كيفية إجراء فحص الجودة بعد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد؟

一،-تقنية الاختبار غير المدمرة: النظر إلى الأشياء من الخارج للعثور على العيوب الداخلية
الطريقة الرئيسية للتحقق من جودة الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد هي عن طريق-الاختبار غير المدمر (NDT)، والذي يمكنه العثور على العيوب الداخلية دون التأثير على بنية العناصر. واستنادا إلى مبادئ الكشف المتميزة، يمكن وضع التقنيات الأكثر شيوعا في أربع مجموعات:
1. التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير المقطعي الصناعي
يستخدم التصوير المقطعي المحوسب -الأشعة السينية لتمرير الأجزاء والحصول على البيانات من زوايا متعددة. وبعد إعادة بنائها بواسطة الكمبيوتر، يتم إنشاء صور مقطعية ثلاثية الأبعاد-يمكنها اكتشاف العيوب بدقة ميكرومتر. يمكن لنظام Micro CT المزود بمصدر أشعة X- بقدرة 450 كيلو فولت العثور على مسام يبلغ قطرها 0.02 مم داخل رأس الأسطوانة المصنوع من سبائك الألومنيوم وقياس أشياء مثل المسامية وطول الشقوق. فوائده الرئيسية هي:
فحص كامل الأبعاد: يمكن العثور على العيوب الداخلية (مثل الشقوق والمسام) والانحرافات الهندسية الخارجية (مثل سمك الجدار والتشوه) في الأجزاء في نفس الوقت.
القياس الكمي بدقة عالية: يمكن لتقنية إعادة البناء ثلاثية الأبعاد تقدير حجم العيوب وموقعها وكثافة توزيعها بشكل صحيح.
عملية بدون -تلامس: لا تلحق الضرر بالأجزاء الدقيقة مرة أخرى.
2. الاختبار الشعاعي (RT)
وفقًا لمعيار GB/T 35351 الخاص بـ "الاختبار غير المدمر للمواد المعدنية - الاختبار الإشعاعي"، يكتشف اختبار التصوير الشعاعي العيوب الداخلية من خلال النظر في التغييرات في كيفية مرور الأشعة السينية أو أشعة جاما عبر الأجزاء. على سبيل المثال، أثناء فحص شفرات الطيران المصنوعة من سبائك التيتانيوم، يمكن للاختبار الشعاعي العثور على مشاكل عدم الاندماج في الطبقات البينية وقياس حساسية الكشف باستخدام مؤشرات جودة الصورة (IQI). بها بعض المشاكل مثل:
محدودية إمكانية الاختراق: تحتاج المواد عالية الكثافة-، مثل سبائك التنغستن، إلى مصادر إشعاع طاقة عالية-؛
حدود التصوير ثنائي الأبعاد-: يمكن أن يؤدي تداخل الإسقاطات إلى إخفاء المشكلات في الأجزاء الهيكلية المعقدة.
3. الاختبار باستخدام الموجات الصوتية (UT)
يستخدم اختبار الموجات فوق الصوتية الطريقة-التي ترتد بها الموجات الصوتية عالية التردد وتنتقل عبر الأجزاء للعثور على-عيوب السطح القريبة مثل الشقوق والشوائب. على سبيل المثال، قد تعمل تقنية الموجات فوق الصوتية (PAUT) على اكتشاف العيوب وتصويرها بسرعة في قوالب الفولاذ المقاوم للصدأ 316L باستخدام مجسات متعددة -العناصر. بعض سماته هي:
حساسة للغاية: يمكن العثور على شقوق صغيرة تصل إلى بضعة ميكرونات؛
الاعتماد الاتجاهي: يجب ضبط زاوية المسبار بشكل مناسب تمامًا لهندسة الجزء.
4. الاختبار باستخدام الموجات فوق الصوتية بالليزر (LUT)
يستخدم LUT نبضات الليزر لجعل موجات الضغط تتحرك على سطح الأجزاء ويكتشف العيوب من خلال النظر في كيفية تحرك الموجات الصوتية من خلالها. قام فريق جامعة نانيانغ التكنولوجية ببناء نظام ليزر بالموجات فوق الصوتية يمكنه اكتشاف الشقوق في أجزاء سبائك التيتانيوم في 15 دقيقة بدقة 0.1 ملم. هذه الطريقة جيدة للعثور على الأجزاء المنحنية الصعبة عبر الإنترنت.
