T∕CWAN 0169-2026 金属零件定向能量沉积增材制造

金属零件定向能量沉积增材制造Directedenergydepositionadditivemanufacturingfor中国焊接协会发布I I 2规范性引用文件 13术语和定义 24分类 3 3 47评定 5 159设备 16 11增材制造 24 附录A(资料性)评定和检验记录 Ⅱ本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定发展(哈尔滨)有限公司、哈工大苏州研究院。单)适用于本文件。增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料2GB/T37698增材制造设计要求、指南和建议GB/T39253增材制造金属材料定向能量沉积工艺规范GB/T39254增材制造金属制件机械性能评价通则GB/T39255焊接与切割用保护气体3.13.4为可增材制造评定开展工艺设计、工艺试验、质量、性能检验的过程信息和各类结果数据3H——工程用重要零件(安全优先)。零件故障或失效直接造成人员伤亡、重大设备损坏或环L——设计或原型阶段零件。仅用于设计验证、原型展示或非关键应用的零件，零件故障或失产品设计与通用要求产品设计与通用要求可增材制造评定检验员检查并测试是否符合要求评定是否符合要求?是合格的AMPS制造生产零部件否检验员生产测试零部件是否符合验收标准?是将最终记录包和零部件移交认定是否符合要求?是合格的设备操作员认证是否符合要求?是合格的设备操作员资格认定检验员检查并测试符合要求否检验员检查并测试符合要求设备认证否否6.1一般要求5d)设备认证：增材制造设备应通过设备资格认证。6.1.3应在零件增材制造工艺评定的模型上设计本体附加样品区域，并说明取样位置、取样方向、6.3.1对于H级零件，至少包含4个本体附加样品分布于整个零件模型中，其中3个本体附加样品应按第12章检验要求进行测试。剩余1个样品应保留，以备需要评估过程修正时使用。b)零件三维模型和二维图纸，应包括尺寸、c)零件材料规格要求和性能值要求；d)允许使用的增材制造工艺；可增材制造评定旨在验证材料在通用可控的增材方法、设备及后处理工艺后，性能能否满足要求，为零件增材制造工艺评定和生产制造提供依据。表1列出的测试项目可用于指导客户和零件供应商等对可增材制造评定要求和增材制表示应满足的特性，(o)表示推荐满足的特性，(-)表示此特性不作要求。测试项目宜由客标准化几何试样的制造应严格遵循固定7零件级别L级000+++++++++++++0++0+0内部质量检验++0+++零件增材制++++++++0++++++++0++0+0内部质量检验++0+++a)垂直平面特征：可支持P-BD、P-DP两个方向的取样。几何试样宽度<3倍单道沉积道宽度，厚度>5倍沉积层厚度，长度>10倍单道沉积道宽度；度，厚度<3倍沉积层厚度，长度>10倍单道沉积层宽度；8可增材制造评定中垂直平面特征、水平平面特征的示意图，可参考图3。多向取样特征的示意图，可参考图4。标引序号说明： 93——拉伸检验样(Z向);4——成分检测样；6——金相检测样；7——冲击检测样(X向);8——冲击检测样(Y向);9——冲击检测样(Z向)。当基板被纳入最终零件(如图6所示),或采用多个增材制造工艺制备零件时，应对增材特征与基板之间的熔合界面(或称熔合区)进行专项评定。评定应涵盖以下方面：b)熔合界面完整性：验证基板与增材特征之间熔合界面的质量；熔合界面起算的前五层增材沉积层或至少10mm深度范围(取两者中的较大值)。位置和方向3个纵向拉伸测试，需包含增材沉积层的前5层和热影响区熔合区3组，每组3个试样。缺口位于：沉积层、熔合线和热影响区测量一组，位置：沉积层、熔合线和热影响区通常在硬度测量的相同位置进行。放大倍数3X-5在两个位置评估沉积材料和热影响区(HAZ):沉积层厚度的中部和沉积层边缘下方(见图11)。放大倍数100X-500X。沉积区域100%以及边界所有侧边25mm范围内。内部质量检验沉积区域体积和过渡区100%。