Was sind die Qualitätsinspektionsmethoden für Metalldruckkomponenten?

一, Mikrostrukturcharakterisierung: Aufdeckung des "genetischen Code" von Materialattributen.
Die makroskopischen mechanischen Eigenschaften von Metalldruckkomponenten werden direkt durch ihre Mikrostruktur beeinflusst, einschließlich Korngröße, Orientierung und Phasenzusammensetzung. Die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und die Elektronen -Rückstreuung (EBSD) sind herkömmliche Methoden zur Erkennung. Sie haben jedoch Probleme, einschließlich hoher Kosten und langen Verarbeitungszeiten. Die Kombination aus optischer Bildgebung und maschinellem Lerntechnologie in den letzten Jahren hat eine neue Möglichkeit eröffnet, die Mikrostrukturen schnell zu analysieren.
1. maschinelles Lernen und optische Bildgebung
Eine Gruppe von Menschen der Nanyang Technological University in Singapur hat ein billiges Erkennungssystem entwickelt, das optische Kameras, Lampen und Laptops verwendet. Die chemische Ätzung zeigt die Mikrostruktur der Metalloberfläche, und maschinelle Lernalgorithmen sehen sich die Muster an, die durch das reflektierte Licht auf unterschiedlichen Kristalloberflächen hergestellt wurden, um eine "Kristallorientierungskarte" zu erzeugen. Diese Methode kann die Inspektion in 15 Minuten durchführen und kostet nur 1/40 typischer EBSD. Es ist gut, um wichtige Teile wie Turbinenklingen und Luftfahrtunterstützung schnell zu überprüfen.
2. Analyse eines metallographischen Mikroskops
Verwenden Sie nach der Herstellung metallographischer Proben der gedruckten Teile ein metallographisches Mikroskop, um sich deren Mikrostruktur zu untersuchen. Zum Beispiel sollten gedruckte Gegenstände aus Titanlegierung eine konsistente + doppelte Phasenstruktur aufweisen. Wenn Sie grobe Martensit oder eine geschichtete Struktur sehen, bedeutet dies, dass die Wärmebehandlung ein Problem gab. Für ein bestimmtes Projekt mit Flugzeugmotorblatt zeigten metallographische Untersuchungen, dass einige Orte grobe Körner hatten, die nicht üblich waren. Durch Ändern der Laserleistung und der Scangeschwindigkeit wurde die Korngröße auf innerhalb von 50 μm gehalten.
3. x - Strahlbeugung (xrd)
XRD kann die Phasenzusammensetzung und die Restspannung von gedruckten Teilen auf genaue Weise messen. Zum Beispiel beeinflusst der Volumenprozentsatz der 'Phase in gedruckten Teilen aus Nickel - hoch - Temperaturlegierung ihre Stärke direkt bei hohen Temperaturen. XRD kann seine Anwesenheit zuverlässig messen. Das Erkennen von Restspannungen hilft auch dabei, zu verhindern, dass Teile Biege oder Knacken beim Gebrauch freigesetzt werden.
2, interne Fehlererkennung: Eine Möglichkeit, sich in der "Black Box" zu sehen
Die Hauptgründe, warum Metalldruckteile versagen, sind, dass sie intrinsische Mängel wie Poren, Risse und Mangel an Fusion aufweisen. Ultraschalltests und radiologische Tests sind zwei traditionelle nicht - destruktive Testmethoden, die Probleme haben, komplexe geometrische Teile zu finden. Mikro -CT und das Ultraschall -Rastermikroskop (Wassereintauchen) sind zu sehr wichtigen Werkzeugen zur Lösung dieser Herausforderung geworden.
1. Micro CT (Micro CT)
Micro CT verwendet x - Strahlen, um Teile zu durchgehen und Projektionsdaten zu sammeln, um ein dimensionales Modell von drei - zu erstellen. Dieses Modell kann Risse finden, die mindestens 10 μm lang sind und Poren, die mindestens 5 μm breit sind. Ein Unternehmen, das medizinische Implantate herstellt, verwendete Mikro -CT, um Titanlegier -Hüftgelenkbecher zu finden, und stellte fest, dass die Innenflussroute durch übrig gebliebenes Pulver blockiert wurde. Durch Fine - Die Druckeinstellungen fiel der Blockierungsrate von 12% auf 0,5%. Mikro -CT kann auch geometrische Faktoren wie Wanddicke und wie viel Teile mit einer Genauigkeit von 5 μm verändern.
2. Rastermikroskopie unter Verwendung von Immersion Ultrasonic Technology (SAM)
SAM scannt alle Teile in alle Richtungen mit einem hohen - Frequenz-Ultraschallwandler (5 MHz - 70 MHz) und erstellt hochauflösende Bilder, indem Sie die reflektierten Signale von Ultraschallwellen an der Fehlerschnittstelle betrachten. Während der Inspektion eines 3D -gedruckten Radarteils fand Sam einen Innenriss, der 12 mm tief und 0,3 mm breit war. Herkömmliche Ultraschalltests können nur Mängel finden, die nahe an der Oberfläche liegen.
3.. Laser -Ultraschalltests (LUT)
LUT verwendet Laserimpulse, um Ultraschallwellen zu bewegen, und findet Fehler, indem es Signale aufnimmt, die von Sensoren abprallen. Dieser Ansatz erfordert keine Kupplungsmittel und eignet sich gut, um gekrümmte Stücke zu finden. Ein Projekt für eine Kraftstoffdüse mit Luftfahrtmotoren verwendete LUT -Erkennung, um einen 0,5 -mm -Mikro -Riss im Innenkühlkanal zu finden. Die Erkennungsgenauigkeit betrug 0,1 mm.
