Ποιες είναι οι μέθοδοι επιθεώρησης ποιότητας για τα εξαρτήματα εκτύπωσης μετάλλων;

一, Χαρακτηρισμός μικροδομής: Αποκαλύπτοντας τον «γενετικό κώδικα» των χαρακτηριστικών υλικού.
Οι μακροσκοπικές μηχανικές ιδιότητες των εξαρτημάτων εκτύπωσης μετάλλων επηρεάζονται άμεσα από τη μικροδομή τους, συμπεριλαμβανομένου του μεγέθους των κόκκων, του προσανατολισμού και της σύνθεσης φάσης. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και η διάθλαση του ηλεκτρονίου backscatter (EBSD) είναι παραδοσιακές μέθοδοι ανίχνευσης, ωστόσο έχουν προβλήματα συμπεριλαμβανομένων των υψηλών δαπανών και των μεγάλων χρόνων επεξεργασίας. Ο συνδυασμός της τεχνολογίας οπτικής απεικόνισης και μηχανικής μάθησης τα τελευταία χρόνια έχει ανοίξει έναν νέο τρόπο για να αναλύσει γρήγορα τις μικροδομές.
1. Μηχανική μάθηση και οπτική απεικόνιση
Μια ομάδα ανθρώπων από το Nanyang Technological University στη Σιγκαπούρη έχει επινοήσει ένα φτηνό σύστημα ανίχνευσης που χρησιμοποιεί οπτικές κάμερες, λαμπτήρες και φορητούς υπολογιστές. Η χημική χάραξη αποκαλύπτει τη μικροδομή της μεταλλικής επιφάνειας και οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης εξετάζουν τα μοτίβα που κατασκευάζονται από το ανακλώμενο φως σε ξεχωριστές κρυστάλλινες επιφάνειες για να δημιουργήσουν ένα "χάρτη κρυσταλλικού προσανατολισμού". Αυτή η μέθοδος μπορεί να κάνει την επιθεώρηση σε 15 λεπτά και κοστίζει μόνο το 1/40 του τυπικού EBSD. Είναι καλό για τον γρήγορο έλεγχο σημαντικών εξαρτημάτων όπως τα πτερύγια στροβίλων και τα υποστηρίγματα της αεροπορίας.
2. Ανάλυση μεταλλογραφικού μικροσκοπίου
Αφού κάναμε μεταλλογραφικά δείγματα των τυπωμένων εξαρτημάτων, χρησιμοποιήστε ένα μεταλλογραφικό μικροσκόπιο για να δείτε τη μικροδομή τους. Για παράδειγμα, τα τυπωμένα αντικείμενα που κατασκευάζονται από κράμα τιτανίου θα πρέπει να έχουν συνεπή δομή διπλής φάσης. Εάν βλέπετε χονδροειδές μαρτενσίτη ή στρωματοποιημένη δομή, αυτό σημαίνει ότι υπήρχε πρόβλημα με τη θερμική επεξεργασία. Για ένα συγκεκριμένο έργο λεπίδας κινητήρα αεροσκαφών, η μεταλλογραφική έρευνα έδειξε ότι ορισμένα μέρη είχαν χονδροειδείς κόκκους που δεν ήταν συνηθισμένοι. Με την αλλαγή της ισχύος λέιζερ και της ταχύτητας σάρωσης, το μέγεθος των κόκκων διατηρήθηκε σε απόσταση 50 μm.
3. X - διάθλαση ακτίνων (xrd)
Το XRD μπορεί να μετρήσει τη σύνθεση φάσης και την υπολειμματική τάση των τυπωμένων τμημάτων με ακριβή τρόπο. Για παράδειγμα, το ποσοστό όγκου της «φάσης σε τυπωμένα μέρη που κατασκευάζονται από νικέλιο - με βάση το υψηλό - κράμα θερμοκρασίας επηρεάζει άμεσα τη δύναμή τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Το XRD μπορεί να μετρήσει αξιόπιστα την παρουσία του. Επίσης, η ανίχνευση υπολειμματικής πίεσης βοηθά να σταματήσουν τα μέρη από την κάμψη ή τη ρωγμή όταν απελευθερώνεται το άγχος κατά τη χρήση.
2, Ανίχνευση εσωτερικού ελαττώματος: ένας τρόπος να δείτε μέσα στο "Black Box"
Οι κύριοι λόγοι για τους οποίους αποτυγχάνουν τα μέρη μετάλλων εκτύπωσης είναι επειδή έχουν εγγενή ελαττώματα τέτοιους πόρους, ρωγμές και έλλειψη σύντηξης. Οι υπερηχητικές δοκιμές και οι ακτινογραφικές δοκιμές είναι δύο παραδοσιακές μη - καταστροφικές μεθόδους δοκιμών που δυσκολεύονται να βρουν σύνθετα γεωμετρικά μέρη. Το Micro CT και το μικροσκόπιο υπερηχητικής σάρωσης του νερού (SAM) έχουν γίνει πολύ σημαντικά εργαλεία για την επίλυση αυτής της πρόκλησης.