7.1.4可增材制造评定记录b)增材制造工艺说明：工艺类型等典型结构验证适用于非批量生产的单件或小批量(≤5件)金属零件，旨在通过验证关验证对象应覆盖零件的典型特征(如悬垂结构、薄壁、内验证对象选取典型结构包括但不限于：提取待验证结构的简化模型(需保留原始特征尺寸与工艺约束);定义取样位置、检测项目及合格标准；c)检测结果(附照片/数据),如尺寸偏差、缺陷分布、显微组织。若设计变更影响已验证结构(如壁厚减薄≥20%、新增悬垂特征),需重新验证。零件增材制造工艺评定是对特定增材制造零件，在指定的增材制造系统(包括设备、材料、工艺参数及后处理流程)中进行试验的方法和过程，旨在验证该工艺是否能够生产出满足预期质量、性能和设计要求的产品。表1列出的测试项目可用于指导客户和零件供应商等对可增材制造评定制备的样品的样。当基板被纳入最终零件(如图6所示),或零件采用多个增材制造工艺制备时，必须对增材特征与基板之间的熔合界面(或称熔合区)进行专项评定。评定应涵盖以下方面：b)熔合界面完整性：验证基板与增材特征之间熔合界面的质量；b)增材制造工艺说明：工艺类型等；e)参考的可增材制造评定记录；零件增材制造工艺评定记录应包含一份认证声明，确认数据的有效性并证明评定检测试样是按照本标准制备、制造和检测的。7.4.1可增材制造评定是一次性评定，增材制造工艺参数(见表3)必须保持在评定允许范围内，超出评定允许范围的任何偏差都需要重新进行评定。7.4.2可增材制造评定仅对原制造现场有效。将评定转移到另一个制造现场应记录在案并经双方同意，同时新制造现场应保留所有程序和基本参数，应与原制造现场具有相同的质量体系。新制造现场应通过简化验证(如关键参数复测，需供需双方确认)判断材料性能是否达到预期特性。7.4.3可增材制造评定处于有效状态且零件制造参数未超出表3定义的允许变更范围，则零件增材制造工艺评定对特定的零件有效。新制造现场应通过零件复现验证(如关键参数复测，需供需双方确认)。的项目要求对零件工艺进行重新评定。标记为“Q”的项目要求对材料可增材制造和零件工艺进行重新评定。标记为“I”的项目表示该工艺无此变量要求。评定允许变更范围电弧电子束增材模型PPPH类，或由M到H类)QQQ原材料规格原料类型/等级/形态或制造工艺变更QQQ基板材质PPP厚度变化±10%PPP基板(包含在零件中)QQQ丝材类型、牌号QQQQQQ容差QQQQQQQQQ保护气保护气体组别变更或纯度降低QQQQQQ设备型号MMMMMM件、计算机控制系统、气氛控制等)品牌/型号/规格变更MMM电子枪型号电子枪制造商/功率等级变更/1M阴极类型阴极材料/结构变更/1M增材工艺类型QQQQQQ电源特性电流类型变更(直流/脉冲)Q1/Q//QQQ启动/停用脉冲或波形控制QQQ评定允许变更范围电弧/QQQQQ聚焦设置/QQ超出评定范围QQQ超出评定范围QQQQQQ增材方向空间方位变更QQQPPP喷嘴-基板距离(首层)QQ/喷嘴-沉积层距离QQ/超出评定范围QQQ超出评定范围QQQ超出评定范围QQ/辅助保护气增加/取消辅助保护PP/超出评定范围QQQQQQPPPPPPPPPMMM超出评定范围//Q超出评定范围//Q聚焦电流焦点位置偏移>±10%//QPPP超出评定范围(如>1×10-³mbar)//Q电子束偏转校准偏转精度偏差>±5%//MQQQPPPPPPQQQ说明：评定允许变更范围电弧8.1一般要求应采取必要措施防止粉末或丝材在使用、贮存、运输、筛分(粉末)、清理等过程中被污牌号，批号以及相关检测指标的检测结果。粉末应有效密封在密闭、静电防护(当粉末粒径<9设备9.1.2各类定量能量沉积设备组成系统及关键参数参见GB/T39253。a)材料适配性：设备需通过可增材制造评定(见7.1),证明可稳定增材目标材料；a)温度：-10℃~+45℃;蒸汽、过量的油蒸汽、不正常的振动或冲击、过量的灰尘、恶劣的气a)温度：5℃~35℃;b)相对湿度：<75%RH。a)温度：15℃~35℃;b)相对湿度：<75%RH。9.4.1操作者应根据定向能量沉积设备的使用说明书制定维护保养计划，维护保养内容按设备厂9.4.3维护或校准结果应记录，记录的保存10.1一般要求或厂商是否相同)。c)实践考核内容和答案；a)原材料准备(如，原材料装填与更换、送丝或送粉装置调节等);b)设备准备(如，增材坐标系校准、设备精度校准、设备复位);d)环境控制(如，温湿度要求、保护气流量控制);e)常见的增材制造缺陷(如，气孔、未熔合、裂纹)识别和解决；i)增材过程参数监控与记录(如，监测工艺参数与预期设置一致、监测环境温湿度变化、设备是否报错);1)设备安全。