Wat zijn de kwaliteitsinspectiemethoden voor metaalprintcomponenten?

一, microstructuurkarakterisering: de 'genetische code' van materiaalattributen ontdekken.
De macroscopische mechanische eigenschappen van metaalprintcomponenten worden direct beïnvloed door hun microstructuur, inclusief korrelgrootte, oriëntatie en fasesamenstelling. Scanning -elektronenmicroscopie (SEM) en elektronenbackscatter diffractie (EBSD) zijn traditionele methoden voor detectie, maar ze hebben problemen, waaronder hoge kosten en lange verwerkingstijden. De combinatie van optische beeldvorming en technologie voor machine learning in de afgelopen jaren heeft een nieuwe manier geopend om microstructuren snel te analyseren.
1. Machine learning en optische beeldvorming
Een groep mensen van de Nanyang Technological University in Singapore heeft een goedkoop detectiesysteem bedacht dat optische camera's, lampen en laptops gebruikt. Chemische etsen onthult de microstructuur van het metaaloppervlak en machine learning -algoritmen kijken naar de patronen gemaakt door het gereflecteerde licht op verschillende kristaloppervlakken om een ​​"kristal oriëntatiekaart" te genereren. Deze methode kan de inspectie in 15 minuten uitvoeren en kost slechts 1/40 typische EBSD. Het is goed om snel belangrijke onderdelen zoals turbinebladen en luchtvaartsteunen te controleren.
2. Analyse van een metallografische microscoop
Na het maken van metallografische monsters van de gedrukte onderdelen, gebruik je een metallografische microscoop om naar hun microstructuur te kijken. Gedrukte items gemaakt van titaniumlegering moeten bijvoorbeeld een consistente + dubbele fasestructuur hebben. Als u grof martensiet of een gelaagde structuur ziet, betekent dit dat er een probleem was met de warmtebehandeling. Voor een bepaald vliegtuigmotorbladproject toonde metallografisch onderzoek aan dat sommige plaatsen grove korrels hadden die niet gebruikelijk waren. Door het laservermogen en de scansnelheid te veranderen, werd de korrelgrootte binnen 50 μm gehouden.
3. X - ray diffraction (xrd)
XRD kan de fasesamenstelling en restspanning van gedrukte onderdelen op een nauwkeurige manier meten. Het volumepercentage van de 'fase in gedrukte onderdelen gemaakt van nikkel - gebaseerde hoge - Temperatuurlegering beïnvloedt hun sterkte bij hoge temperaturen direct. XRD kan zijn aanwezigheid betrouwbaar meten. Het detecteren van restspanning helpt ook om te voorkomen dat delen buigen of kraken wanneer stress wordt vrijgegeven tijdens het gebruik.
2, Interne foutdetectie: een manier om te zien in de "Black Box"
De belangrijkste redenen waarom metalen drukdelen falen zijn omdat ze intrinsieke fouten hebben zoals poriën, kloven en een gebrek aan fusie. Ultrasone testen en radiografische testen zijn twee traditionele niet -- destructieve testmethoden die moeite hebben om complexe geometrische onderdelen te vinden. Micro CT en de Ultrasone Scanning Microscoop (SAM) van het water onderdompelen zijn zeer belangrijke hulpmiddelen geworden voor het oplossen van deze uitdaging.
1. Micro CT (Micro CT)
Micro CT maakt gebruik van x - stralen om door onderdelen te gaan en projectiegegevens te verzamelen om een ​​dimensionaal model met drie - te maken. Dit model kan scheuren vinden die ten minste 10 μm lang zijn en poriën die ten minste 5 μm breed zijn. Een bedrijf dat medische implantaten Micro CT maakt om titaniumlegering heupgewrichten te vinden en ontdekte dat de binnenstroomroute werd geblokkeerd door overgebleven poeder. Door boete - De afdrukinstellingen afstemmen, daalde de blokkering van 12% naar 0,5%. Micro CT kan ook geometrische factoren zoals wanddikte beoordelen en hoeveel onderdelen van vorm veranderen met een nauwkeurigheid van 5 μm.
2. Scanning microscopie met behulp van Immersion Ultrasonic Technology (SAM)
SAM scant alle onderdelen in alle richtingen met behulp van een hoge - frequentie ultrasone transducer (5MHz - 70mHz) en maakt afbeeldingen met hoge resolutie door te kijken naar de gereflecteerde signalen van ultrasone golven op het foutinterface. Tijdens de inspectie van een 3D -bedrukt radaronderdeel vond Sam een ​​binnenste scheur die 12 mm diep en 0,3 mm breed was. Traditionele ultrasone tests kunnen alleen fouten vinden die dicht bij het oppervlak liggen.
3. Laser Ultrasone Testing (LUT)
Lut gebruikt laserpulsen om ultrasone golven te laten bewegen, en het vindt fouten door signalen op te pakken die van sensoren stuiteren. Deze aanpak heeft geen koppelingsagenten nodig en werkt goed voor het vinden van gebogen stukken. Een project voor een luchtvaartmotorbrandstofmondstuk gebruikte LUT -detectie om een ​​0,5 mm micro -scheur te vinden in het binnenkoelkanaal. De detectienauwkeurigheid was 0,1 mm.