3, Überprüfen der geometrischen Genauigkeit: Stellen Sie sicher, dass digitale Modelle und physische Elemente gleich sind
Die geometrische Präzision von Metalldruckteilen wirkt sich direkt darauf aus, wie gut sie zusammenpassen und wie gut sie funktionieren. Standard -Koordinaten -Messmaschinen (CMM) sind nicht sehr gut darin, komplizierte Oberflächen zu finden, aber 3D -Scantechnologien können sie schnell und genau finden, ohne sie zu berühren.
1. 3 D Scannen mit strukturiertem Licht
Verwenden Sie mit hohen - präzisen strukturierten Lichtscannern (wie das XTOM-5M), um Punktwolkendaten aus verschiedenen Blickwinkeln zu erhalten, um es mit dem ursprünglichen CAD-Modell zu vergleiche, um Chromatogramme herzustellen, und zeigen Sie Größenunterschiede visuell an. Ein 3D -Scan einer bestimmten Automotorenmontage zeigte, dass die lokale Wandstärke während der Untersuchung 0,2 mm zu dick war. Die dimensionale Qualifikationsrate stieg durch Änderung der Dicke der Druckschicht und der Stützstruktur von 85% auf 98%.
2. Messung mit einem Laser -Tracker
Der Laser -Tracker kann die dynamische Genauigkeit riesiger Teile wie Flugzeugrahmen finden, indem die räumlichen Koordinaten des reflektierten Zielballs gemessen werden. Der Laser -Tracker fand eine 0,3 -mm -Verzerrung in einem strukturellen Teil eines Raumfahrzeugs, als er gedruckt wurde. Die Verzerrung wurde durch Einstellung der Temperatur des Substrats und des Druckwegs auf 0,1 mm gehalten.
4, mechanische Leistungsbewertung: Überprüfen Sie die Leistung vom Labor in die Serviceumgebung
Standardisierte Tests müssen verwendet werden, um die mechanischen Qualitäten von Metalldruckteilen wie Zugfestigkeit, Ermüdungslebensdauer und Aufprallzählung zu überprüfen. Zugtests und Impact -Tests sind nach wie vor häufige Möglichkeiten, um Dinge zu bewerten, aber in - -St -Testtechnologie bietet uns eine neue Möglichkeit, die Leistung zu betrachten.
1. Test auf Zugfestigkeit
Machen Sie Standardproben, die dem ASTM E8 -Standard entsprechen, und testen Sie ihre Ertragsfestigkeit, Zugfestigkeit und Dehnung. Der Zugtest eines bestimmten Aluminiumlegierungsteils zeigte, dass es 320 mPa der Zugfestigkeit und 18% der Dehnung umgehen konnte, was die Luftfahrtstrukturteile benötigen.
2. Müdigkeitstest
Verwenden Sie eine Rotationsbiege -Ermüdungstestmaschine, um zu sehen, wie lange Teile dauern, wenn sie unter verschiedenen Lasten liegen. Der Spannungstest einer Titanlegierung gedrucktem Blatt zeigte, dass seine Ermüdungsgrenze 450 MPa beträgt, was 10% niedriger ist als die Grenze für typische gefälschte Klingen. Um das Material beim Umgang mit Müdigkeit besser zu machen, müssen innere Mängel durch heiße isostatische Pressung (HIP) loswerden.
3. Technologie zum Testen in situ
Der in - situ -Zugkombinationsansatz kann sehen, wie Risse in Echtzeit beginnen, wenn das Material gedehnt wird. In -situ -Tests eines Nickel -Basis -Legierungsteils zeigte, dass Risse in dem Bereich tendenziell beginnen, der nicht verschmolzen ist. Durch fein - Die Druckeinstellungen stimmten, die Anzahl der nicht verwandten Fehler wurde um 80%gesenkt und die Ermüdungslebensdauer wurde verdreifacht.
5 Unter Verwendung von Detektionstechnologien in einer Fusionsanwendung zum Erstellen einer geschlossenen Qualität - Schleifensteuersystem
Die Qualitätsprüfung für Metalldruckteile muss bei jedem Schritt des Prozesses von Design bis zum Drucken bis zur Verarbeitung - stattfinden. Zum Beispiel lautet der Testplan für die Brennkammer eines bestimmten Flugzeugmotors wie folgt:
Verwenden Sie vor dem Drucken einen Pulver -Partikelgrößenanalysator (wie den Malvern Masttersizer 3000), um die Verteilung der Pulverpartikelgrößen zu ermitteln und sicherzustellen, dass D50 zwischen 45 und 60 μm liegt.
Drucken: Verwenden Sie LUT, um den Zustand des geschmolzenen Pools in Echtzeit im Auge zu behalten und die Laserkraft zu ändern, um die Porosität zu vermeiden.
Mikro -CT findet interne Fehler, 3D -Scan -Überprüfungen geometrische Genauigkeit und Mechanik -Eigenschaften des Zugtests nach dem Druck.
Vor dem Service: Führen Sie einen Korrosionstest und einen hohen - Temperaturausdauertest durch, um sicherzustellen, dass die Teile unter extremen Bedingungen gut funktionieren.