10.4.2操作员应在6个月内至少使用其获得资格的增材制造设备成功完成一次部件增材，以维持资格。相关增材记录应纳入资格记录(见10.5)。a)与承包方的雇佣关系终止；d)操作能力受到质疑。10.5资格记录c)资格等级(初级、中级或高级);d)若存在操作范围限制(如仅限特定材料或工艺),需明确描述约束条件；对操作员资h)为维持资格而完成的增材制造任务记录(按10.4要求);i)由评定人签署的正式声明，确认操作员已完成资格认证，并注明操作限制(若有)。11.1基本要求本节包含在不同增材制造步骤中如何进行增材制造生产的要求和建议，包括生产质量控制。假定已经完成了相关的评定认证步骤，具体流程如图7所示：是否可返修一是(返修)报废增材制造产品检测合格c)校准性能属性的可接受范围；a)温度：-10℃~+45℃;c)风速：<2m/s。空气中的灰尘、酸、腐蚀性气体或物质等不超过正常含量，由于增材过程而产生的这些物质除外。蒸汽、过量的油蒸汽、不正常的振动或冲击、过量的灰尘、恶劣的气候条件、海岸或船甲板的非基板清理及预热：增材前，使用机械处理、化学清洗等方式清除基板表面杂质、油污、氧化层或任何其他污染物，保持基板表面清洁。使用加热设备和陶瓷加热片对基板进行预热，并进行温度监测，确保预热温度达到指定应按照增材制造工艺规范的规定进行层间温度控制。应按照增材制造工艺规范进行制造。应记录和存储指定的参数，记录的参数应存储在日志文件中，并在增材完成后供审查，任何与合格值的偏差都应加以说明。修复(包括计划外增材中断)都属于过程修正。11.5.1后处理步骤应按照增材制造工艺规范中的记录进行。后处理步骤包括：去应力、热处理、11.6.3对于H类和L类零件，生产试样应进行与其代表的零件相同的后处理步骤。11.8.1返修完成后，根据双方协定并按11.6的质量检测要求进行复检，复检合格后交付。d)零件评定记录；e)增材制造工艺规范；f)制造记录，包括：1)计划内增材中断；2)计划外增材中断；3)过程中修正；11.10.3产品发运时，根据双方协定进行打包、装运。增材制造零件类别L类位置：随炉试样或本体附加样品；工艺评定定义的相关方向位置：本体附加试样或零件本体；工艺评定定义的相关方向内部质量增材制造零件类别12.1一般要求实验室应具备符合GB/T270b)试验方向和制造方向，其中试验方向应根据沉积方向及沉积路径方向定义。1)抗拉强度(MPa);2)屈服强度(MPa);3)规定塑性延伸强度；4)规定总延伸强度；5)断后伸长率；6)断面收缩率；1)冲击吸收能量(J);2)冲击韧性；优先采用标准尺寸冲击试样，标准尺寸为55mm×10mm×10mm(长×宽×高);——在沉积材料中，第二层或更高层(沉积);熔合线热影响区1)硬度数值；2)取样位置；e)硬度试验应至少包含20次测量，沿等间距进行。a)应根据GB/T13298的c)应对拉伸试样残余部分(如夹持区)进行横截面观察；d)试样检测方向需覆盖沉积层不同区域(参照图11示意)。合界面(若存在基板);1)元素种类；2)质量分数；3)检测方法及标准编号；c)根据元素类型选用适当检测方法(如光谱法/化学滴定法);c)检查表面的光照强度最低为5001x,建议为10001x。在无法进行直接目视检查时，应使用视觉辅助设备(镜子、内窥镜、照相机等);磁粉检测荧光检测渗透检测c)检测方法可包括：目视检测(参照12.3.2),接触式测量(如卡尺、三坐标机),非接触式测量(如激光扫描、光学成像)等；和GB/T229的尺寸要求。13.1安全13.1.1以激光为能量源的定向能量沉积设备安全防护应符合GB25493的规定，并需安装氧检测仪。氧浓度检测仪应安装在接近有潜在性气体泄漏的位置，例如阀门以及管道连接处，并应定期进行计量检定、校准或替换，并有校准或替换记录。13.2.2必要时，建议在使用保护气体的操作场所为操作人员配备呼吸保护装置。13.2.6零件刚完成成形时有可能温度较高烫伤皮肤，应避免直接接触。附录A(资料性)评定记录表见表A.1。样本项目1基础信息设备操作员姓名批准人签名增材制造流程零件分类(H,M,L)评定审查开始时间评定审查开始时间规格型号及等级填充金属丝材预热A-No.喷嘴尺寸_增材枪体保护环境保护