Kuidas läbi viia kvaliteedikontrolli pärast metallist 3D-printimist?

一, mittepurustav testimistehnoloogia: asjade väljastpoolt vaatamine, et leida sisemisi vigu
Peamine viis metallist 3D-printimise kvaliteedi kontrollimiseks on mittepurustav testimine (NDT), mis võib leida sisemisi vigu ilma esemete struktuuri mõjutamata. Erinevate tuvastamispõhimõtete põhjal saab kõige levinumad tehnoloogiad jagada nelja rühma:
1. Mikro-CT ehk tööstuslik kompuutertomograafia
Mikro-CT kasutab osade läbimiseks{0}}röntgenikiirgust ja andmete saamiseks mitme nurga alt. Pärast arvutiga rekonstrueerimist loob see kolmemõõtmelised tomograafilised kujutised, mis võivad mikromeetrise eraldusvõimega leida vigu. 450 kV röntgeniallikaga mikro-CT-süsteem suudab leida alumiiniumsulamist silindripea seest 0,02 mm läbimõõduga poorid ja mõõta näiteks poorsust ja pragude pikkust. Selle peamised eelised on:
Täismõõtmeline kontroll: võib osade kaupa korraga leida nii sisemisi vigu (nt praod ja poorid) kui ka väliseid geomeetrilisi kõrvalekaldeid (nt seina paksus ja deformatsioon).
Suure täpsusega kvantifitseerimine: 3D-rekonstrueerimise tehnoloogia suudab õigesti hinnata vigade suurust, asukohta ja levikutihedust.
Kontaktivaba{0}}töö: ärge kahjustage enam täppisosi.
2. Radiograafiline testimine (RT)
Vastavalt GB/T 35351 standardile "Metallmaterjalide mittepurustav katsetamine - Radiographic Testing" leiab radiograafiline testimine sisemisi vigu, vaadates muutusi selles, kuidas röntgen- või gammakiired läbivad osi. Näiteks titaanisulamist lennukiterade kontrollimisel võivad radiograafilised testid leida kihtidevahelisi mitte-fusiooniprobleeme ja mõõta tuvastamise tundlikkust pildikvaliteedi indikaatorite (IQI) abil. Sellel on mõned probleemid, näiteks:
Läbitungimisvõime piirang: suure-tihedusega materjalid, nagu volframisulamid, vajavad suure-energiaga kiirgusallikaid;
Kahe-dimensioonilise kujutise piirangud: kattuvad projektsioonid võivad varjata keeruliste struktuuriosade probleeme.
3. Testimine helilainete abil (UT)
Ultraheli testimisel kasutatakse viisi, kuidas kõrgsageduslikud{0}}helilained põrkavad tagasi ja liiguvad läbi osade, et leida pinnalähedasi-vigu, nagu praod ja kanded. Näiteks võib faasitud massiivi ultrahelitehnoloogia (PAUT) kiiresti leida ja pildistada vigu 316L roostevabast terasest valuvormides, kasutades mitmeelemendilisi sonde. Mõned selle omadused on järgmised:
Väga tundlik: võib leida mõne mikroni suuruseid pragusid;
Suunasõltuvus: sondi nurk tuleb seada täpselt detaili geomeetria jaoks sobivaks.
4. Laser Ultrasoniciga (LUT) testimine
LUT kasutab laserimpulsse, et panna pingelained osade pinnal liikuma, ja leiab vigu, vaadates, kuidas helilained neid läbivad. Nanyangi tehnikaülikooli meeskond ehitas laser-ultrahelisüsteemi, mis suudab 0,1 mm eraldusvõimega leida titaanisulamist osades pragusid 15 minutiga. See meetod on hea raskete kõverate osade leidmiseks Internetist.
