2025年增材制造设备操作员技能操作考核试卷及答案

2025年增材制造设备操作员技能操作考核试卷及答案一、理论知识考核（共40分）（一）单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种增材制造工艺采用光敏树脂作为原材料？A.FDM（熔融沉积成型）B.SLS（选择性激光烧结）C.SLA（立体光固化成型）D.SLM（选择性激光熔化）答案：C2.增材制造设备中，激光振镜的主要作用是：A.控制材料送粉量B.调节成型仓温度C.精确引导激光束路径D.监测层厚均匀性答案：C3.对于金属增材制造（SLM工艺），成型仓内充入惰性气体的主要目的是：A.降低设备运行噪音B.防止金属粉末氧化C.提高激光能量吸收率D.加速冷却成型件答案：B4.FDM工艺中，若打印件出现层间剥离，最可能的原因是：A.打印速度过快B.喷头温度过高C.层厚设置过小D.热床温度过低答案：D5.以下哪项不属于增材制造后处理工序？A.支撑结构去除B.表面打磨抛光C.切片软件参数设置D.热处理消除内应力答案：C6.检测增材制造零件内部缺陷最有效的方法是：A.三坐标测量仪B.工业CT扫描C.表面粗糙度仪D.拉伸试验机答案：B7.SLS工艺中，粉末预热温度需控制在材料熔点的：A.50%-60%B.70%-80%C.90%-95%D.100%-105%答案：B8.多材料增材制造设备的核心技术难点是：A.不同材料的热膨胀系数匹配B.设备外观设计C.操作界面人性化D.耗材成本控制答案：A9.增材制造文件格式中，STL文件的本质是：A.三维模型的三角面片离散化表示B.工艺参数的文本记录C.设备故障代码数据库D.材料成分的化学分析报告答案：A10.为提高金属增材制造零件的疲劳性能，通常需要进行：A.降低层厚B.增加扫描速度C.后续喷丸处理D.减少激光功率答案：C（二）多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）11.增材制造设备日常维护的关键项目包括：A.激光器光路校准B.粉末回收系统清洁C.操作界面贴膜更换D.运动轴导轨润滑答案：ABD12.影响FDM工艺成型精度的因素有：A.喷头直径B.丝材直径误差C.热床水平度D.设备摆放房间温度答案：ABCD13.金属增材制造（SLM）过程中，可能导致成型件开裂的原因有：A.冷却速度过快B.激光能量密度过高C.粉末流动性差D.支撑结构设计不足答案：ABD14.增材制造工艺参数优化的常用指标包括：A.成型效率（体积/小时）B.零件表面粗糙度C.材料利用率D.设备耗电量答案：ABCD15.以下属于增材制造技术优势的有：A.复杂结构一体化成型B.适合大规模标准化生产C.材料浪费少D.无需模具制造答案：ACD（三）判断题（每题1分，共5分）16.增材制造设备开机后可直接进行打印，无需预热。（×）17.SLA工艺中，未固化的光敏树脂可直接排入下水道。（×）18.金属增材制造零件的致密度可达99%以上。（√）19.切片软件中“填充率”设置越高，零件强度越高，但材料消耗越大。（√）20.增材制造设备操作过程中，若发现异常噪音，应立即按下急停按钮。（√）二、实操技能考核（共40分）（一）设备开机与初始化（8分）操作要求：以SLS设备为例，简述开机至准备打印的完整流程（需包含关键参数检查项）。答案要点：1.检查设备外部环境：电源电压（380V±5%）、压缩空气压力（0.6-0.8MPa）、成型仓密封性。2.开启总电源，启动控制系统，进入操作界面。3.启动预热系统：设置粉末缸、成型缸预热温度（如尼龙材料：170-180℃），监控温度波动范围（±2℃）。4.校准铺粉装置：检查刮刀与成型平台间隙（0.1-0.15mm，与层厚匹配），测试铺粉均匀性。5.初始化激光系统：进行振镜校准（XY轴定位精度≤0.02mm），测试激光能量稳定性（功率偏差≤5%）。6.确认安全联锁：门开关、烟雾报警、氧气浓度传感器（金属设备需≤0.1%）功能正常。（二）工艺参数设置与调整（12分）场景：使用FDM设备打印ABS材料的薄壁壳体零件（壁厚1.2mm，高度150mm），当前打印至第30层（约45mm高度）时，观察到零件底部出现翘曲变形。要求：分析可能原因并列出3项针对性调整措施。答案要点：可能原因：1.