成品分析
關(guān)注創(chuàng)建者：鐘昌南 創(chuàng)建時(shí)間：2015-07-09
成品分析的實(shí)例教程
要想打印出完美無缺的產(chǎn)品，工藝程序必須層層把關(guān)，下面小編為大家介紹一下影響金屬3D打印成品率的三大要素：原材料、工藝參數(shù)、熱應(yīng)力殘余。
原材料及耗材
金屬3D打印發(fā)生在一個(gè)充滿氬氣的成形倉中，這里氧氣含量低于100ppm，以確保在激光掃描時(shí)不產(chǎn)生氧化物。而且用于3D打印的金屬材料在純凈度、球型度、粒徑分布和含氧量等方面都有嚴(yán)格的要求。現(xiàn)在市面上常見的金屬材料有鈦合金、不銹鋼、鈷鉻合金、鎳基合金和鋁合金等。金屬基材的材質(zhì)及厚度也決定了打印成品的品質(zhì)及精度。增大基板厚度和提高基板溫度可顯著抑制造型物翹曲、提高造型物尺寸精度。
工藝參數(shù)對(duì)能量密度輸入的影響
每個(gè)最終的零件都是由一層層熔融而成，每熔融一層，平臺(tái)下降，新的粉末鋪滿此層重復(fù)上述過程。其真正的成型原理是激光將一定能量密度的能量輸入粉末層，使得所掃描的區(qū)域內(nèi)粉末達(dá)到熔融狀態(tài)，粉末接收到的能量密度與激光所輸入和燒結(jié)過程中所控制的參數(shù)有關(guān)，比如掃描速度，掃描間距，掃描功率，激光的能量在金屬粉末表面形成熔池，熔池影響周圍粉末成型效果。
激光會(huì)按照一定的規(guī)律和方向掃描到需要熔融的成型區(qū)域，根據(jù)不同材料合理地歸化掃描路徑。
展開 鍛后熱處理根據(jù)鋼錠熔煉分析結(jié)果，計(jì)算出Ac3的實(shí)際溫度，確定鍛后熱處理正火及回火溫度參數(shù)。采用三次過冷＋兩次正火＋一次回火，確保組織均勻、晶粒細(xì)化、應(yīng)力消除。鍛造成形過程如圖2 所示。
圖2 鍛造成形過程
性能熱處理
性能熱處理為調(diào)質(zhì)處理，利用FORGE 軟件提前進(jìn)行模擬熱處理，對(duì)熱處理預(yù)期效果進(jìn)行理論判定，利用便攜式光譜儀做產(chǎn)品本體表面成品分析，綜合考慮得出熱處理曲線見圖3。
圖3 性能熱處理曲線
統(tǒng)計(jì)結(jié)果
我方制造過程中嚴(yán)格執(zhí)行工藝，最終得出如下結(jié)果。
化學(xué)成分結(jié)果
熔煉分析及成品分析結(jié)果見表3，結(jié)果顯示熔煉分析及成品分析均符合產(chǎn)品技術(shù)要求，且主要合金元素在中上限，可保證產(chǎn)品熱處理后各項(xiàng)性能指標(biāo)。
表3 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ω%)
性能結(jié)果
機(jī)械性能檢測結(jié)果見表4，結(jié)果符合1.3 條性能要求，且強(qiáng)度均勻性較好，可保證產(chǎn)品各部位屈服強(qiáng)度不超過40MPa。
表4 機(jī)械性能
金相檢測結(jié)果
非金屬夾雜物檢測結(jié)果見表5。由表5 可知，我方原材料質(zhì)量較好，為產(chǎn)品良好的綜合性能奠定了基礎(chǔ)。晶粒度檢測結(jié)果為7.0 級(jí)，詳見圖4。
表5 非金屬夾雜物
圖4 晶粒度照片
無損檢測結(jié)果
超聲波探傷及磁粉探傷符合訂貨協(xié)議要求。
尺寸檢測結(jié)果
經(jīng)過共檢，所有尺寸均符合圖紙要求。
結(jié)束語
我公司通過對(duì)冶煉過程控制、鍛造過程控制、性能熱處理過程控制，證明生產(chǎn)工藝合理可行。300MW 汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件的成功開發(fā)，為客戶提供了合格的鍛件產(chǎn)品，也為我公司開發(fā)訂貨提供了技術(shù)支持。
——文章選自《鍛造與沖壓》2022年第13期
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成品分析員操作流程
展開 表2 取樣位置
圖1 取樣圖
調(diào)質(zhì)完畢，硬度合格后，截取S1 自檢應(yīng)力環(huán)做殘余應(yīng)力分析。殘余應(yīng)力合格后，在P2 軸向試樣區(qū)套取試棒，自檢軸向力學(xué)性能。在S1 切向自檢區(qū)，按試樣分布示意圖截取試樣，檢切向力學(xué)性能，同時(shí)做晶粒度分析。套取P2、P3 軸向試棒，做一拉一沖試驗(yàn)。
在P1 試樣區(qū)，按試樣分布示意圖截取試樣，分別做徑向拉伸、沖擊試驗(yàn)；截取431 ～438 試塊做落錘試驗(yàn)；截取441 ～446 試塊做斷裂韌性試驗(yàn)；截取351 試棒做H 含量分析及成品分析。
