Как да извършим проверка на качеството след метален 3D печат?

一, технология за не{0}}деструктивно изпитване: гледане на нещата отвън, за да откриете вътрешни недостатъци
Основният начин за проверка на качеството на металния 3D печат е чрез не-разрушителен тест (NDT), който може да открие вътрешни недостатъци, без да засяга структурата на елементите. Въз основа на различни принципи на откриване, най-често срещаните технологии могат да бъдат групирани в четири групи:
1. Микро CT или индустриална компютърна томография
Micro CT използва рентгенови -лъчи, за да премине през части и да получи данни от множество ъгли. След като бъде реконструиран от компютър, той създава три-измерни томографски изображения, които могат да открият дефекти с разделителна способност от микрометри. Микро CT система с източник на рентгенови лъчи от 450 kV може да открие пори с диаметър 0,02 mm вътре в глава на цилиндър от алуминиева сплав и да измери неща като порьозност и дължина на пукнатината. Основните му предимства са:
Пълна проверка на размерите: може да открие както вътрешни дефекти (като пукнатини и пори), така и външни геометрични аберации (като дебелина на стената и деформация) в части едновременно.
Количествено определяне с висока точност: технологията за 3D реконструкция може правилно да оцени размера, местоположението и плътността на разпространение на дефектите.
Без{0}}контактна работа: Не наранявайте отново прецизните части.
2. Радиографско изследване (RT)
Съгласно стандарта GB/T 35351 за „Неразрушително изпитване на метални материали - радиографско изпитване“, радиографското изпитване открива вътрешни недостатъци, като разглежда промените в начина, по който рентгеновите -лъчи или гама лъчите преминават през части. Например, докато се проверяват авиационни лопатки от титаниева сплав, радиографските тестове могат да открият проблеми с не-сливането на междинния слой и да измери чувствителността на откриване с помощта на индикатори за качество на изображението (IQI). Има някои проблеми, като например:
Ограничение на способността за проникване: Материали с висока-плътност, като волфрамови сплави, се нуждаят от високо{1}}енергийни източници на радиация;
Ограничения на дву{0}}измерното изображение: Припокриващите се проекции могат да скрият проблеми в сложни структурни части.
3. Тестване с помощта на звукови вълни (UT)
Ултразвуковото изпитване използва начина, по който високо{0}}честотните звукови вълни отскачат и преминават през части, за да открият близки-повърхностни дефекти като пукнатини и включвания. Например, ултразвуковата технология с фазова решетка (PAUT) може бързо да открие и заснеме дефекти във формите от неръждаема стомана 316L с помощта на много-елементни сонди. Някои от чертите му са:
Много чувствителен: може да открие пукнатини, малки от няколко микрона;
Зависимост от посоката: Ъгълът на сондата трябва да бъде зададен точно за геометрията на частта.
4. Тестване с лазерен ултразвук (LUT)
LUT използва лазерни импулси, за да накара вълните на напрежение да се движат по повърхността на частите и открива недостатъци, като гледа как звуковите вълни се движат през тях. Екипът на Технологичния университет в Нанянг изгради лазерна ултразвукова система, която може да открие пукнатини в части от титанова сплав за 15 минути с разделителна способност от 0,1 mm. Този метод е добър за намиране на трудни извити части онлайн.
2, Проверка на качеството на повърхността, от микроструктурата до макроскопичната форма
Качеството на повърхността на металните 3D отпечатани продукти има пряко влияние върху това колко дълго издържат и колко добре са устойчиви на корозия. По време на проверката на повърхността трябва да се проверят следните размери:
1. Измерване на грапавостта на повърхността
За да намерите средноаритметичното отклонение (Ra) на профила на повърхността на детайла, използвайте уред за измерване на грапавостта на повърхността като серията MarSurf. Например стойността на повърхността Ra на части от титанова сплав Ti6Al4V, направени по метода SLM, обикновено е между 6 и 10 μm. За да се изпълнят авиационните стандарти, тази стойност трябва да бъде намалена до по-малко от 0,8 μm с помощта на електролитно полиране.
2. Анализ на микроструктурата
Използвайте сканираща електронна микроскопия (SEM), за да разгледате структурата на зърната на частите, фазовия състав и морфологията на дефектите. Горещото изостатично пресоване (HIP) може да промени формата на предмети от алуминиева сплав и SEM снимките могат да демонстрират това.
3. Тестване на химичния състав
За да разберете какви химикали има в парчетата, използвайте рентгенов флуоресцентен спектрометър (XRF) или масспектрометър с индуктивно свързана плазма (ICP-MS). Например, проверка на отклонението на съдържанието на Cr, Co, W и други елементи във високотемпературни-сплави на базата на никел, които са били 3D отпечатани, за да се гарантира, че отговарят на стандарта ASTM F3001.
3, Тестване на механичните характеристики: проверка на това колко тегло могат да поемат частите
Важно е да проверите механичните качества на металните 3D отпечатани обекти, за да сте сигурни, че са на ниво:
1. Изпитване за якост на опън
Стандартът GB/T 228.1 казва да се използва универсална машина за изпитване, за да се провери якостта на опън на частите (Rm), границата на провлачване (Rp0.2) и удължението (A). Например, Rm на части от неръждаема стомана 17-4PH, направени по метода SLM, трябва да бъде 1000MPa или по-висока.
2. Тест за умора
Използвайте ротационна машина за изпитване на умора при огъване, като R-R машина за изпитване, за да видите колко дълго издържат частите, когато са подложени на циклично напрежение. Например, авиационните крепежни елементи трябва да преминат през 10 цикъла на изпитване на натоварване и скоростта на разпространение на пукнатини трябва да бъде по-малка от 1 × 10⁻⁶ mm/цикъл.
3. Тестване на твърдост
Можете да използвате тестер за твърдост на Викерс (HV) или тестер за твърдост на Рокуел (HRC), за да разберете колко твърда е повърхността на предметите. Например турбинните лопатки се нуждаят от парчета, направени от Inconel 718, които имат HV стойност от 450–500, когато са отпечатани с DMLS технология.
4, Индустриална практика: Тенденции в стандартизацията и разузнаването
1. Изграждане на национална стандартна система
Трите национални стандарта за 3D печат (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 и GB/T 45667-2025), които влязоха в сила през септември 2025 г., дават на индустрията един единствен начин да прецени качеството. Например GB/T 45675 казва как да се оцени грапавостта на повърхността на SLM частите и изисква грешката при откриване на повторяемостта на стойността Ra да бъде по-малка или равна на 5%.
2. Използване на интелигентни технологии за откриване
Използването на машинно обучение и изкуствен интелект прави откриването по-ефективно. Например Технологичният университет Нанянг създаде система за анализ на-базирана на оптични изображения кристална ориентация, която може да завърши оценката на микроструктурата на части от титанова сплав само за 15 минути и струва само 1/10 от SEM метода.
3. Контрол на качеството на целия процес
Водещи компании са създали затворена система-за „отзиви за тестване на печат на дизайн“. Например GE Aviation добави-система за мониторинг на място към своето SLM оборудване. Това им позволява да променят интензитета на лазера и скоростта на сканиране в реално време, което е намалило процента на отказ на компонентите от 8% до по-малко от 0,5%.