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增材制造技术:如何提高产品质量的一致性和可靠性——后期需要注意的事项
发布:kittyll   时间:2018/5/15 10:36:18   阅读:295 
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现在,增材制造技术已经从开始最简单的模型制造发展成可用于生产、组装一些关键领域内的重要零部件,可用于汽车、航空航天和医疗保健等高科技行业。

但是,制备出产品的质量一致性与可靠性问题在很大程度上延缓了该技术在其他传统制造业内的应用及推广。

对于任何一次的工业革命早期阶段来说,产品质量的一致性和可靠性一直都是非常重要的。今天,对于增材制造技术而言也不例外。原始设备制造商(OEM)需要极其肯定地知道,当他们采用相同的设计,相同的材料和相同的机器模型,在多个地点或多批次制造零部件时,他们能够获得相同的成品特性。

对于增材制造来说,产品的可靠性主要取决于人们所用的机器设备,材料以及强大的或足够成熟的运行程序来执行该过程。只有经过仔细考虑,才可以一次又一次的在增材制造领域内保证产品质量具有高度的一致性和可靠性。

本文主要基于一种利用激光烧结的金属粉末床熔合工艺,概述了一些必须实施的基本步骤,以确保产品/部件能够可靠地符合相关规范要求。
 
后期处理需要注意的事项

金属3D打印的后处理流程主要包括两项重要的操作:

1、回收使用的金属粉末和打印零部件的取出;

2、零部件的热处理和精加工操作。
 
粉末回收

根据最终应用所要求的具体特性,您可能会在别的增材制造工艺中重新使用到这些剩余的粉末。为了避免在加工阶段中混淆粉末状态,一般可以将粉末条件分为四组:

新粉末:从供应商处收到的实际原材料。

打印室内使用过的粉末:完成打印后立即从机器中取出来的粉末。

筛选后的粉末:从打印室中取出并经筛分除去结块和杂质后的粉末。

混合粉末:原粉和筛分后粉末的混合物。

如果您没有正确处理或存储粉末,并且没有张贴合适的标签,则很有可能会将其进行混淆。

如果有任何粉末混在一起,整个过程就会变得混乱,因为通常无法识别使用过的,过筛的,新粉末或混合的粉末。

粉末筛分有助于取出原材料中的大颗粒粉末和杂质。

所以,将上述四类粉末单独存储并妥善标记有助于保护在未来重新使用时免受污染或意外混淆等情况。
 
热处理

在从打印基板上移除打印完成的零部件之前,您必须对其进行热处理以消除其中可能存在的残余内应力。如果不进行此操作将可能导致产品发生部分变形。所以关键的一步是先进行热处理,再将其取出。

一般可以使用电火花加工(EDM)或金属锯切割操作将零部件从打印基板上移除,然后再使用手动工具移除掉打印零部件上多余的支撑材料。

一旦你取出了打印部件,真正的产品后期处理才正式开始。因为打印的部件可能没有达到你所需要的特性,所以,您可以根据预期应用对打印产品再进行其他一些热处理来达到所需要的性能。

根据每种金属合金的性能要求以及特定应用,可以对这些打印的金属零部件进行不同的热处理(HT)。例如,当将其应用于航空或医疗应用时,钛合金的热处理要求与其他应用要求是不同的。

最佳做法

热处理程序需要准确执行到位,每种金属合金材料的热处理循环条件都是不一样的,并且高度依赖于组件将要使用的实际环境条件等因素。因此,根据具体材料的具体要求,严格遵循指定的HT周期至关重要,这有助于确保最终组件质量具有高度的一致性和可靠性。
 
尺寸公差

接下来的步骤是确定您打印的部件的实际尺寸是否落在所要求的公差范围内。通过这一步,您可以将打印部件的尺寸与实际设计图进行比较以判断他们是否一致。

通过执行表面光洁度测量(并记录结果)可以检查零件的表面光洁度。记住,一定要分别检查打印部件的顶部,垂直和曲面的表面光洁度,因为所有这些区域的光洁度都会有所不同。
 
表面加工

可以通过采用一些表面加工的方法,例如研磨,抛光等操作来获得所需的表面光洁度。

因为这些后处理操作可能会以某种形式影响到最终产品的性能,所以,请务必记录所有执行的后处理步骤。
 
最终打印产品验收

一旦零部件打印并完成了后处理步骤,就需要进行一些相关测试以确定它是否具有合适的特性。

产品验收可以通过破坏性和非破坏性方法(无损检测)进行。破坏性方法包括拉伸、硬度、冲击、压缩、疲劳和金相测试等,而非破坏性方法包括计算机断层扫描技术(CT),超声波检测,射线照相检测,渗透检测和涡流检测等。

最佳做法

一般情况下,在对打印产品执行合格验收之前,最好能够先制定出一个明确的验收标准。

确保验收测试严格按照既定标准进行,并且,数据结果以指定格式记录存档。无损检测(NDE)技术可用于验证最终几何图形与初始设计图形的差距,此外,还可以有效评估零件中的缺陷等。数据的准确记录同样十分重要,因为它将成为实际零件生产的基础参考。

达到质量的统一意味着始终保持这一过程并长时间维持稳定。仔细阅读本文将帮助您更好的理解这一点以及更好的进行操作,从而实现最佳的生产流程。


译者:Vince
译自:qualitymag
 
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