3D打印制品的無損檢測現(xiàn)狀與展望
時(shí)間：2016-07-13 16:05 來源：無損檢測NDT 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
3D打印技術(shù)的出現(xiàn)被認(rèn)為是21世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)領(lǐng)域中的一次跨時(shí)代的工藝技術(shù)革新，給現(xiàn)代社會(huì)帶來了巨大的沖擊和震撼。與傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)，即減材制造技術(shù)(如切削加工)及等材制造技術(shù)(如鍛造、鑄造、粉末冶金)相比，3D打印技術(shù)有許多無法比擬的優(yōu)勢。但是，3D打印制品也會(huì)出現(xiàn)很多缺陷，要想在不破壞制品的情況下控制其質(zhì)量，這個(gè)時(shí)候就該無損檢測大顯身手了。
3D打印制品在制備和使用過程中，某些缺陷的產(chǎn)生和擴(kuò)展是無法避免的。2000年，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室、英國伯明翰大學(xué)以及曼徹斯特大學(xué)分別在TC4及316L不銹鋼激光快速成形件內(nèi)部，觀察到了氣孔及融合不良缺陷。因此，對(duì)該技術(shù)制造出的零件表面及內(nèi)部質(zhì)量檢測和驗(yàn)收評(píng)定的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展的好壞，直接制約了該技術(shù)在工程上的應(yīng)用前景。
目前，國內(nèi)外的科研人員已對(duì)該方面的應(yīng)用開展了一些的工作，主要集中在研究內(nèi)部缺陷的特征和形成原因，但是還未能完整地有機(jī)形成一個(gè)系統(tǒng)，后續(xù)還有許多工作需要我們?nèi)ネ七M(jìn)完成。
研究表明，根據(jù)3D打印材料中缺陷形成的不同特征，歸納出3D打印中產(chǎn)生缺陷的主要原因有兩方面：
① 材料特性導(dǎo)致的缺陷，它由材料特性導(dǎo)致的無法通過優(yōu)化3D打印特征參數(shù)予以解決的缺陷，主要為氣孔；
② 特征參量導(dǎo)致的缺陷，即在3D打印中，由于工藝參數(shù)或設(shè)備等原因?qū)е碌娜毕荩梢苑Q之為特征參量導(dǎo)致的缺陷，主要有孔洞、翹曲變形、球化、存在未熔顆粒等。
2011年，華中科技大學(xué)的研究人員就選擇性激光融化成形不銹鋼零件性能中粉末特性的影響做了細(xì)致研究。發(fā)現(xiàn)粉末的粒度、形狀及粉末中氧的質(zhì)量含量對(duì)零件成形質(zhì)量均有較大影響。在一定范圍內(nèi)，粒度越小，成形件致密度越高，但太小的粒度將影響粉末的流動(dòng)性，反而降低制件成形質(zhì)量。
2011年，尚曉峰等人通過從工藝參數(shù)、設(shè)備性能和材料特性等方面來研究制品中形成的缺陷，發(fā)現(xiàn)送粉延遲會(huì)造成欠堆積或過堆積的形成，直接造成成形尺寸精度下降；比能量是產(chǎn)生粘粉的根本原因，不同比能量會(huì)產(chǎn)生不同的冷卻速度，比能量越高，冷卻速度越快。冷卻速度過快，會(huì)造成粉末顆粒熔化不充分，未熔化的粉末顆粒粘附在成形件表面或側(cè)壁上，降低了成形件表面質(zhì)量。
2013年，西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)的研究人員采用高頻（45MHz）自動(dòng)水浸超聲技術(shù)對(duì)金屬粉末材料的密度、裂紋和未熔合的探測與表征做了研究測試。研究表明超聲檢測不僅能夠用于3D打印制品內(nèi)部質(zhì)量檢測和在役檢測，還可以發(fā)展成為一個(gè)可靠的質(zhì)量論證工具；甚至可作為3D打印制造工藝研究的輔助工具，指導(dǎo)其技術(shù)升級(jí)與創(chuàng)新。
2014年，澳大利亞莫納什大學(xué)的研究人員使用多色X射線技術(shù)，對(duì)選擇性激光熔融的哈斯特洛伊耐蝕鎳基合金制品進(jìn)行了射線檢測靈敏度試驗(yàn)研究；研究表明射線檢測的分辨率不僅與材料的厚度有關(guān)還與缺陷的位置有很大關(guān)系；對(duì)于2mm厚度的該類制品，射線檢測的分辨率為0.2mm，對(duì)于10mm的厚度則不到2mm。
(責(zé)任編輯：admin)
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