Quali sono i metodi di ispezione della qualità per i componenti della stampa metallica?

一, Caratterizzazione della microstruttura: scoprire il "codice genetico" degli attributi materiali.
Le proprietà meccaniche macroscopiche dei componenti della stampa metallica sono direttamente influenzate dalla loro microstruttura, tra cui dimensioni del grano, orientamento e composizione di fase. La microscopia elettronica a scansione (SEM) e la diffrazione di backscatter di elettroni (EBSD) sono metodi tradizionali per il rilevamento, tuttavia hanno problemi tra cui costi elevati e lunghi tempi di elaborazione. La combinazione di imaging ottico e tecnologia di apprendimento automatico negli ultimi anni ha aperto un nuovo modo per analizzare rapidamente le microstrutture.
1. Apprendimento automatico e imaging ottico
Un gruppo di persone della Nanyang Technological University di Singapore ha ideato un sistema di rilevamento economico che utilizza telecamere ottiche, lampade e laptop. L'incisione chimica rivela la microstruttura della superficie metallica e gli algoritmi di apprendimento automatico guardano i motivi realizzati dalla luce riflessa su distinte superfici cristalline per generare una "mappa dell'orientamento cristallino". Questo metodo può eseguire l'ispezione in 15 minuti e costa solo 1/40 di EBSD tipico. È buono per controllare rapidamente parti importanti come le lame di turbina e i supporti dell'aviazione.
2. Analisi di un microscopio metallografico
Dopo aver realizzato campioni metallogografici delle parti stampate, utilizzare un microscopio metallografico per guardare la loro microstruttura. Ad esempio, gli articoli stampati realizzati in lega di titanio dovrebbero avere una struttura a doppia fase coerente. Se vedi martensite grossolana o una struttura a strati, significa che c'era un problema con il trattamento termico. Per un determinato progetto di lama del motore aeronautico, la ricerca metallografica ha dimostrato che alcuni luoghi avevano cereali grossolani che non erano soliti. Modificando la potenza del laser e la velocità di scansione, la dimensione del grano è stata mantenuta entro 50 μm.
3. X - Ray Diffraction (xrd)
XRD può misurare la composizione di fase e lo stress residuo delle parti stampate in modo preciso. Ad esempio, la percentuale di volume della "fase nelle parti stampate fatte di nichel - basato su - La lega di temperatura influenza direttamente la loro forza ad alte temperature. XRD può misurare in modo affidabile la sua presenza. Inoltre, il rilevamento dello stress residuo aiuta a impedire la flessione o la crepa quando lo stress viene rilasciato durante l'uso.
2, rilevamento di difetti interni: un modo per vedere all'interno della "scatola nera"
I motivi principali per cui le parti di stampa metallica falliscono sono perché hanno difetti intrinseci di tali pori, fessure e mancanza di fusione. I test ad ultrasuoni e i test radiografici sono due metodi di test distruttivi non - tradizionali che hanno difficoltà a trovare parti geometriche complesse. Micro CT e il microscopio a scansione ad ultrasuoni di immersione in acqua (SAM) sono diventati strumenti molto importanti per risolvere questa sfida.
1. Micro CT (Micro CT)
Micro Ct impiega raggi x - per passare attraverso parti e raccogliere dati di proiezione per creare un modello dimensionale tre -. Questo modello può trovare fessure lunghe almeno 10 μm e pori larghi almeno 5 μm. Un'azienda che rende gli impianti medici impiegavano micro CT per trovare coppe articolari dell'anca in lega di titanio e ha scoperto che la via del flusso interno era bloccata dalla polvere rimanente. Con Fine - Sintonizzando le impostazioni di stampa, il tasso di blocco è sceso dal 12% allo 0,5%. Micro CT può anche valutare i fattori geometrici come lo spessore della parete e quanta parti cambiano forma con una precisione di 5 μm.
2. Microscopia a scansione mediante tecnologia ad ultrasuoni di immersione (SAM)
SAM scansiona tutte le parti in tutte le direzioni utilizzando un trasduttore ultrasonico ad alta frequenza - (5MHz - 70MHz) e produce immagini ad alta risoluzione osservando i segnali riflessi delle onde ultrasoniche all'interfaccia di guasto. Durante l'ispezione di una parte radar stampata in 3D, Sam ha trovato una fessura interna di 12 mm di profondità e larga 0,3 mm. I test ad ultrasuoni tradizionali possono trovare solo difetti vicini alla superficie.
3. Test ultrasonici laser (LUT)
Lut impiega impulsi laser per far muovere le onde ad ultrasuoni e trova difetti raccogliendo segnali che rimbalzano sui sensori. Questo approccio non ha bisogno di agenti di accoppiamento e funziona bene per trovare pezzi curvi. Un progetto per un ugello del carburante per motori per aviazione ha utilizzato il rilevamento LUT per trovare una micro crack da 0,5 mm nel canale di raffreddamento interno. L'accuratezza del rilevamento era di 0,1 mm.
