Jakie są metody kontroli jakości dla komponentów drukowania metalu?

一, Charakterystyka mikrostruktury: odkrywanie „kodu genetycznego” atrybutów materialnych.
Na makroskopowe właściwości mechaniczne składników drukowania metalu wpływają bezpośrednio ich mikrostruktura, w tym wielkość ziarna, orientacja i skład fazowy. Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) i dyfrakcja z rozproszeniem elektronów (EBSD) są tradycyjnymi metodami wykrywania, jednak mają problemy, w tym wysokie koszty i długie czasy przetwarzania. Połączenie technologii obrazowania optycznego i uczenia maszynowego w ostatnich latach otworzyło nowy sposób szybkiej analizy mikrostruktur.
1. Uczenie maszynowe i obrazowanie optyczne
Grupa ludzi z Nanyang Technological University w Singapurze opracowała tani system wykrywający, który wykorzystuje kamery optyczne, lampy i laptopy. Trawienie chemiczne ujawnia mikrostrukturę powierzchni metalowej, a algorytmy uczenia maszynowego patrzą na wzory wykonane przez odbite światło na różnych powierzchniach kryształowych w celu wygenerowania „mapy orientacji kryształowej”. Ta metoda może przeprowadzić inspekcję w 15 minut i kosztuje tylko 1/40 typowego EBSD. Jest dobry do szybkiego sprawdzania ważnych części, takich jak ostrza turbiny i wsporniki lotnicze.
2. Analiza mikroskopu metalograficznego
Po wykonaniu próbek metalograficznych drukowanych części, użyj mikroskopu metalograficznego, aby spojrzeć na ich mikrostrukturę. Na przykład drukowane elementy wykonane ze stopu tytanowego powinny mieć spójną + podwójną strukturę fazową. Jeśli widzisz gruboziarniste martenzyt lub strukturę warstwową, oznacza to, że wystąpił problem z obróbką cieplną. W przypadku pewnego projektu ostrza silnika samolotu badania metalograficzne wykazały, że niektóre miejsca miały gruboziarniste ziarna, które nie były zwykłe. Zmieniając moc laserową i prędkość skanowania, wielkość ziarna utrzymywano w odległości 50 μm.
3. X - Ray Dyfraction (xrd)
XRD może w precyzyjny sposób mierzyć skład fazowy i naprężenie resztkowe drukowanych części. Na przykład odsetek głośności „fazy w drukowanych częściach wykonanych z niklu - stopu temperatury oparty na temperaturze bezpośrednio wpływa bezpośrednio na ich wytrzymałość w wysokich temperaturach. XRD może niezawodnie mierzyć swoją obecność. Ponadto wykrywanie naprężeń szczątkowych pomaga powstrzymać części przed zginaniem lub pęknięciem, gdy stres jest uwalniany podczas użytkowania.
2, Wewnętrzne wykrywanie wad: sposób, aby zobaczyć w „czarnej skrzynce”
Główne powody, dla których części drukowania metalowych zawodzą, są to, że mają one wewnętrzne wady, takie jak pory, szczeliny i brak fuzji. Testy ultradźwiękowe i testy radiograficzne to dwie tradycyjne metody niszczycielskie nie -, które mają problemy ze znalezieniem złożonych części geometrycznych. Mikro -CT i zanurzenie w wodzie ultradźwiękowe mikroskop skanujący (SAM) stały się bardzo ważnymi narzędziami do rozwiązywania tego wyzwania.
1. Micro CT (Micro CT)
Micro CT wykorzystuje promienie X -, aby przejrzeć części i zbierać dane projekcyjne, aby stworzyć model Trzy -. Ten model może znaleźć pęknięcia o długości co najmniej 10 μm i pory o szerokości co najmniej 5 μm. Firma, która sprawia, że ​​implanty medyczne stosowały mikro CT do znalezienia kubków stawów biodrowych tytanu i stwierdziła, że ​​trasa przepływu wewnętrznego została zablokowana przez resztki proszku. Przez Fine - dostrajanie ustawień drukowania, wskaźnik blokady spadł z 12% do 0,5%. Mikro -CT może również ocenić czynniki geometryczne, takie jak grubość ściany i ile części zmienia kształt z dokładnością 5 μm.
2. Mikroskopia skaningowa za pomocą technologii ultradźwiękowej Immersion (SAM)
SAM skanuje wszystkie części we wszystkich kierunkach za pomocą ultradźwiękowego przetwornika częstotliwościowego - (5MHz - 70 MHz) i wykonuje obrazy o wysokiej rozdzielczości, patrząc na odbite sygnały ultradźwiękowych fal na interfejsie błędów. Podczas kontroli części radaru z nadrukiem 3D Sam znalazł pęknięcie wewnętrzne o głębokości 12 mm i szerokości 0,3 mm. Tradycyjne testy ultradźwiękowe mogą znaleźć tylko wady bliskie powierzchni.