超聲檢測要求
飛輪體鍛件調(diào)制完畢，并經(jīng)粗加工后對(duì)鍛件進(jìn)行百分百的超聲檢測。超聲檢測結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T 1269-2014 中5.3 的要求，具體見表3。
表3 性能要求
制造工藝
飛輪體的制造工藝流程為：堿性電爐冶煉→精煉爐精煉→真空處理→大氣澆注→鍛造→預(yù)備熱處理→粗加工→超聲檢測→性能熱處理→取樣→力學(xué)性能檢驗(yàn)。
冶煉與鑄錠
原材料：原材料精選本廠優(yōu)質(zhì)返回廢鋼和優(yōu)質(zhì)生鐵。要求殘余元素滿足工藝要求，防止Sn、As、Bi、Sb 等元素超標(biāo)。
電爐粗煉鋼水：采用深度吹氧去P 技術(shù)，去除鋼水中的有害元素。鋼水出鋼前，嚴(yán)格控制電爐鋼水中P 的含量，保證P ≤0.007%。
鋼包精煉：使用硅鈣粉作為強(qiáng)脫氧劑和碳粉、硅鐵粉等弱脫氧劑搭配擴(kuò)散脫氧，保持還原氣氛，達(dá)到脫氧脫硫、去夾雜的目的。底吹A(chǔ)r 真空除氣時(shí)，確保控制有效真空度不大于67Pa，有效真空時(shí)間不小于20 分鐘，達(dá)到真空除氣的效果。吊包之前進(jìn)行軟攪拌，要求攪拌時(shí)間不小于10 分鐘。
澆注：采用大氣澆注方法，澆注過程采取保護(hù)澆注措施，嚴(yán)格按照工藝規(guī)定的脫模時(shí)間進(jìn)行脫模。
鍛造成形
應(yīng)用鍛造數(shù)值模擬軟件Forge 對(duì)飛輪體進(jìn)行鍛造鐓粗模擬分析，得到最佳的鍛造變形工藝參數(shù)。
展開 是將產(chǎn)品暴露在自然的或人工的環(huán)境條件下經(jīng)受其作用，以評(píng)價(jià)產(chǎn)品在實(shí)際使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存的環(huán)境條件下的性能，并分析研究環(huán)境因素的影響程度及其作用機(jī)理。通過使用各種環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備模擬氣候環(huán)境中的高溫、低溫、高溫高濕以及溫度變化等情況，加速反應(yīng)產(chǎn)品在使用環(huán)境中的狀況，來驗(yàn)證其是否達(dá)到在研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造中預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)，從而對(duì)產(chǎn)品整體進(jìn)行評(píng)估，以確定產(chǎn)品可靠性壽命。
可靠性測試 主要包括：老化試驗(yàn)、溫濕度試驗(yàn)、氣體腐蝕試驗(yàn)、機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)、機(jī)械沖擊試驗(yàn)、碰撞試驗(yàn)和跌落試驗(yàn)、防塵防水試驗(yàn)以及包裝壓力試驗(yàn)等多項(xiàng)環(huán)境可靠性實(shí)驗(yàn)
優(yōu)耐檢測是一家主要從事電子及電器產(chǎn)品安全（Safety）、電磁兼容（EMC）、有害物質(zhì)及成品的分析測試和認(rèn)證（RoHS）及無線電通訊認(rèn)證測試和代理的專業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)， TOP目前擁有相當(dāng)規(guī)模的Safety、EMC、R&TTE、ROHS等檢測的第三方檢測實(shí)驗(yàn)室。
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在eMMA 企業(yè)版中我們提供檢測規(guī)劃準(zhǔn)備，從零件到成品裝配全程深度分析。通過模塊功能可靈活組合多個(gè)組件用來創(chuàng)建高級(jí)虛擬裝配體、并實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)結(jié)果。在此環(huán)境下，eMMA Fusion可作為用戶的敏捷伙伴，隨時(shí)隨地分析測量數(shù)據(jù)，而配以企業(yè)版其它客戶端模塊則能提供更深入的擴(kuò)展功能。
分析成品設(shè)計(jì)中的薄壁部分、尖銳角度和細(xì)長特征等，確定它們是否會(huì)影響模具的制造和成品的質(zhì)量。
