Kokie yra metalų spausdinimo komponentų kokybės tikrinimo metodai?

一, mikrostruktūros apibūdinimas: medžiagos atributų „genetinio kodo“ atskleidimas.
Metalo spausdinimo komponentų makroskopinėms mechaninėms savybėms tiesiogiai veikia jų mikrostruktūra, įskaitant grūdų dydį, orientaciją ir fazės sudėtį. Skenavimo elektronų mikroskopija (SEM) ir elektronų atgalinio skonio difrakcija (EBSD) yra tradiciniai aptikimo metodai, tačiau jie turi problemų, įskaitant dideles išlaidas ir ilgą apdorojimo laiką. Pastaraisiais metais optinio vaizdo ir mašininio mokymosi technologijos derinys atvėrė naują būdą greitai išanalizuoti mikrostruktūras.
1. Mašinų mokymasis ir optinis vaizdas
Grupė žmonių iš Nanyang technologijos universiteto Singapūre sukūrė pigią aptikimo sistemą, kurioje naudojamos optinės kameros, lempos ir nešiojamieji kompiuteriai. Cheminis ėsdinimas atskleidžia metalo paviršiaus mikrostruktūrą, o mašininio mokymosi algoritmai apžvelgia modelius, kuriuos atspindi atspindėta šviesa ant skirtingų kristalų paviršių, kad būtų sukurtas „kristalų orientacijos žemėlapis“. Šis metodas gali atlikti patikrinimą per 15 minučių ir kainuoti tik 1/40 tipiško EBSD. Tai naudinga greitai tikrinti svarbias dalis, tokias kaip turbinų ašmenys ir aviacijos atramos.
2. Metalografinio mikroskopo analizė
Padarę metalografinius atspausdintų dalių pavyzdžius, naudokite metalografinį mikroskopą, kad pažvelgtumėte į jų mikrostruktūrą. Pavyzdžiui, spausdinti elementai, pagaminti iš titano lydinio, turėtų būti nuosekli + dvigubos fazės struktūra. Jei matote šiurkščią martensitą ar sluoksniuotą struktūrą, tai reiškia, kad iškilo terminio apdorojimo problema. Tam tikram orlaivio variklio ašmenų projektui metalografiniai tyrimai parodė, kad kai kuriose vietose yra šiurkščiavilnių grūdų, kurie nebuvo įprasti. Keisdami lazerio galią ir nuskaitymo greitį, grūdų dydis buvo išlaikytas iki 50 μm.
3. x - spindulio difrakcija (XRD)
XRD gali tiksliai išmatuoti atspausdintų dalių fazės sudėtį ir liekamąjį įtempį. Pavyzdžiui, atspausdintų dalių fazės, pagamintos iš nikelio {-, tūrio procentas, pagrįstas aukštu - temperatūros lydiniu, tiesiogiai daro įtaką jų stiprumui aukštoje temperatūroje. XRD gali patikimai įvertinti savo buvimą. Be to, likusio įtempio aptikimas padeda sustabdyti dalies lenkimą ar įtrūkimą, kai atliekant stresą išsiskiria.
2, Vidinis trūkumų aptikimas: būdas pamatyti „Juodojo langelio“ vidų
Pagrindinės priežastys, kodėl metalų spausdinimo dalys žlunga, yra ta, kad jos turi vidines trūkumus, tokias poras, įtrūkimus ir suliejimo trūkumą. Ultragarsiniai bandymai ir radiografiniai bandymai yra du tradiciniai ne - destruktyvūs bandymo metodai, kuriems sunku rasti sudėtingas geometrines dalis. Mikro CT ir vandens panardinimo ultragarsinis skenavimo mikroskopas (SAM) tapo labai svarbiomis priemonėmis šiam iššūkiui išspręsti.
1. „Micro CT“ („Micro CT“)
„Micro CT“ naudoja x - spindulius, kad galėtų pereiti dalis ir rinkti projekcijos duomenis, kad būtų trys - matmenų modelis. Šis modelis gali rasti bent 10 μm ilgio įtrūkimus, o poros, kurios yra bent 5 μm pločio. Verslas, kuris gamina medicininius implantus, naudojamus mikro KT, kad surastų titano lydinio klubo sąnario puodelius, ir nustatė, kad vidaus srauto kelią užblokavo likę milteliai. Pagal FIC - spausdinimo parametrus derinant, užsikimšimo greitis sumažėjo nuo 12% iki 0,5%. Mikro CT taip pat gali įvertinti geometrinius veiksnius, tokius kaip sienos storis, ir tai, kiek dalių keičia forma, tiksliai 5 μm.
2. Nuskaitymo mikroskopija naudojant „Immersion Ultragarsion Technology“ (SAM)
SAM nuskaito visas dalis visomis kryptimis, naudodama aukštą - dažnio ultragarsinį keitiklį (5MHz - 70MHz) ir padaro aukštos skiriamosios gebos vaizdus, ​​žvelgdami į atspindėtus ultragarsinių bangų signalus gedimo sąsajoje. Patikrinus 3D atspausdintą radaro dalį, Samas rado 12 mm gylio ir 0,3 mm pločio vidaus įtrūkimą. Tradiciniai ultragarsiniai bandymai gali rasti tik trūkumus, kurie yra arti paviršiaus.