3. Testy ultradźwiękowe laserowe (LUT)
Lut wykorzystuje impulsy laserowe do poruszania się falami ultradźwiękowymi, i znajduje usterki, zbierając sygnały, które odbijają się od czujników. Takie podejście nie wymaga środków sprzęgających i działa dobrze w poszukiwaniu zakrzywionych elementów. Projekt dla dyszy paliwowej silnika lotniczego zastosowano wykrywanie LUT, aby znaleźć mikro pęknięcie 0,5 mm w wewnętrznym kanale chłodzącym. Dokładność wykrywania wynosiła 0,1 mm.
3, sprawdzanie dokładności geometrycznej: upewnienie się, że modele cyfrowe i elementy fizyczne są takie same
Geometryczna precyzja części drukowania metalowych ma bezpośredni wpływ na to, jak dobrze pasują do siebie i jak dobrze działają. Standardowe maszyny pomiarowe współrzędnych (CMM) nie są bardzo dobre w znajdowaniu skomplikowanych powierzchni, ale technologie skanowania 3D mogą je szybko i dokładnie znaleźć bez ich dotykania.
1. 3 skanowanie ze strukturalnym światłem
Używając skanerów światła Precision Structured High - (jak XTM-5M), aby uzyskać dane chmurowe z różnych stron, porównaj je z oryginalnym modelem CAD, aby wytwarzać chromatogramy i pokazać różnice wielkości wizualnie. Skan 3D pewnego silnika samochodowego wykazał, że podczas badania grubość lokalnej ściany była zbyt gruba. Wymiarowa wskaźnik kwalifikacji wzrósł z 85% do 98%, zmieniając grubość warstwy drukarskiej i strukturę nośną.
2. Pomiar za pomocą tropinika laserowego
Laserowa tropiciel może znaleźć dynamiczną dokładność ogromnych części, takich jak ramki samolotu, pomiarem odzwierciedlonej współrzędnych przestrzennych kuli docelowej. Laserowa tropiciel stwierdził zniekształcenie 0,3 mm w strukturalnej części statku kosmicznego podczas jego drukowania. Zniekształcenie utrzymywano w granicach 0,1 mm poprzez dostosowanie temperatury podłoża i ścieżki drukowania.
4, Mechaniczna ocena wydajności: Sprawdzanie wydajności z laboratorium do środowiska usługowego
Należy zastosować znormalizowane testy do sprawdzenia mechanicznych właściwości części drukarskich, takich jak wytrzymałość na rozciąganie, żywotność zmęczeniowa i wytrzymałość uderzenia. Testy na rozciąganie i testy uderzenia są nadal powszechnymi sposobami oceny rzeczy, ale w - technologia testowania SITU daje nam nowy sposób spojrzenia na wydajność.
1. Test siły rozciągania
Wykonaj standardowe próbki, które spełniają standard ASTM E8 i testują swoją granicę plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie. Test na rozciąganie pewnej części drukowanej ze stopu aluminium wykazał, że może obsługiwać 320 MPa wytrzymałości na rozciąganie i 18% wydłużenia, czego potrzebuje części strukturalne lotnicze.
2. Testowanie zmęczenia
Użyj obrotowej maszyny do testowania zmęczenia zginającego, aby zobaczyć, jak długie części trwają, gdy znajdują się pod różnymi obciążeniami. Test skrajny z nadrukowanego ostrza tytanowego wykazał, że jego limit zmęczenia wynosi 450 MPa, który jest o 10% niższy niż granica typowych kutych ostrzy. Aby materiał był lepszy w obsłudze zmęczenia, konieczne jest pozbycie się wewnętrznych wad poprzez leczenie gorącego tłoczenia izostatycznego (HIP).
3. Technologia testowania in situ
Podejście do kombinacji rozciągania rozciągania w - może zobaczyć, jak pęknięcia zaczynają się i rozprzestrzeniają w czasie rzeczywistym podczas rozciągania materiału. Testowanie in situ niszczącej części z drukowanej stopu na bazie stopu - pokazało, że pęknięcia zwykle zaczynają się w obszarze, który nie jest połączony. Przez grzywne - dostrajanie ustawień drukowania liczba nieokreślonych błędów została przecięta o 80%, a żywotność zmęczenia została potroczona.
5, Korzystanie z technologii detekcji w aplikacji Fusion do konstruowania jakości zamkniętego - systemu kontroli pętli
Kontrola jakości części drukowania metalowych musi nastąpić na każdym etapie procesu, od projektu do drukowania, po przetwarzanie Post -. Na przykład plan testowania komory spalania danego silnika samolotu jest następujący:
Przed wydrukowaniem użyj analizatora wielkości cząstek proszkowych (takich jak Malvern Mastersizer 3000), aby znaleźć rozkład wielkości cząstek proszku i upewnić się, że D50 wynosi od 45 do 60 μm.
Drukowanie: Używanie LUT do pilnowania stanu stopionego puli w czasie rzeczywistym i zmiany mocy lasera, aby uniknąć porowatości;
Micro CT znajduje wewnętrzne wady, 3D Skanowanie kontroli dokładność geometryczną oraz testowanie na rozciąganie charakterystyki mechaniczne po wydrukowaniu.
Przed obsługą: Wykonaj test korozji i test wytrzymałości temperatury wysokiej -, aby upewnić się, że części będą działać dobrze w ekstremalnych warunkach.