根據(jù)塑料材料的特性，檢查成品的肉厚度，以避免肉厚不均勻的情況產(chǎn)生成品翹曲變形、縮水痕跡及充填不足等問題，影響成品的質(zhì)量。
在P1 試樣區(qū)，按試樣分布示意圖截取試樣，分別做徑向拉伸、沖擊試驗(yàn)；截取431 ～438 試塊做落錘試驗(yàn)；截取441 ～446 試塊做斷裂韌性試驗(yàn)；截取351 試棒做H 含量分析及成品分析。
超聲檢測要求
飛輪體鍛件調(diào)制完畢，并經(jīng)粗加工后對(duì)鍛件進(jìn)行百分百的超聲檢測。超聲檢測結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T 1269-2014 中5.3 的要求，具體見表3。
化學(xué)成分結(jié)果
熔煉分析及成品分析結(jié)果見表3，結(jié)果顯示熔煉分析及成品分析均符合產(chǎn)品技術(shù)要求，且主要合金元素在中上限，可保證產(chǎn)品熱處理后各項(xiàng)性能指標(biāo)。
表3 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ω%)
性能結(jié)果
機(jī)械性能檢測結(jié)果見表4，結(jié)果符合1.3 條性能要求，且強(qiáng)度均勻性較好，可保證產(chǎn)品各部位屈服強(qiáng)度不超過40MPa。
表4 機(jī)械性能
金相檢測結(jié)果
非金屬夾雜物檢測結(jié)果見表5。
其功能非常強(qiáng)大，仿真手段豐富多樣，可 實(shí)現(xiàn)包括時(shí)域和頻域、數(shù)字與模擬、線性與非線性、噪聲等多種仿真分析手段，并可對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行成品率分析與優(yōu)化，從而大大提高了復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)效率，是非 常優(yōu)秀的微波電路、系統(tǒng)信號(hào)鏈路的設(shè)計(jì)工具。主要應(yīng)用于：射頻和微波電路的設(shè)計(jì)，通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，DSP設(shè)計(jì)和向量仿真。
圖十 優(yōu)化后產(chǎn)品的X-ray掃描結(jié)果與保壓階段體積收縮率結(jié)果
結(jié)果
新鷹精器藉由Moldex3D的模流分析預(yù)判成品可能發(fā)生的問題點(diǎn)，掌握熔膠流動(dòng)的狀況，判斷最佳澆口位置，并利用保壓壓力與段數(shù)設(shè)定，改善產(chǎn)品的唇面精度和外觀缺陷痕問題。也透過調(diào)整有效的保壓時(shí)間，減少產(chǎn)品的真空泡與增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，仿真與現(xiàn)場優(yōu)化相輔相成，事半功倍。
光刻膠的核心技術(shù)被日本和歐美企業(yè)所掌握，并且由于光刻膠的特殊性質(zhì)，市場潛在進(jìn)入者很難對(duì)成品進(jìn)行逆向分析，因此光刻膠產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)日本企業(yè)寡頭壟斷格局。世界主要光刻膠企業(yè)有日本JSR、東京應(yīng)化、信越化學(xué)，美國陶氏化學(xué)、韓國東進(jìn)世美等。
對(duì)于高分子材料及成品樣品的分析來說，主要以測試粉體、樹脂為主，日常測試的主要方法為熱壓法、溶劑溶解成膜法和KBr研磨壓片法。三種測試方法存在差異，當(dāng)然也會(huì)導(dǎo)致測試圖譜存在一定的差異，國高材分析測試中心通過實(shí)際應(yīng)用案例，探討不同方法之間的差異性，幫助各位在進(jìn)行材料分析制樣時(shí)提供一些思路。
光刻膠的核心技術(shù)被日本和歐美企業(yè)所掌握，并且由于光刻膠的特殊性質(zhì)，市場潛在進(jìn)入者很難對(duì)成品進(jìn)行逆向分析，因此光刻膠產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)日本企業(yè)寡頭壟斷格局。世界主要光刻膠企業(yè)有日本JSR、東京應(yīng)化、信越化學(xué)，美國陶氏化學(xué)、韓國東進(jìn)世美等。
要想打印出完美無缺的產(chǎn)品，工藝程序必須層層把關(guān)，下面小編為大家介紹一下影響金屬3D打印成品率的三大要素：原材料、工藝參數(shù)、熱應(yīng)力殘余。
原材料及耗材
