금속 인쇄 부품의 품질 검사 방법은 무엇입니까?

一, 미세 구조 특성화 : 물질 속성의 '유전자 코드'를 밝혀냅니다.
금속 인쇄 성분의 거시적 기계적 특성은 입자 크기, 방향 및 위상 조성을 포함한 미세 구조에 의해 직접 영향을받습니다. 주사 전자 현미경 (SEM) 및 전자 후방 산란 회절 (EBSD)은 전통적인 탐지 방법이지만 높은 비용과 긴 처리 시간을 포함한 문제가 있습니다. 최근 몇 년 동안 광학 이미징 및 기계 학습 기술의 조합은 미세 구조를 신속하게 분석하는 새로운 방법을 열었습니다.
1. 기계 학습 및 광학 이미징
싱가포르 Nanyang Technological University의 사람들은 광학 카메라, 램프 및 랩톱을 사용하는 저렴한 감지 시스템을 고안했습니다. 화학 에칭은 금속 표면의 미세 구조를 보여주고, 기계 학습 알고리즘은 "결정 방향 맵"을 생성하기 위해 별개의 결정 표면에서 반사 된 빛의 패턴을 살펴 봅니다. 이 방법은 15 분 안에 검사를 수행 할 수 있으며 일반적인 EBSD의 1/40에 불과합니다. 터빈 블레이드 및 항공 지원과 같은 중요한 부품을 빠르게 확인하는 데 좋습니다.
2. 금속성 현미경의 분석
인쇄 된 부분의 금속 샘플을 만든 후에는 금속성 현미경을 사용하여 미세 구조를 살펴보십시오. 예를 들어, 티타늄 합금으로 만든 인쇄 품목은 일관된 + 이중 위상 구조를 가져야합니다. 거친 마르텐 사이트 또는 층 구조가 보이면 열처리에 문제가 있음을 의미합니다. 특정 항공기 엔진 블레이드 프로젝트의 경우, 금속계 연구에 따르면 일부 장소는 평소가 아닌 굵은 곡물이있는 것으로 나타났습니다. 레이저 전력 및 스캐닝 속도를 변경함으로써 입자 크기는 50 μm 이내에 유지되었다.
3. x - 광선 회절 (XRD)
XRD는 정확한 방식으로 위상 구성 및 인쇄 부품의 잔류 응력을 측정 할 수 있습니다. 예를 들어, 니켈 - 기반 높은 - 온도 합금으로 제작 된 인쇄 부품의 '위상의 부피 백분율은 고온에서의 강도에 직접적인 영향을 미칩니다. XRD는 자신의 존재를 안정적으로 측정 할 수 있습니다. 또한 잔류 응력을 감지하면 사용 중에 응력이 방출 될 때 부품이 구부러 지거나 균열되는 것을 막는 데 도움이됩니다.
2, 내부 결함 감지 : "블랙 박스"내부에서 볼 수있는 방법
금속 인쇄 부품이 실패하는 주된 이유는 이러한 모공, 균열 및 융합 부족과 같은 본질적인 결함이 있기 때문입니다. 초음파 테스트 및 방사선 테스트는 복잡한 기하학적 부품을 찾는 데 어려움이있는 두 가지 전통적인 비 - 파괴적인 테스트 방법입니다. Micro CT 및 Water Immersion Ultrasonic Scanning Microscope (SAM)는이 도전을 해결하기위한 매우 중요한 도구가되었습니다.
1. 마이크로 CT (Micro CT)
Micro CT는 x - 광선을 사용하여 부품을 통과하고 투영 데이터를 수집하여 3 개의 - 치수 모델을 만듭니다. 이 모델은 길이가 10 μm 이상인 균열과 5 μm 이상의 구멍을 찾을 수 있습니다. 의료 임플란트를 만드는 사업은 마이크로 CT를 사용하여 티타늄 합금 고관절 컵을 찾았으며 내부 흐름 경로가 남은 가루에 의해 차단 된 것을 발견했습니다. 미세 - 인쇄 설정을 조정하면 차단 속도가 12%에서 0.5%로 떨어졌습니다. 마이크로 CT는 벽 두께와 같은 기하학적 요인과 5 μm의 정확도로 얼마나 많은 부품이 모양을 바꾸는지를 평가할 수 있습니다.
2. 몰입 초음파 기술을 사용한 스캐닝 현미경 (SAM)
SAM은 높은 - 주파수 초음파 변속기 (5MHz - 70MHz)를 사용하여 모든 방향으로 모든 부분을 스캔하고 결함 인터페이스에서 초음파 파의 반사 신호를 보면 고해상도 이미지를 만듭니다. 3D 인쇄 레이더 부분을 검사하는 동안 Sam은 12mm 깊이와 0.3mm 폭의 내부 균열을 발견했습니다. 전통적인 초음파 테스트는 표면에 가까운 결함 만 찾을 수 있습니다.