3, het controleren van geometrische nauwkeurigheid: ervoor zorgen dat digitale modellen en fysieke items hetzelfde zijn
De geometrische precisie van metaaldrukken heeft een direct effect op hoe goed ze in elkaar passen en hoe goed ze werken. Standaardcoördinatenmeetmachines (CMM) zijn niet erg goed in het vinden van gecompliceerde oppervlakken, maar 3D -scanningtechnologieën kunnen ze snel en nauwkeurig vinden zonder ze aan te raken.
1. 3 D scannen met gestructureerd licht
Met behulp van hoge - precisie gestructureerde lichtscanners (zoals de XTOM-5M) om puntwolkgegevens vanuit verschillende invalshoeken te krijgen, vergelijk deze met het originele CAD-model om chromatogrammen te maken en weergaatverschillen visueel te tonen. Een 3D -scan van een bepaalde montage van de auto -motor toonde aan dat de lokale wanddikte 0,2 mm te dik was tijdens het onderzoek. Het dimensionale kwalificatiegraad ging van 85% naar 98% door de dikte van de druklaag en de ondersteuningsstructuur te veranderen.
2. Meting met een laserstracker
De lasertracker kan de dynamische nauwkeurigheid vinden van enorme onderdelen, zoals vliegtuigframes, door het meten van de ruimtelijke coördinaten van de doelbal die wordt gereflecteerd. De lasertracker vond een 0,3 mm vervorming in een structureel deel van een ruimtevaartuig terwijl deze werd afgedrukt. De vervorming werd binnen 0,1 mm bewaard door de temperatuur van het substraat en het afdrukpad aan te passen.
4, Evaluatie van mechanische prestaties: het controleren van prestaties van het lab naar de serviceomgeving
Gestandaardiseerde testen moeten worden gebruikt om de mechanische kwaliteiten van metaalprintonderdelen te controleren, zoals treksterkte, levensleven en impact taaiheid. Toestal testen en impacttesten zijn nog steeds gebruikelijke manieren om dingen te evalueren, maar in - Situ -testtechnologie geeft ons een nieuwe manier om naar de prestaties te kijken.
1. Test op treksterkte
Maak standaardmonsters die voldoen aan de ASTM E8 -standaard en testen hun opbrengststerkte, treksterkte en verlenging. De trekstest van een bepaald gedrukt deel van de aluminiumlegering gaf aan dat het 320MPa treksterkte en 18% van de verlenging aankunnen, wat structurele onderdelen van de luchtvaart nodig hebben.
2. Test op vermoeidheid
Gebruik een rotatiebuigmoeheid testmachine om te zien hoe lang delen duren wanneer ze onder verschillende belastingen zijn. De stresstest van een titaniumlegering bedrukt mes gaf aan dat de vermoeidheidslimiet 450 MPa is, wat 10% lager is dan de limiet voor typische gesmede messen. Om het materiaal beter te maken in het omgaan met vermoeidheid, is het vereist om interne gebreken af ​​te komen door hete isostatische druk (HIP).
3. Technologie voor het testen in situ
De in {- situ trekstemcombinatie -benadering kan zien hoe scheuren beginnen en verspreiden in realtime terwijl het materiaal wordt uitgerekt. In situ testen van een nikkel - gebaseerde legeringsgedrukte onderdeel toonde aan dat scheuren de neiging hebben om te beginnen in het gebied dat niet is versmolten. Door Fine - De afdrukinstellingen afstemmen, werd het aantal niet -niet -fouten met 80%gesneden en werd de vermoeidheidsleven verdrievoudigd.
5, met behulp van detectietechnologieën in een fusietoepassing om een ​​kwaliteit gesloten te construeren - luscontrolesysteem
De kwaliteitscontrole voor metaaldrukonderdelen moet bij elke stap van het proces plaatsvinden, van ontwerp tot afdrukken tot post - verwerking. Het testplan voor de verbrandingskamer van een bepaalde vliegtuigmotor is bijvoorbeeld als volgt:
Gebruik vóór het afdrukken een analyser van een poederparticaat (zoals de Malvern Mastersizer 3000) om de verdeling van de poederdeeltjesgroottes te achterhalen en ervoor te zorgen dat D50 tussen 45 en 60 μm ligt.
Afdrukken: LUT gebruiken om de toestand van het gesmolten pool in realtime in de gaten te houden en de laserkracht te veranderen om te voorkomen dat porositeit wordt gemaakt;
Micro CT vindt interne fouten, 3D -scanning controleert geometrische nauwkeurigheid en trekstestcontroles Mechanische kenmerken na het afdrukken.
Vóór de service: voer een corrosietest uit en een hoge {- temperatuur uithoudingsvermogenstest om ervoor te zorgen dat de onderdelen goed werken in extreme omstandigheden.