Cum se efectuează inspecția calității după imprimarea 3D pe metal?

一, Tehnologie de testare non-distructivă: priviți lucrurile din exterior pentru a găsi defecte interne
Principala modalitate de a verifica calitatea imprimării 3D din metal este prin testarea ne-distructivă (NDT), care poate găsi defecte interne fără a afecta structura articolelor. Pe baza unor principii distincte de detectare, cele mai comune tehnologii pot fi împărțite în patru grupe:
1. Micro CT sau tomografie computerizată industrială
Micro CT utilizează raze X-pentru a parcurge piese și pentru a obține date din mai multe unghiuri. După ce a fost reconstruit de un computer, acesta creează imagini tomografice tri-dimensionale care pot găsi defecte cu o rezoluție de micrometri. Un sistem Micro CT cu o sursă de raze X de 450 kV-poate găsi pori cu un diametru de 0,02 mm în interiorul chiulasei din aliaj de aluminiu și poate măsura lucruri precum porozitatea și lungimea fisurilor. Principalele sale beneficii sunt:
Inspecție dimensională completă: poate găsi atât defecte interioare (cum ar fi fisuri și pori), cât și aberații geometrice exterioare (cum ar fi grosimea peretelui și deformarea) în părți în același timp.
Cuantificare cu precizie ridicată: tehnologia de reconstrucție 3D poate estima corect dimensiunea, locația și densitatea de distribuție a defectelor.
Operațiune fără-contact: nu deteriorați din nou piesele de precizie.
2. Testare radiografică (RT)
Conform standardului GB/T 35351 pentru „Testarea nedistructivă a materialelor metalice - Testarea radiografică, testarea radiografică găsește defecte interne analizând modificările modului în care razele X-sau razele gamma trec prin părți. De exemplu, în timpul verificării lamelor de aviație din aliaj de titan, testele radiografice pot identifica probleme de non--fuziune interstrat și pot măsura sensibilitatea de detecție folosind indicatori de calitate a imaginii (IQI). Are unele probleme, cum ar fi:
Limitarea capacității de penetrare: materialele de-densitate mare, cum ar fi aliajele de wolfram, au nevoie de surse de radiații de-energie ridicată;
Limitări ale imaginilor bi-dimensionale: proiecțiile suprapuse pot ascunde probleme în părțile structurale complicate.
3. Testare folosind unde sonore (UT)
Testarea cu ultrasunete folosește modul în care undele sonore de-înaltă frecvență revin și călătoresc prin părți pentru a găsi defecte de aproape-suprafață, cum ar fi fisuri și incluziuni. De exemplu, tehnologia ultrasonică phased array (PAUT) poate găsi și fotografia rapid defecte în matrițele din oțel inoxidabil 316L folosind sonde cu mai multe-element. Unele dintre trăsăturile sale sunt:
Foarte sensibil: poate găsi fisuri mici de câțiva microni;
Dependență direcțională: unghiul sondei trebuie setat exact pentru geometria piesei.
4. Testarea cu laser cu ultrasunete (LUT)
LUT folosește impulsuri laser pentru a face undele de stres să se miște pe suprafața pieselor și găsește defecte uitându-se la modul în care undele sonore se mișcă prin ele. Echipa Nanyang Technological University a construit un sistem cu ultrasunete laser care poate găsi fisuri în piesele din aliaj de titan în 15 minute, cu o rezoluție de 0,1 mm. Această metodă este bună pentru a găsi online piese curbe dificile.
2, Verificarea calității suprafeței, de la microstructură până la forma macroscopică
Calitatea suprafeței produselor metalice imprimate 3D are un impact direct asupra duratei lor și cât de bine rezistă la coroziune. Următoarele dimensiuni trebuie verificate în timpul inspecției suprafeței:
1. Măsurarea rugozității suprafeței
Pentru a găsi abaterea medie aritmetică (Ra) a profilului de suprafață al piesei, utilizați un contor de rugozitate a suprafeței ca seria MarSurf. De exemplu, valoarea Ra de suprafață a pieselor din aliaj de titan Ti6Al4V realizate prin metoda SLM este în mod normal între 6 și 10 μm. Pentru a îndeplini standardele aviatice, această valoare trebuie redusă la mai puțin de 0,8 μm folosind lustruire electrolitică.