3. 레이저 초음파 테스트 (LUT)
LUT는 레이저 펄스를 사용하여 초음파 파를 움직이게하며 센서에서 튀어 나오는 신호를 선택하여 결함을 찾습니다. 이 접근법은 커플 링 에이전트가 필요하지 않으며 곡선 조각을 찾는 데 효과적입니다. 항공 엔진 연료 노즐을위한 프로젝트는 LUT 감지를 사용하여 내부 냉각 채널에서 0.5mm 마이크로 균열을 발견했습니다. 감지 정확도는 0.1mm입니다.
3, 기하학적 정확도 점검 : 디지털 모델과 물리적 항목이 동일한지 확인
금속 인쇄 부품의 기하학적 정밀도는 그들이 얼마나 잘 맞는 지, 얼마나 잘 작동하는지에 직접적인 영향을 미칩니다. 표준 좌표 측정기 (CMM)는 복잡한 표면을 찾는 데별로 잘하지는 않지만 3D 스캐닝 기술은 손을 대지 않고 빠르고 정확하게 찾을 수 있습니다.
1. 3 d 구조화 된 빛으로 스캔
높은 - 정밀 구조화 된 라이트 스캐너 (XTOM-5M과 같은)를 사용하여 다른 각도에서 포인트 클라우드 데이터를 얻고 원래 CAD 모델과 비교하여 크로마토 그램을 만들고 크기 차이를 시각적으로 보여줍니다. 특정 자동차 엔진 장착의 3D 스캔은 검사 중에 국소 벽 두께가 0.2mm 두께로 나타났습니다. 인쇄층의 두께와지지 구조를 변경함으로써 치수 적격 비율은 85%에서 98%로 증가했습니다.
2. 레이저 추적기로 측정
레이저 추적기는 반사 된 대상 볼의 공간 좌표를 측정하여 비행기 프레임과 같은 거대한 부품의 동적 정확도를 찾을 수 있습니다. 레이저 트래커는 우주선의 구조적 부분에서 인쇄 될 때 0.3mm 왜곡을 발견했습니다. 기판의 온도와 인쇄 경로를 조정함으로써 왜곡을 0.1mm 이내에 유지시켰다.
4, 기계적 성능 평가 : 실험실에서 서비스 환경으로의 성능 점검
표준화 된 테스트는 인장 강도, 피로 수명 및 충격 강인함과 같은 금속 인쇄 부품의 기계적 품질을 확인하기 위해 사용해야합니다. 인장 테스트 및 충격 테스트는 여전히 사물을 평가하는 일반적인 방법이지만 - 현장 테스트 기술은 성능을 볼 수있는 새로운 방법을 제공합니다.
1. 인장 강도를 테스트하십시오
ASTM E8 표준을 충족하는 표준 샘플을 만들고 항복 강도, 인장 강도 및 신장을 테스트하십시오. 특정 알루미늄 합금 인쇄 부분의 인장 테스트는 320MPA의 인장 강도와 18%의 신장을 처리 할 수 ​​있음을 나타냅니다. 이는 항공 구조 부품에 필요한 것입니다.
2. 피로 테스트
회전 굽힘 피로 테스트 머신을 사용하여 다른 하중에있을 때 얼마나 긴 부품이 지속되는지 확인하십시오. 티타늄 합금 인쇄 블레이드의 응력 테스트는 피로 한계가 450mpa임을 나타내 었으며, 이는 일반적인 단조 블레이드의 한계보다 10% 낮습니다. 피로 처리에 더 나은 재료를 만들려면 HIP (Hot Isostatic Pressing) 치료를 통해 내부 결함을 제거해야합니다.
3. 현장 테스트 기술
in - 현장 인장 SEM 조합 접근법은 재료가 늘어날 때 균열이 실시간으로 시작되는 방법을 볼 수 있습니다. 니켈 - 기반 합금 인쇄 부분의 현장 테스트는 융합되지 않은 영역에서 균열이 시작되는 경향이 있음을 보여주었습니다. 미세 - 인쇄 설정을 조정하면 끊임없는 결함의 수가 80%줄어들고 피로 수명은 3 배가되었습니다.
5, 퓨전 응용 프로그램에서 탐지 기술을 사용하여 품질 폐쇄 된 - 루프 제어 시스템을 구성합니다.
금속 인쇄 부품에 대한 품질 점검은 프로세스의 모든 단계에서 설계에서 인쇄, Post - 처리에 이르기까지 발생해야합니다. 예를 들어, 주어진 비행기 엔진의 연소실 테스트 계획은 다음과 같습니다.
인쇄하기 전에 분말 입자 크기 분석기 (예 : Malvern Mastersizer 3000)를 사용하여 분말 입자 크기 분포를 찾아 D50이 45 내지 60 μm인지 확인하십시오.
인쇄 : LUT를 사용하여 녹은 풀의 상태를 실시간으로 주시하고 다공성을 피하기 위해 레이저 전원을 변경합니다.
Micro CT는 내부 결함, 3D 스캐닝 검사 기하학적 정확도 및 인장 테스트를 인쇄 후 기계적 특성을 검사합니다.
서비스 전 : 부식 테스트와 높은 - 온도 내구성 테스트를 수행하여 부품이 극한 조건에서 잘 작동하는지 확인하십시오.