Hvad er kvalitetsinspektionsmetoderne for metaludskrivningskomponenter?

一, mikrostrukturkarakterisering: Afdækning af 'genetisk kode' af materialeattributter.
De makroskopiske mekaniske egenskaber ved metalprintkomponenter påvirkes direkte af deres mikrostruktur, herunder kornstørrelse, orientering og fasesammensætning. Scanning af elektronmikroskopi (SEM) og elektron backscatter -diffraktion (EBSD) er traditionelle metoder til påvisning, men de har problemer, herunder høje omkostninger og lange behandlingstider. Kombinationen af ​​optisk billeddannelse og maskinlæringsteknologi i de senere år har åbnet en ny måde at hurtigt analysere mikrostrukturer på.
1. maskinlæring og optisk billeddannelse
En gruppe mennesker fra Nanyang Technological University i Singapore har udtænkt et billigt detekteringssystem, der bruger optiske kameraer, lamper og laptops. Kemisk ætsning afslører mikrostrukturen af ​​metaloverfladen, og maskinlæringsalgoritmer ser på de mønstre, der er lavet af det reflekterede lys på forskellige krystaloverflader for at generere et "krystalorienteringskort." Denne metode kan foretage inspektionen på 15 minutter og koster kun 1/40 af typisk EBSD. Det er godt til hurtigt at kontrollere vigtige dele som turbineblade og luftfartsstøtter.
2. analyse af et metallografisk mikroskop
Efter at have fremstillet metallografiske prøver af de trykte dele, skal du bruge et metallografisk mikroskop til at se på deres mikrostruktur. For eksempel skal trykte genstande lavet af titaniumlegering have en konsistent + dobbeltfasestruktur. Hvis du ser grov martensit eller en lagdelt struktur, betyder det, at der var et problem med varmebehandlingen. For et bestemt flysmotorbladprojekt viste metallografisk forskning, at nogle steder havde grove korn, der ikke var sædvanlige. Ved at ændre laserkraften og scanningshastigheden blev kornstørrelsen holdt til inden for 50 μm.
3. x - stråle diffraktion (XRD)
XRD kan måle fasesammensætningen og den resterende stress af trykte dele på en præcis måde. For eksempel påvirker volumenprocenten af ​​'fasen i trykte dele lavet af nikkel - baseret høj - temperaturlegering direkte deres styrke ved høje temperaturer. XRD kan pålideligt måle sin tilstedeværelse. Detektering af resterende stress hjælper også med at forhindre dele i at bøje eller revne, når stress frigøres under brug.
2, intern fejldetektion: En måde at se inde i "Black Box"
De vigtigste grunde til, at metaludskrivningsdele mislykkes, er fordi de har iboende mangler sådanne porer, sprækker og en mangel på fusion. Ultralydstest og radiografisk test er to traditionelle ikke - destruktive testmetoder, der har problemer med at finde komplekse geometriske dele. Micro CT og Water Immersion Ultrasonic Scanning Microscope (SAM) er blevet meget vigtige værktøjer til at løse denne udfordring.
1. Micro CT (Micro CT)
Micro CT anvender x - stråler til at gå gennem dele og indsamle projektionsdata for at fremstille en tre - dimensionel model. Denne model kan finde revner, der er mindst 10 μm lange og porer, der er mindst 5 μm brede. En virksomhed, der fremstiller medicinske implantater, der er ansat mikro -CT for at finde titanlegering af hofteledskopper og fandt, at den indvendige flowrute blev blokeret af resterende pulver. Ved fine - Tuning af trykindstillingerne faldt blokeringshastigheden fra 12% til 0,5%. Micro CT kan også vurdere geometriske faktorer som vægtykkelse, og hvor meget dele ændrer form med en nøjagtighed på 5 um.
2. Scanning af mikroskopi ved hjælp af Immersion Ultrasonic Technology (SAM)
SAM scanner alle dele i alle retninger ved hjælp af en høj - frekvens ultralyd transducer (5MHz - 70MHz) og fremstiller billeder i høj opløsning ved at se på de reflekterede signaler af ultralydsbølger ved fejlgrænsefladen. Under inspektionen af ​​en 3D -trykt radardel fandt Sam en indvendig revne, der var 12 mm dyb og 0,3 mm bred. Traditionel ultralydstest kan kun finde mangler, der er tæt på overfladen.