2, pinna kvaliteedi kontrollimine, alates mikrostruktuurist kuni makroskoopilise kujuni
Metallist 3D-prinditud toodete pinnakvaliteedil on otsene mõju nende vastupidavusele ja korrosioonikindlusele. Pinnakontrolli käigus tuleks kontrollida järgmisi mõõtmeid:
1. Pinna kareduse mõõtmine
Detaili pinnaprofiili aritmeetilise keskmise hälbe (Ra) leidmiseks kasutage pinnakareduse mõõtjat nagu MarSurfi seeria. Näiteks SLM-meetodil valmistatud Ti6Al4V titaanisulamist osade pinna Ra väärtus on tavaliselt vahemikus 6–10 μm. Lennundusstandardite täitmiseks tuleb seda väärtust elektrolüütilise poleerimise abil vähendada alla 0,8 μm.
2. Mikrostruktuuri analüüs
Kasutage skaneerivat elektronmikroskoopiat (SEM), et vaadata osade terastruktuuri, faasi koostist ja defektide morfoloogiat. Kuum isostaatiline pressimine (HIP) võib muuta alumiiniumisulamist esemete kuju ja SEM-fotod võivad seda näidata.
3. Keemilise koostise testimine
Tükkides sisalduvate kemikaalide väljaselgitamiseks kasutage röntgenfluorestsentsspektromeetrit (XRF) või induktiivsidestatud plasma massispektromeetrit (ICP-MS). Näiteks Cr-, Co-, W- ja muude elementide sisalduse hälbe kontrollimine nikli{3}}põhistes kõrgtemperatuursetes-sulamites, mis on 3D-prinditud, et tagada nende vastavus ASTM F3001 standardile.
3, mehaanilise jõudluse testimine: kontrollige, kui palju kaaluosad mahutavad
Oluline on kontrollida metallist 3D-prinditud objektide mehaanilisi omadusi, et veenduda nende vastavuses:
1. Katsetage tõmbetugevust
GB/T 228.1 standard ütleb, et osade tõmbetugevuse (Rm), voolavuspiiri (Rp0,2) ja pikenemise (A) kontrollimiseks tuleb kasutada universaalset testimismasinat. Näiteks SLM-meetodil valmistatud 17-4PH roostevabast terasest osade Rm peab olema 1000 MPa või suurem.
2. Väsimuse test
Kasutage pöördpainutusväsimuse testimismasinat, näiteks R-R-testimismasinat, et näha, kui kaua osad kestavad, kui need on tsüklilise koormuse all. Näiteks peavad lennukikinnitused läbima 10 koormustesti tsüklit ja pragude levimiskiirus peab olema väiksem kui 1 × 10⁻⁶ mm tsükli kohta.
3. Kõvaduse testimine
Saate kasutada Vickersi kõvaduse testijat (HV) või Rockwelli kõvaduse testijat (HRC), et teada saada, kui kõva on esemete pind. Näiteks vajavad turbiini labad Inconel 718-st valmistatud tükke, mille HV väärtus on DMLS-tehnoloogiaga trükituna 450–500.
4, Tööstuspraktika: standardimise ja intelligentsuse suundumused
1. Riikliku standardisüsteemi ülesehitamine
Kolm riiklikku 3D-printimise standardit (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 ja GB/T 45667-2025), mis jõustusid 2025. aasta septembris, annavad tööstusele ühe võimaluse kvaliteedi hindamiseks. Näiteks GB/T 45675 ütleb, kuidas hinnata SLM-osade pinnakaredust ja nõuab, et Ra väärtuse tuvastamise korratavusviga oleks väiksem või võrdne 5%.
2. Nutikate avastamistehnoloogiate kasutamine
Masinõppe ja tehisintellekti kasutamine muudab tuvastamise tõhusamaks. Näiteks lõi Nanyangi tehnikaülikool optilise kujutise-põhise kristallide orientatsiooni analüüsisüsteemi, mis suudab titaanisulamitest osade mikrostruktuuri hindamise lõpule viia vaid 15 minutiga ja maksab vaid 1/10 SEM-meetodist.
3. Kogu protsessi kvaliteedikontroll
Juhtivad ettevõtted on loonud suletud ahela{0}}süsteemi "kujundusprintimise testimise tagasiside jaoks". Näiteks on GE Aviation lisanud oma SLM-seadmetele kohapealse seiresüsteemi. See võimaldab neil muuta laseri intensiivsust ja skaneerimiskiirust reaalajas, mis on alandanud komponentide rikete määra 8%-lt alla 0,5%-le.