2. Analiza microstructurii
Utilizați microscopia electronică cu scanare (SEM) pentru a analiza structura granulelor, compoziția de fază și morfologia defectului a pieselor. Presarea izostatică la cald (HIP) poate schimba forma obiectelor din aliaj de aluminiu, iar fotografiile SEM pot demonstra acest lucru.
3. Testarea machiajului chimic
Pentru a afla ce substanțe chimice sunt în bucăți, utilizați un spectrometru de fluorescență cu raze X-(XRF) sau un spectrometru de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS). De exemplu, verificarea abaterii conținutului de Cr, Co, W și alte elemente din aliajele de-nichel-la temperatură înaltă care au fost imprimate 3D pentru a se asigura că îndeplinesc standardul ASTM F3001.
3, Testarea performanței mecanice: verificarea câtă greutate pot reține piesele
Este important să verificați calitățile mecanice ale obiectelor metalice imprimate 3D pentru a vă asigura că sunt la egalitate:
1. Testarea rezistenței la tracțiune
Standardul GB/T 228.1 spune să folosiți o mașină de testare universală pentru a verifica rezistența la tracțiune (Rm) a pieselor, limita de curgere (Rp0.2) și alungirea (A). De exemplu, Rm a pieselor din oțel inoxidabil 17-4PH realizate prin metoda SLM trebuie să fie de 1000MPa sau mai mare.
2. Test de oboseală
Utilizați o mașină rotativă de testare a oboselii la îndoire, cum ar fi o mașină de testare R-R, pentru a vedea cât durează piesele atunci când sunt supuse unei solicitări ciclice. De exemplu, elementele de fixare pentru aviație trebuie să treacă prin 10 cicluri de testare a sarcinii, iar rata de propagare a fisurii trebuie să fie mai mică de 1 × 10⁻⁶ mm/ciclu.
3. Testarea durității
Puteți folosi un tester de duritate Vickers (HV) sau un tester de duritate Rockwell (HRC) pentru a afla cât de dură este suprafața articolelor. De exemplu, paletele turbinei au nevoie de piese din Inconel 718 care au o valoare HV de 450–500 atunci când sunt imprimate cu tehnologia DMLS.
4, Practica în industrie: tendințe în standardizare și inteligență
1. Construirea unui sistem standard național
Cele trei standarde naționale pentru imprimarea 3D (GB/T 35351-2025, GB/T 45675-2025 și GB/T 45667-2025) care au intrat în vigoare în septembrie 2025 oferă industriei o singură modalitate de a evalua calitatea. De exemplu, GB/T 45675 spune cum se evaluează rugozitatea suprafeței pieselor SLM și necesită ca eroarea de repetabilitate a detectării valorii Ra să fie mai mică sau egală cu 5%.
2. Utilizarea tehnologiilor de detectare inteligentă
Utilizarea învățării automate și a inteligenței artificiale face detectarea mai eficientă. De exemplu, Universitatea Tehnologică Nanyang a creat un sistem de analiză a orientării cristalelor bazat pe imagini optice-care poate finaliza evaluarea microstructurii pieselor din aliaj de titan în doar 15 minute și costă doar 1/10 din metoda SEM.
3. Controlul calității pentru întregul proces
Companiile de vârf au înființat un sistem-în buclă închisă pentru „feedback de testare a tipăririi designului”. De exemplu, GE Aviation a adăugat un sistem de monitorizare in-situ la echipamentul său SLM. Acest lucru le permite să modifice intensitatea laserului și viteza de scanare în timp real, ceea ce a redus rata de defecțiune a componentelor de la 8% la mai puțin de 0,5%.