3. Laser Ultrasonic Testing (LUT)
Lut anvender laserimpulser for at få ultralydsbølger til at bevæge sig, og det finder fejl ved at hente signaler, der afviser sensorer. Denne tilgang behøver ikke koblingsmidler og fungerer godt til at finde buede stykker. Et projekt til en luftfartsmotorbrændstofdyse anvendte LUT -detektion til at finde en 0,5 mm mikrokrak i den indre kølekanal. Detektionsnøjagtigheden var 0,1 mm.
3, Kontrol af geometrisk nøjagtighed: Sørg for, at digitale modeller og fysiske genstande er de samme
Den geometriske præcision af metalprintdele har en direkte effekt på, hvor godt de passer sammen, og hvor godt de fungerer. Standardkoordinatmålingsmaskiner (CMM) er ikke særlig gode til at finde komplicerede overflader, men 3D -scanningsteknologier kan finde dem hurtigt og nøjagtigt uden at røre ved dem.
1. 3 D -scanning med struktureret lys
Brug af høje - præcisionsstrukturerede lysscannere (som XTOM-5M) for at få punktsky-data fra forskellige vinkler, sammenlign dem med den originale CAD-model for at fremstille kromatogrammer og vise størrelsesforskelle visuelt. En 3D -scanning af en bestemt bilmotormontering viste, at den lokale vægtykkelse var 0,2 mm for tyk under undersøgelsen. Den dimensionelle kvalificeringshastighed steg fra 85% til 98% ved at ændre tykkelsen af ​​tryklaget og understøttelsesstrukturen.
2. måling med en laser tracker
Laser tracker kan finde den dynamiske nøjagtighed af enorme dele, som flyrammer, ved at måle de rumlige koordinater for den målbold, der reflekteres. Laser tracker fandt en 0,3 mm forvrængning i en strukturel del af et rumfartøj, da det blev trykt. Forvrængningen blev holdt inden for 0,1 mm ved at justere temperaturen på underlaget og udskrivningsstien.
4, Mekanisk præstationsevaluering: Kontrol af ydelsen fra laboratoriet til servicemiljøet
Standardiseret test skal bruges til at kontrollere de mekaniske egenskaber ved metalprintdele, såsom trækstyrke, træthedsliv og påvirkningssejhed. Trækundersøgelse og påvirkningstest er stadig almindelige måder at evaluere ting på, men i - Situ -testteknologi giver os en ny måde at se på ydeevne på.
1. Test for trækstyrke
Lav standardprøver, der opfylder ASTM E8 -standarden, og test deres udbyttestyrke, trækstyrke og forlængelse. Trækprøven af ​​en bestemt aluminiumslegeringsafbrydede del indikerede, at den kunne håndtere 320mpa trækstyrke og 18% af forlængelsen, hvilket er, hvad luftfartsstrukturelle dele har brug for.
2. test for træthed
Brug en rotationsbøjningstræthedstestmaskine for at se, hvor længe dele varer, når de er under forskellige belastninger. Stresstesten for en titanlegeringsudtrykt blad indikerede, at dens træthedsgrænse er 450MPa, hvilket er 10% lavere end grænsen for typiske smedede klinger. For at gøre materialet bedre til håndtering af træthed kræves det at slippe af med interne mangler ved varm isostatisk presning (HIP) behandling.
3. teknologi til test på stedet
I - situ -træk SEM -kombinationsmetoden kan se, hvordan revner starter og spredes i realtid, når materialet strækkes. In situ -test af en nikkel - baseret legeringsprintet del viste, at revner har en tendens til at starte i det område, der ikke er smeltet sammen. Ved fine - tuning af trykindstillingerne blev antallet af uudnyttede fejl skåret med 80%, og træthedslivet blev tredoblet.
5, ved hjælp af detektionsteknologier i en fusionsapplikation til at konstruere en lukket kvalitet - Loop Control System
Kvalitetskontrollen for metaludskrivningsdele skal ske på hvert trin i processen, fra design til udskrivning til post - behandling. For eksempel er testplanen for forbrændingskammeret for en given flysmotor som følger:
Før udskrivning skal du bruge en pulverpartikelstørrelsesanalysator (sådan Malvern Mastersizer 3000) til at finde ud af pulverpartikelstørrelsesfordelingen og sørg for, at D50 er mellem 45 og 60 μ m.
Udskrivning: Brug af LUT til at holde øje med tilstanden af ​​den smeltede pool i realtid og ændre laserkraften for at undgå at gøre porøsitet;
Micro CT finder interne mangler, 3D -scanningskontrol geometrisk nøjagtighed og trækprøvningskontrol mekaniske egenskaber efter udskrivning.
Før service: udfør en korrosionstest og en høj - temperaturudholdenhedstest for at sikre, at delene fungerer godt under ekstreme forhold.