1. Micro CT (Micro CT)
Το Micro CT χρησιμοποιεί τις ακτίνες X - για να περάσει από τμήματα και να συλλέξει δεδομένα προβολής για να δημιουργήσει ένα μοντέλο τριών -. Αυτό το μοντέλο μπορεί να βρει ρωγμές μήκους τουλάχιστον 10 μm και πόρων που έχουν πλάτος τουλάχιστον 5 μm. Μια επιχείρηση που κάνει τα ιατρικά εμφυτεύματα χρησιμοποίησαν μικρο -CT για να βρουν τα κύπελλα Hip Hip Cloard από κράμα τιτανίου και διαπίστωσαν ότι η εσωτερική διαδρομή ροής μπλοκαρίστηκε από την απομεινάρια σκόνης. Με το πρόστιμο - ρύθμιση των ρυθμίσεων εκτύπωσης, ο ρυθμός απόφραξης μειώθηκε από 12% σε 0,5%. Το Micro CT μπορεί επίσης να αξιολογήσει τους γεωμετρικούς παράγοντες όπως το πάχος του τοιχώματος και πόσα μέρη αλλάζουν σχήμα με ακρίβεια 5 μm.
2. Μικροσκοπία σάρωσης χρησιμοποιώντας τεχνολογία υπερηχητικής εμβάπτισης (SAM)
Ο Sam σαρώνει όλα τα μέρη προς όλες τις κατευθύνσεις χρησιμοποιώντας ένα υψηλό - συχνότητα υπερηχητικών μετατροπέα (5MHz - 70MHz) και κάνει εικόνες υψηλής ανάλυσης εξετάζοντας τα ανακλώμενα σήματα υπερηχητικών κυμάτων στη διεπαφή σφάλματος. Κατά τη διάρκεια της επιθεώρησης ενός τρισδιάστατου τμήματος ραντάρ, ο Sam βρήκε μια εσωτερική ρωγμή που ήταν 12 mm βάθους και πλάτος 0,3 mm. Οι παραδοσιακές δοκιμές υπερήχων μπορούν να βρουν μόνο ελαττώματα που βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια.
3. Δοκιμές υπερηχητικών λέιζερ (LUT)
Το LUT χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ για να κάνει τα υπερηχητικά κύματα να κινούνται και βρίσκει σφάλματα με τη λήψη σημάτων που αναπηδούν από τους αισθητήρες. Αυτή η προσέγγιση δεν χρειάζεται παράγοντες σύζευξης και λειτουργεί καλά για την εξεύρεση καμπυλωμένων κομματιών. Ένα έργο για ένα ακροφύσιο καυσίμου αεροσκαφών Aviation που χρησιμοποιείται ανίχνευση LUT για να βρει μια μικροαργία 0,5mm στο εσωτερικό κανάλι ψύξης. Η ακρίβεια ανίχνευσης ήταν 0,1mm.
3, Έλεγχος γεωμετρικής ακρίβειας: Βεβαιωθείτε ότι τα ψηφιακά μοντέλα και τα φυσικά αντικείμενα είναι τα ίδια
Η γεωμετρική ακρίβεια των μεταλλικών εξαρτημάτων εκτύπωσης έχει άμεση επίδραση στο πόσο καλά ταιριάζουν μαζί και πόσο καλά λειτουργούν. Οι τυποποιημένες μηχανές μέτρησης συντεταγμένων (CMM) δεν είναι πολύ καλές στην εξεύρεση περίπλοκων επιφανειών, αλλά οι τεχνολογίες σάρωσης 3D μπορούν να τις βρουν γρήγορα και με ακρίβεια χωρίς να τις αγγίξουν.
1. 3 d σάρωση με δομημένο φως
Χρησιμοποιώντας υψηλό - δομημένες ακριβεία σαρωτών φωτός (όπως το XTOM-5M) για να λάβετε δεδομένα σύννεφων σημείων από διαφορετικές γωνίες, να το συγκρίνετε με το αρχικό μοντέλο CAD για να δημιουργήσετε χρωματογραφήματα και να δείξετε διαφορές μεγέθους οπτικά. Μια τρισδιάστατη σάρωση μιας συγκεκριμένης τοποθέτησης κινητήρα αυτοκινήτων έδειξε ότι το πάχος του τοπικού τοιχώματος ήταν 0,2mm πολύ παχύ κατά τη διάρκεια της εξέτασης. Το ποσοστό προκριματικών διαστάσεων αυξήθηκε από 85% σε 98%, αλλάζοντας το πάχος του στρώματος εκτύπωσης και τη δομή υποστήριξης.
2. Μέτρηση με ιχνηλάτη λέιζερ
Ο ιχνηλάτης λέιζερ μπορεί να βρει τη δυναμική ακρίβεια των τεράστιων εξαρτημάτων, όπως τα πλαίσια αεροπλάνων, μετρώντας τις χωρικές συντεταγμένες της μπάλας στόχου που αντικατοπτρίζεται. Ο ιχνηλάτης λέιζερ βρήκε μια παραμόρφωση 0,3 mm σε ένα δομικό τμήμα ενός διαστημικού σκάφους καθώς εκτυπώθηκε. Η παραμόρφωση διατηρήθηκε σε απόσταση 0,1 mm ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία του υποστρώματος και τη διαδρομή εκτύπωσης.
