja a fémfelület mikroszerkezetét, és a gépi tanulási algoritmusok megvizsgálják a megkülönböztetett kristályfelületeken a visszavert fény által készített mintákat, hogy "kristályorientációs térképet" készítsenek. Ez a módszer 15 perc alatt elvégezheti az ellenőrzést, és a tipikus EBSD csak 1/40 -et fizet. Jó a fontos alkatrészek, például a turbinapengék és a repülési tartók gyors ellenőrzéséhez.
2. A metallográfiai mikroszkóp elemzése
A nyomtatott alkatrészek metallográfiai mintáinak készítése után használjon metallográfiai mikroszkópot mikroszerkezetükre. Például a titánötvözetből készült nyomtatott elemeknek következetes + kettős fázisú szerkezetűnek kell lenniük. Ha durva martenzitet vagy réteges struktúrát lát, ez azt jelenti, hogy probléma merült fel a hőkezeléssel. Egy bizonyos repülőgép -motor penge projektjeként a Metallographic Research kimutatta, hogy néhány helyen durva szemcsék voltak, amelyek nem voltak szokásosak. A lézerteljesítmény és a szkennelési sebesség megváltoztatásával a gabona méretét 50 μm -en belül tartottuk.
3. X - Ray Diffrakció (XRD)
Az XRD pontos módon képes megmérni a nyomtatott alkatrészek fázisösszetételét és maradék feszültségét. Például a 'fázis térfogat százaléka a - alapú nikkelből készült nyomtatott alkatrészekben, magas - hőmérsékleti ötvözet közvetlenül befolyásolja erősségüket magas hőmérsékleten. Az XRD megbízhatóan mérheti jelenlétét. Ezenkívül a maradék stressz észlelése segít megakadályozni az alkatrészeket a hajlítás vagy a repedés, amikor a feszültség felszabadul a használat során.
2, Belső hibaérzékelés: A "fekete dobozban" belsejében való látás módja
A fém nyomtatási alkatrészek fő oka az, hogy ezeknek belső hibái vannak, például pórusok, hasadások és a fúzió hiánya. Az ultrahangos tesztelés és a radiográfiai tesztelés két hagyományos nem - pusztító tesztelési módszer, amelyeknek nehézségeik vannak összetett geometriai részek megtalálása. A Micro CT és a víz merítését ultrahangos pásztázó mikroszkóp (SAM) nagyon fontos eszközévé vált e kihívás megoldásához.
1. Micro CT (Micro CT)
A Micro CT x - sugarat alkalmaz, hogy átmenjen az alkatrészeken és összegyűjtse a vetítési adatokat, hogy három - dimenziós modellt készítsen. Ez a modell legalább 10 μm hosszú repedéseket találhat, és legalább 5 μm széles pórusok. Egy olyan vállalkozás, amely orvosi implantátumokat készít, mikro CT -t alkalmazott a titán ötvözet csípőcsukló -poharak megtalálására, és megállapította, hogy a belső áramlási útvonalat a maradék por blokkolja. Finom - A nyomtatási beállítások hangolásával az elzáródási sebesség 12% -ról 0,5% -ra esett vissza. A mikro -CT felmérheti a geometriai tényezőket is, mint például a falvastagság és az alkatrészek mennyisége 5 μm pontossággal.
2. szkennelési mikroszkópia az ultrahangos technológia (SAM) felhasználásával
A SAM az összes alkatrészt minden irányba átvizsgálja egy magas - frekvenciájú ultrahang átalakító (5MHz - 70MHz) felhasználásával, és nagy felbontású képeket készít az ultrahangos hullámok tükrözött jeleinek megvizsgálásával a hibafelületen. A 3D nyomtatott radarrész ellenőrzése során Sam talált egy belső repedést, amely 12 mm mély és 0,3 mm széles volt. A hagyományos ultrahangos tesztelés csak a felülethez közeli hibákat találhat.
3. lézer ultrahangos tesztelés (LUT)
A LUT lézerimpulzusokat alkalmaz az ultrahangos hullámok mozgatásához, és hibákat talál az érzékelők visszapattanó jeleinek felvételével. Ennek a megközelítésnek nincs szüksége a kapcsolószerekre, és jól működik az ívelt darabok megtalálásához. A repülési motor üzemanyag -fúvókájának projektje LUT -detektálást használt, hogy 0,5 mm -es mikro -repedést találjon a belső hűtőcsatornában. A detektálási pontosság 0,1 mm volt.
A 3. ábrán látható geometriai pontosság ellenőrzése: A digitális modellek és a fizikai tárgyak azonosításának ellenőrzése
A fém nyomtatási alkatrészek geometriai pontossága közvetlen hatással van arra, hogy mennyire illeszkednek egymáshoz és mennyire működnek. A standard koordináta mérőgépek (CMM) nem túl jól találnak bonyolult felületeket, de a 3D -s szkennelési technológiák gyorsan és pontosan megtalálhatják őket anélkül, hogy megérintenék őket.
