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无损检测在增材制造技术中应用的研究进展

本文摘要:在传统的机械制造技术中,一般来说使用铸展开简单工件的生产,例如使用仪器铸或压力铸。

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在传统的机械制造技术中,一般来说使用铸展开简单工件的生产,例如使用仪器铸或压力铸。同时,随着切削和模具成形技术的发展,其产品早已很难加工或者早已不有可能生产出来。

因此,工业发展迫切需要现有技术的根本性改良或者新技术的经常出现,因而增材生产技术的经常出现之后具备最重要的意义。激光增材生产技术是增材生产技术中最不具代表性的一类,按照其成形原理分类,最具备代表性的是激光选区融化(SLM)和激光金属必要成型(LMDF)技术,激光选区熔融技术的原理如图1右图。1.增材生产当前,增材生产技术早已沦为工业生产中最有活力和前途的技术之一。

与传统的机械制造技术使用减材方式比起,增材生产技术具备周期短、无模具、柔性低、不不受材料和零件结构限制等一系列优点,在汽车、医疗、电子、军工、航天航空等领域获得了广泛应用。通过使用蜂窝、晶格或其它的简单结构,还可以优化工件的重量和功能参数及增加壁厚等。对于所有的新技术而言,质量掌控是一个十分关键的问题。

目前为止,对于增材生产技术质量掌控问题的研究还过于了解,而可用检测是提升增材生产质量掌控水平的关键技术。本文对增材生产过程中的缺失类型展开了总结,认为了增材生产过程中的可用检测技术市场需求,通过总结各种可用检测技术的优缺点得出结论了激光成像技术的应用于潜力。

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2.增材生产技术的缺失类型典型的增材生产工件如图2右图。增材生产按工艺过程可以分成原料、制取过程中、制取已完成后和服役过程四个阶段,每个阶段中都有可能不存在有所不同类型的缺失,必须检测的内容也不尽相同。原料中必须检测的主要内容还包括粉末尺寸、颗粒形状和形态、物理化学性质和材料供应等,制取过程中主要的检测内容为形变状态、熔融状态、材料性能、零件变形、孔隙、瓦解形变(避免外力或不均匀分布的温度场等起到后仍回到物体内的自相平衡的内应力)、过熔深度和融合质量,制取已完成后主要的检测对象为几何形状偏差、瓦解形变、产品各向异性、裂纹、气泡、夹杂着、表面缺失、孔簇、映射较深的缺失和孔隙率(指块状材料中孔隙体积与材料在大自然状态下总体积的百分比),服役过程中构成的缺失主要有表面缺失、裂纹和变形。激光增材生产中几种典型的缺失如图3右图。

其中,裂纹、气孔和孔簇等倒数缺失尤为危险性,这些缺失一般来说不存在于大部分工件中。相对于传统的切削、铸或模制零部件来说,增材生产工件的引人注目特点之一是其孔隙率更高。

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孔隙率的减少可能会减少零件的强度,局部的孔簇不会造成服役中裂纹的构成,而微孔的不存在一般来说要求了增材生产工件的动态性能(如疲惫)。同时,由于部分区域的淬火引发局部金属偏析,造成在金属结晶过程中经常出现特定的形变突发事件状态。较高的瓦解形变不会造成变形、几何尺寸变化和微裂纹的构成,因此形变状态是增材生产过程中重点检测的内容。


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