热床温度不足（ABS推荐热床温度90-110℃），导致底层与热床粘结力下降。2.环境温度过低（FDM车间建议25-30℃），零件冷却过快产生内应力。3.底层打印速度过快（底层速度应低于正常速度30%-50%），导致材料堆积不牢。4.支撑结构不足（薄壁件易因收缩翘曲，需增加底部环形支撑）。调整措施（任选3项）：1.提高热床温度至100℃，并开启热床保温功能（保持恒温）。2.在设备周围加装保温罩，将环境温度稳定在28℃左右。3.降低底层打印速度至30mm/s（原速度50mm/s），同时增加底层挤出量10%。4.在零件底部边缘添加“裙边”（Brim），增加与热床的接触面积。5.调整冷却风扇开启时机，底层前5层关闭风扇，避免快速冷却。（三）故障排查与处理（10分）场景：SLM设备打印过程中，激光功率监测系统报警（实际功率85W，设定值100W）。要求：列出排查步骤及对应的解决方法。答案要点：排查步骤：1.检查激光发生器状态：确认水冷系统工作正常（水温20-25℃，流量≥5L/min），若水温过高需清理冷却管路。2.检查光学镜片：使用酒精棉擦拭准直镜、聚焦镜（注意单向擦拭，避免划伤），若镜片有烧蚀痕迹需更换。3.检测光纤连接：检查激光输出光纤与振镜的连接头，确保无灰尘污染或物理损伤（如弯曲半径≥150mm）。4.校准功率传感器：使用标准功率计验证设备内置传感器的准确性，若偏差超过5%需重新标定。5.查看工艺参数：确认是否误操作修改了“激光功率”参数（如将100W误设为85W）。解决方法：若因镜片污染，清洁后重新测试功率（应恢复至95-105W）。若光纤损坏，更换同规格光纤（需专业人员操作，避免折损）。若激光发生器老化，联系厂家进行功率补偿或模块更换。（四）后处理操作（10分）操作要求：简述金属增材制造零件（钛合金Ti6Al4V）从成型仓取出到交付检验的完整后处理流程（需包含关键参数）。答案要点：1.冷却等待：成型仓自然冷却至≤50℃（避免高温取出导致氧化或变形）。2.取件与清粉：使用真空吸尘器清除表面残留粉末（气压≤0.3MPa，避免吹伤表面），用软毛刷清理复杂结构内的粉末。3.支撑去除：线切割：将零件与成型基板分离（切割速度0.1-0.2mm/s，避免热影响区过大）。机械打磨：使用角磨机（转速2000-3000rpm）配合60目砂轮片去除残余支撑，再用240目砂纸精细打磨。4.热处理：去应力退火：炉温加热至650℃（升温速率10℃/min），保温2小时，随炉冷却至100℃以下出炉。固溶处理（可选）：950℃保温1小时，水淬（水温≤30℃）。5.表面处理：喷丸强化：使用玻璃丸（直径0.1-0.3mm），喷射压力0.3-0.5MPa，覆盖率≥200%。抛光（按需）：使用金刚石研磨膏（粒度3μm）进行机械抛光，表面粗糙度Ra≤0.8μm。6.尺寸检测：使用三坐标测量仪（精度±0.01mm）测量关键尺寸（如孔径、壁厚），工业CT检测内部缺陷（分辨率≤50μm）。三、综合应用考核（共20分）题目：某企业需使用增材制造技术生产一款航天用铝合金支架（结构如图1所示，包含4个直径8mm的减重孔，最小壁厚1.5mm，最大尺寸200mm×150mm×80mm），要求零件抗拉强度≥320MPa，表面粗糙度Ra≤6.3μm，交付周期7天。要求：1.选择合适的增材制造工艺（需说明理由）。2.列出关键工艺参数（至少5项）。3.提出3项质量控制措施。答案要点：1.工艺选择：选区激光熔化（SLM）工艺。理由：铝合金（如AlSi10Mg）是SLM工艺的成熟材料，可达到致密度≥99.5%，满足强度要求。零件包含复杂减重孔和薄壁结构（1.5mm），SLM无需模具即可一体化成型，避免传统加工的装夹变形。交付周期7天内，SLM设备单日成型体积约200cm³（该零件体积约200×150×80×70%填充率≈1680cm³，需约8天，但可通过设备并行生产或优化参数缩短时间）。2.关键工艺参数：激光功率：350-400W（铝合金对激光反射率高，需较高功率保证熔池稳定性）。扫描速度：1200-1500mm/s（平衡效率与熔深，避免过烧）。层厚：0.03-0.05mm（薄壁件需较薄层厚保证精度，Ra≤6.3μm）。扫描策略：采用“岛式扫描”（岛尺寸5×5mm），减少内应力。保护气体：高纯度氩气（纯度≥99.999%），成型仓氧含量≤0.1%（防止铝氧化）。3.质量控制措施：