增材制造热潮下,再看金属增材制造工艺质量控制

金属增材制造技术自问世以来,高性能金属粉体材料制造装置及工艺技术研究一直受到广泛关注。短短时间的发展,增材制造已经应用于汽车、航空航天、医疗行业的中,但是增材制造也并非万能,应力变形等问题也亟待解决。关于金属增材制造的工艺质量控制,成为行业研究的一大热点。
1) 金属增材制造后处理。
3D打印的金属零件内部存在不可避免的孔洞,致密度差,工业上经常采用热等静压技术来提高零件的致密度。热等静压技术是使制件在充满氩气等惰性气体的环境中,在接近锻造温度的高温和近100耀140 MPa的高压下,孔洞区域的金属相互接触发生冶金作用使孔洞消失,从而使制件烧结或致密化。
2) 增材制造设备中的过程监测技术。
金属增材制造的产品由于在制造过程中复杂的零件形状结构、复杂的物理冶金过程、不均匀的金属粉末特性、不稳定的工艺参数(激光功率、扫描速度和间距、预热温度、保护气体等),会使制件内部存在诸多缺陷。比如熔池快速凝固导致的热应力和残余应力,增材制造层间结合的气孔裂纹和夹杂,使得金属增材制造制件力学性能下降。为了确保质量,加速增材制造技术的普及和应用,往往严密监控过程状态的变化,创建闭环控制系统,实时调节工艺参数。
3)增材制造制件的检测。
增材制造技术有了飞速的进步,但是增材制造的产品依旧存在孔洞、应力变形及性能各向异性的质量缺陷。目前,可以广泛采用超声监测、X射线CT显微技术进行金属增材制造制件的孔隙与冶金气孔等微小缺陷的分布、复杂内腔结构的尺寸测量等。
增材制造并不是一个行业热点,而是会像互联网一样改变世界。增材制造技术还需要在应用领域进入产业化,确保产品质量的一致性和可重复性。开发高效准确的监测工艺过程的各个特征和工艺过程的完全闭环控制的智能3D打印设备,以获得具有完美外观质量和内在质量的制件。我国用于金属增材制造的粉末目前还存在着粒度分布不均、球形度差、氧含量高,以及成分均匀性差等问题,这在一定程度上限制着我国高端3D打印产业的进一步发展。开发低成本高性能的金属粉体材料,对金属增材制造技术的应用和发展具有重要意义。到目前为止,成本高昂仍是金属增材制造发展的一大弊端,只有成本降下来,才能加速技术的普及与应用。