3. Lazerio ultragarsinis bandymas (LUT)
LUT naudoja lazerinius impulsus, kad judėtų ultragarsinės bangos, ir jis randa gedimus, paimdamas signalus, kurie atsitraukia nuo jutiklių. Šis požiūris nereikalauja sujungimo agentų ir gerai veikia ieškant išlenktų gabalų. Aviacijos variklio degalų purkštuko projektas, naudojamas LUT aptikimui, kad vidaus aušinimo kanale rastų 0,5 mm mikro įtrūkimą. Aptikimo tikslumas buvo 0,1 mm.
3, geometrinio tikslumo tikrinimas: įsitikinkite, kad skaitmeniniai modeliai ir fiziniai elementai yra vienodi
Geometrinis metalinių spausdinimo dalių tikslumas daro tiesioginį poveikį, kaip jos gerai dera ir kaip gerai veikia. Standartinės koordinačių matavimo mašinos (CMM) nėra labai gerai ieškančios sudėtingų paviršių, tačiau 3D nuskaitymo technologijos gali jas greitai ir tiksliai rasti, jų neliesdamos.
1. 3 D nuskaitymas su struktūrizuota šviesa
Naudojant aukštus - tikslus struktūruotas šviesos skaitytuvus (pvz., XTOM-5M), kad gautumėte taškų debesies duomenis iš skirtingų kampų, palyginkite jį su pradiniu CAD modeliu, kad būtų galima atlikti chromatogramas, ir parodyti dydžio skirtumus vizualiai. Tam tikro automobilio variklio montavimo 3D nuskaitymas parodė, kad vietinės sienos storis buvo 0,2 mm per storas. Matmenų kvalifikacijos greitis padidėjo nuo 85% iki 98%, pakeisdamas spausdinimo sluoksnio storį ir atraminę struktūrą.
2. Matavimas lazerio stebėjimo priemone
Lazerio stebėjimo priemonė gali rasti dinaminį didžiulių dalių, tokių kaip lėktuvo rėmai, tikslumą, matuojant atspindėtą tikslinio rutulio erdvinės koordinates. Lazerio sekimo priemonė rado 0,3 mm iškraipymą konstrukcinėje erdvėlaivio dalyje, nes jis buvo spausdinamas. Ištvirkimas buvo laikomas 0,1 mm, sureguliavus substrato ir spausdinimo kelio temperatūrą.
4, Mechaninis našumo vertinimas: Patikrinkite našumą iš laboratorijos į aptarnavimo aplinką
Norint patikrinti metalinių spausdinimo dalių mechanines savybes, tokias kaip tempimo stipris, nuovargio tarnavimo laikas ir smūgio kietumas, turi būti naudojamas standartizuotas bandymas. Tempimo testavimas ir smūgio bandymai vis dar yra įprasti dalykai, kaip įvertinti dalykus, tačiau - in situ testavimo technologija suteikia mums naują būdą pažvelgti į našumą.
1. Tempimo stiprumo bandymas
Padarykite standartinius pavyzdžius, kurie atitinka ASTM E8 standartą ir išbandykite jų derlingumo stiprumą, tempimo stiprumą ir pailgėjimą. Tam tikro aliuminio lydinio tempimo bandymas parodė, kad jis gali sutvarkyti 320MPa tempimo stiprumą ir 18% pailgėjimo, būtent to reikia aviacijos struktūrinėms dalims.
2. Nuovargio testas
Naudokite sukimosi lenkimo nuovargio bandymo aparatą, kad pamatytumėte, kiek laiko trunka, kai jos yra skirtingomis apkrovomis. Titano lydinio atspausdinto ašmenų testavimas parodė, kad jo nuovargio riba yra 450MPa, kuris yra 10% mažesnis už tipinių suklastotų peiliukų ribą. Norint, kad medžiaga būtų geriau tvarkoma nuovargyje, reikia atsikratyti vidinių trūkumų atliekant karšto izostatinio presavimo (HIP) gydymą.
3. Testavimo technologija vietoje
IN - tempimo SEM derinio metodas gali pamatyti, kaip įtrūkimai prasideda ir plinta realiu laiku, kai medžiaga ištempiama. Nikelio -, pagrįstos lydinio atspausdintos dalies, in situ bandymai parodė, kad įtrūkimai paprastai prasideda toje vietoje, kurioje nėra sulieti. Pagal baudą - spausdinimo parametrų derinimas, nepanaudojamų gedimų skaičius buvo sumažintas 80%, o nuovargio tarnavimo laikas buvo trigubas.
5, „Fusion“ programos aptikimo technologijų naudojimas, kad būtų sukurta kokybė uždaryta - kilpos valdymo sistema
Metalinių spausdinimo dalių kokybės patikrinimas turi vykti kiekviename proceso etape, pradedant nuo dizaino iki spausdinimo iki paskelbti - apdorojimą. Pavyzdžiui, tam tikro lėktuvo variklio degimo kameros bandymo planas yra toks:
Prieš spausdindami, naudokite miltelių dalelių dydžio analizatorių (tokį „Malvern MasterSizer 3000“), kad sužinotumėte miltelių dalelių dydžio pasiskirstymą ir įsitikinkite, kad D50 yra nuo 45 iki 60 μm.
Spausdinimas: LUT naudojimas, kad realiu laiku stebėtų išlydyto baseino būseną ir keičia lazerio galią, kad būtų išvengta poringumo;
„Micro CT“ nustato vidinius trūkumus, 3D skenavimo patikrinimus geometrinį tikslumą ir tempimo bandymo patikrinimus, kai spausdinimo mechaninės charakteristikos.
Prieš aptarnavimą: Atlikite korozijos testą ir aukštą - temperatūros ištvermės testą, kad įsitikintumėte, jog dalys gerai veiks ekstremaliomis sąlygomis.