3, Controllo dell'accuratezza geometrica: assicurarsi che i modelli digitali e gli oggetti fisici siano gli stessi
La precisione geometrica delle parti di stampa metallica ha un effetto diretto su come si adattano e su come funzionano bene. Le macchine di misurazione delle coordinate standard (CMM) non sono molto brave a trovare superfici complicate, ma le tecnologie di scansione 3D possono trovarle rapidamente e accuratamente senza toccarle.
1. 3 d Scansione con luce strutturata
Utilizzando gli scanner di luce strutturati di precisione - di precisione (come l'XTOM-5M) per ottenere dati di punti di punta da diversi angoli, confrontarli con il modello CAD originale per creare cromatogrammi e mostrare visivamente le differenze di dimensioni. Una scansione 3D di un certo montaggio del motore dell'auto ha mostrato che lo spessore della parete locale era di 0,2 mm troppo spesso durante l'esame. Il tasso di qualificazione dimensionale è salito dall'85% al ​​98% modificando lo spessore dello strato di stampa e la struttura di supporto.
2. Misurazione con un tracker laser
Il tracker laser può trovare l'accuratezza dinamica di parti enormi, come i telai degli aerei, misurando le coordinate spaziali della palla bersaglio che si riflette. Il tracker laser ha trovato una distorsione di 0,3 mm in una parte strutturale di un veicolo spaziale mentre veniva stampato. La distorsione è stata mantenuta entro 0,1 mm regolando la temperatura del substrato e il percorso di stampa.
4, Valutazione delle prestazioni meccaniche: verifica delle prestazioni dal laboratorio all'ambiente di servizio
I test standardizzati devono essere utilizzati per verificare le qualità meccaniche delle parti di stampa metallica, come resistenza alla trazione, vita a fatica e resistenza all'impatto. I test di trazione e i test di impatto sono ancora modi comuni per valutare le cose, ma in - La tecnologia di test in situ ci dà un nuovo modo di esaminare le prestazioni.
1. Test per resistenza alla trazione
Crea campioni standard che soddisfano lo standard ASTM E8 e testano la loro resistenza alla snervamento, resistenza alla trazione e allungamento. Il test di trazione di una certa parte stampata in lega di alluminio ha indicato che potrebbe gestire 320 MPA di resistenza alla trazione e il 18% dell'allungamento, che è ciò di cui hanno bisogno le parti strutturali dell'aviazione.
2. Test per la fatica
Utilizzare una macchina per il test di fatica di flessione rotazionale per vedere quanto durano le parti durano quando sono sotto carichi diversi. Lo stress test di una lama stampata in lega di titanio ha indicato che il suo limite di fatica è di 450 MPA, che è inferiore del 10% rispetto al limite per le lame forgiate tipiche. Per migliorare il materiale nella gestione dell'affaticamento, è necessario sbarazzarsi dei difetti interni mediante il trattamento di pressatura isostatica a caldo (HIP).
3. Tecnologia per i test in situ
L'approccio di combinazione di trazione di trazione in situ in - può vedere come le crepe iniziano e si diffondono in tempo reale man mano che il materiale viene allungato. Il test in situ di una parte stampata in lega basata su nichel - ha mostrato che le crepe tendono ad iniziare nell'area che non è fusa. Con Fine - Sintonizzando le impostazioni di stampa, il numero di difetti non utilizzati è stato tagliato dell'80%e la vita a fatica è stata triplicata.
5, utilizzando le tecnologie di rilevamento in un'applicazione di fusione per costruire un sistema di controllo del loop chiuso di qualità -
Il controllo di qualità per le parti di stampa metallica deve avvenire in ogni fase del processo, dalla progettazione alla stampa a pubblicare - elaborazione. Ad esempio, il piano di test per la camera di combustione di un determinato motore dell'aereo è il seguente:
Prima di stampare, utilizzare un analizzatore di dimensioni delle particelle di polvere (come il Malvern Masterszer 3000) per scoprire la distribuzione delle dimensioni delle particelle di polvere e assicurarsi che D50 sia compreso tra 45 e 60 μ m.
Stampa: usare LUT per tenere d'occhio lo stato del pool fuso in tempo reale e cambiare la potenza laser per evitare la porosità;
Micro CT trova difetti interni, controlli di scansione 3D Accuratezza geometrica e test di test di trazione Verifica caratteristiche meccaniche dopo la stampa.
Prima del servizio: eseguire un test di corrosione e un alto test di resistenza alla temperatura - per assicurarsi che le parti funzionino bene in condizioni estreme.