2، التحقق من جودة السطح، من البنية المجهرية إلى الشكل العياني
إن جودة سطح المنتجات المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد لها تأثير مباشر على مدة استمرارها ومدى مقاومتها للتآكل. يجب التحقق من الأبعاد التالية أثناء فحص السطح:
1. قياس خشونة السطح
للعثور على متوسط ​​الانحراف الحسابي (Ra) لملف سطح الجزء، استخدم مقياس خشونة السطح مثل سلسلة MarSurf. على سبيل المثال، تتراوح قيمة Ra السطحية لأجزاء سبائك التيتانيوم Ti6Al4V المصنوعة بطريقة SLM عادة بين 6 و10 ميكرومتر. وللوفاء بمعايير الطيران، يجب تخفيض هذه القيمة إلى أقل من 0.8 ميكرومتر باستخدام التلميع الكهربائي.
2. تحليل البنية المجهرية
استخدم المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لإلقاء نظرة على بنية الحبوب للأجزاء، وتكوين الطور، وتشكل الخلل. الضغط المتوازن الساخن (HIP) يمكن أن يغير شكل أجسام سبائك الألومنيوم، ويمكن أن توضح صور SEM ذلك.
3. اختبار التركيب الكيميائي
للتعرف على المواد الكيميائية الموجودة في القطع، استخدم -مقياس طيف الأشعة السينية (XRF) أو مطياف كتلة البلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS). على سبيل المثال، التحقق من انحراف محتوى Cr وCo وW والعناصر الأخرى في السبائك ذات درجة الحرارة العالية- القائمة على النيكل والتي تمت طباعتها بتقنية ثلاثية الأبعاد للتأكد من أنها تلبي معيار ASTM F3001.
3 ، اختبار الأداء الميكانيكي: التحقق من مقدار الوزن الذي يمكن أن تتحمله الأجزاء
من المهم التحقق من الصفات الميكانيكية للأشياء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد للتأكد من أنها على قدم المساواة:
1. اختبار قوة الشد
ينص معيار GB/T 228.1 على استخدام آلة اختبار عالمية لفحص قوة شد الأجزاء (Rm)، وقوة الخضوع (Rp0.2)، والاستطالة (A). على سبيل المثال، يجب أن يكون Rm لأجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4PH المصنوعة بطريقة SLM 1000MPa أو أعلى.
2. اختبار التعب
استخدم آلة اختبار كلال الانحناء الدوارة، مثل آلة اختبار R-R، لمعرفة المدة التي تدوم فيها الأجزاء عندما تكون تحت الضغط الدوري. على سبيل المثال، تحتاج مثبتات الطيران إلى المرور عبر 10 دورات من اختبار الحمل، ويجب أن يكون معدل انتشار الشقوق أقل من 1 × 10⁻⁶ مم/دورة.
3. اختبار الصلابة
يمكنك استخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز (HV) أو جهاز اختبار صلابة روكويل (HRC) لمعرفة مدى صلابة سطح العناصر. على سبيل المثال، تحتاج شفرات التوربينات إلى قطع مصنوعة من مادة Inconel 718 ذات قيمة جهد عالي تبلغ 450-500 عند طباعتها بتقنية DMLS.
4، ممارسة الصناعة: اتجاهات التقييس والاستخبارات
1. بناء نظام وطني موحد
المعايير الوطنية الثلاثة للطباعة ثلاثية الأبعاد (GB/T 35351-2025، GB/T 45675-2025، وGB/T 45667-2025) التي دخلت حيز التنفيذ في سبتمبر 2025 تمنح الصناعة طريقة واحدة للحكم على الجودة. على سبيل المثال، يوضح GB/T 45675 كيفية تقييم خشونة السطح لأجزاء SLM ويتطلب أن يكون خطأ التكرار لاكتشاف قيمة Ra أقل من أو يساوي 5%.
2. استخدام تقنيات الكشف الذكية
إن استخدام التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي يجعل الكشف أكثر كفاءة. على سبيل المثال، أنشأت جامعة نانيانغ التكنولوجية نظامًا لتحليل الاتجاه البلوري يعتمد على التصوير البصري- ويمكنه إنهاء تقييم البنية المجهرية لأجزاء سبائك التيتانيوم في 15 دقيقة فقط ويكلف 1/10 فقط من طريقة SEM.
3. مراقبة الجودة للعملية برمتها
أنشأت الشركات الرائدة نظامًا مغلقًا-ل"تصميم وطباعة تعليقات الاختبار". على سبيل المثال، قامت شركة GE Aviation بإضافة-نظام مراقبة في الموقع إلى معدات SLM الخاصة بها. ويتيح لهم ذلك تغيير كثافة الليزر وسرعة المسح في الوقت الفعلي، مما أدى إلى خفض معدل فشل المكونات من 8% إلى أقل من 0.5%.