4, Αξιολόγηση μηχανικής απόδοσης: Έλεγχος απόδοσης από το εργαστήριο στο περιβάλλον υπηρεσίας
Οι τυποποιημένες δοκιμές πρέπει να χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των μηχανικών ιδιοτήτων των εξαρτημάτων εκτύπωσης μετάλλων, όπως η αντοχή σε εφελκυσμό, η ζωή κόπωσης και η σκληρότητα των επιπτώσεων. Οι δοκιμές εφελκυσμού και οι δοκιμές επιπτώσεων εξακολουθούν να είναι συνηθισμένοι τρόποι για να αξιολογηθούν τα πράγματα, αλλά στο - τεχνολογία δοκιμών situ μας δίνει έναν νέο τρόπο να εξετάσουμε την απόδοση.
1. Δοκιμή για αντοχή εφελκυσμού
Κάντε τα τυποποιημένα δείγματα που πληρούν το πρότυπο ASTM E8 και δοκιμάστε την αντοχή της απόδοσης, την αντοχή σε εφελκυσμό και την επιμήκυνση. Η δοκιμή εφελκυσμού ενός συγκεκριμένου εκτυπωμένου τμήματος αλουμινίου έδειξε ότι θα μπορούσε να χειριστεί 320MPa αντοχής εφελκυσμού και 18% της επιμήκυνσης, που χρειάζονται τα διαρθρωτικά μέρη της αεροπορίας.
2. Δοκιμή για κόπωση
Χρησιμοποιήστε μια μηχανή δοκιμής κόπωσης περιστροφής κάμψης για να δείτε πόσο μακρά μέρη διαρκούν όταν βρίσκονται κάτω από διαφορετικά φορτία. Η δοκιμή τάσης ενός τυπωμένου λεπτού από κράμα τιτανίου έδειξε ότι το όριο κόπωσης είναι 450MPa, το οποίο είναι 10% χαμηλότερο από το όριο για τυπικές σφυρήλατες λεπίδες. Για να γίνει το υλικό καλύτερο στο χειρισμό της κόπωσης, απαιτείται να απαλλαγούμε από εσωτερικές ατέλειες με καυτή θεραπεία με ισοστατική πίεση (HIP).
3. Τεχνολογία για δοκιμή in situ
Η προσέγγιση - situ situ εφελκυσμού SEM μπορεί να δει πώς οι ρωγμές ξεκινούν και εξαπλώνονται σε πραγματικό χρόνο καθώς το υλικό τεντώνεται. In situ Δοκιμή ενός νικελίου - βασισμένο σε κράμα τυπωμένο τμήμα έδειξε ότι οι ρωγμές τείνουν να ξεκινούν στην περιοχή που δεν είναι συγχωνευμένη. Με το πρόστιμο - ρύθμιση των ρυθμίσεων εκτύπωσης, ο αριθμός των αδιευκρίνιστων σφαλμάτων κόπηκε κατά 80%και η ζωή κόπωσης τριπλασιάστηκε.
5, χρησιμοποιώντας τεχνολογίες ανίχνευσης σε μια εφαρμογή σύντηξης για την κατασκευή ενός κλειστού ποιότητας - σύστημα ελέγχου βρόχου
Ο έλεγχος ποιότητας για τα μέρη εκτύπωσης μετάλλων πρέπει να συμβεί σε κάθε βήμα της διαδικασίας, από το σχεδιασμό έως την εκτύπωση έως την ανάρτηση - επεξεργασία. Για παράδειγμα, το σχέδιο δοκιμών για το θάλαμο καύσης ενός δεδομένου κινητήρα αεροπλάνου έχει ως εξής:
Πριν από την εκτύπωση, χρησιμοποιήστε έναν αναλυτή μεγέθους σωματιδίων σκόνης (όπως το Malvern Mastersizer 3000) για να μάθετε την κατανομή μεγέθους σωματιδίων σκόνης και βεβαιωθείτε ότι το D50 είναι μεταξύ 45 και 60 μm.
Εκτύπωση: Χρησιμοποιώντας το LUT για να παρακολουθείτε την κατάσταση της λιωμένης πισίνας σε πραγματικό χρόνο και να αλλάξετε την ισχύ του λέιζερ για να αποφύγετε την παρασκευή πορώδους.
Το Micro CT βρίσκει εσωτερικές ατέλειες, ο 3D σάρωσης ελέγχει τη γεωμετρική ακρίβεια και οι δοκιμές εφελκυσμού ελέγχουν τα μηχανικά χαρακτηριστικά μετά την εκτύπωση.
Πριν από την εξυπηρέτηση: κάντε μια δοκιμή διάβρωσης και ένα υψηλό - δοκιμή αντοχής θερμοκρασίας για να βεβαιωθείτε ότι τα μέρη θα λειτουργούν καλά σε ακραίες συνθήκες.