1. 3 D Beolvasás strukturált fényzel
A magas - precíziós strukturált fényszkennerek (mint például az XTOM-5M) használatával, hogy a pont felhőadatait különböző szögekből kapjuk, hasonlítsa össze az eredeti CAD modellel, hogy kromatogramokat készítsen, és a méretbeli különbségeket vizuálisan jelenítse meg. Egy bizonyos autómotor -rögzítés 3D -s vizsgálata azt mutatta, hogy a helyi falvastagság 0,2 mm túl vastag volt a vizsgálat során. A dimenziós minősítési arány 85% -ról 98% -ra nőtt a nyomtatási réteg és a tartószerkezet vastagságának megváltoztatásával.
2. Mérés lézerkövetővel
A lézerkövető megtalálhatja a hatalmas alkatrészek, például a repülőgépkeretek dinamikus pontosságát, a tükröződött célgömb térbeli koordinátáinak mérésével. A lézeres nyomkövető 0,3 mm -es torzulást talált az űrhajó szerkezeti részén, amikor azt nyomtatta. A torzítást 0,1 mm -en belül tartottuk a szubsztrát hőmérsékletének és a nyomtatási útvonalnak a beállításával.
4, Mechanikai teljesítményértékelés: A teljesítmény ellenőrzése a laboratóriumból a szolgáltatási környezetbe
Szabványosított tesztelést kell használni a fém nyomtatási alkatrészek, például a szakítószilárdság, a fáradtság és az ütközési szilárdság mechanikai tulajdonságainak ellenőrzésére. A szakítóvizsgálat és az ütésvizsgálat továbbra is a dolgok értékelésének gyakori módja, de a - situ tesztelési technológia új módszert ad nekünk a teljesítmény megvizsgálására.
1. Tesztelje a szakítószilárdságot
Készítsen szabványos mintákat, amelyek megfelelnek az ASTM E8 szabványnak, és teszteljék hozamszilárdságukat, szakítószilárdságukat és meghosszabbítást. Egy bizonyos alumíniumötvözet nyomtatott rész szakítóvizsgálata azt jelezte, hogy képes kezelni a 320mpa szakítószilárdságot és a meghosszabbítás 18% -át, amire szükség van a repülési szerkezeti alkatrészekre.
2. Tesztelje a fáradtságot
Használjon egy forgó hajlító fáradtság -tesztelőgépet, hogy megnézze, meddig tart az alkatrészek, ha különböző terhelések alatt vannak. A titánötvözet nyomtatott penge feszültségtesztje azt jelezte, hogy a fáradtságkorlátja 450 mPa, ami 10% -kal alacsonyabb, mint a tipikus kovácsolt pengék határértéke. Annak érdekében, hogy az anyag jobban kezelje a fáradtság kezelését, forró izosztatikus sajtó (HIP) kezeléssel kell megszabadulni a belső hibáktól.
3. Technológia az in situ teszteléshez
Az in - in situ szakító kombinációs megközelítés láthatja, hogy a repedések hogyan kezdődnek és elterjednek az anyag nyújtásakor. A - alapú ötvözet nyomtatott rész in situ tesztelése azt mutatta, hogy a repedések általában a nem olvadt területen kezdődnek. Finom - A nyomtatási beállítások hangolásakor a kihúzott hibák számát 80%-kal csökkentették, és a fáradtság élettartama megháromszorozódott.
Az 5. ábrán látható detektálási technológiák használata egy fúziós alkalmazásban, hogy bezárt minőséget készítsen - hurokvezérlő rendszer
A fém nyomtatási alkatrészek minőség -ellenőrzésének a folyamat minden lépésében meg kell történnie, a tervezéstől a nyomtatásig a- feldolgozásig. Például az adott repülőgép -motor égési kamrájának tesztelési terve a következő:
A nyomtatás előtt használjon porrészecskeméret -elemzőt (például a Malvern Masterizer 3000), hogy megtudja a por részecskeméretének eloszlását, és ellenőrizze, hogy a D50 45 és 60 μm között van -e.
Nyomtatás: A LUT használata az olvadt medence állapotának valós időben való szemmel tartásához és a lézerteljesítmény megváltoztatásához a porozitás elkerülése érdekében;
A Micro CT belső hibákat, 3D -s szkennelési ellenőrzést talál a geometriai pontossággal, és a szakítóvizsgálat ellenőrzi a mechanikai jellemzőket a nyomtatás után.
Szolgáltatás előtt: Végezzen egy korróziós tesztet és egy magas - hőmérsékleti kitartási tesztet, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az alkatrészek szélsőséges körülmények között jól működnek -e.