《航空鈦合金制件激光選區(qū)熔化增材制造 工藝控制要求》

1HB/ZXXXX－201X航空鈦合金制件激光選區(qū)熔化增材制造工藝控制要求本文件規(guī)定了航空鈦合金制件激光選區(qū)熔化工藝的一般要求、工藝流程、工藝控制、質(zhì)量控制、安全等要求。本文件適用于航空鈦合金制件激光選區(qū)熔化制造工藝控制。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T35351增材制造術語GB/T4842氬HB/ZXXXX航空鈦合金制件激光選區(qū)熔化增材制造制件熱處理及熱等靜壓3術語和定義GB/T35351界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1再用粉reusedpowder經(jīng)過一次或數(shù)次激光選區(qū)熔化過程，通過檢驗并滿足原材料指標要求，可以被重復使用的粉末原料。3.2支撐supportingstructure為了保證增材制造制件順利成型及尺寸控制，在模型處理過程中添加的輔助結構。4一般要求4.1人員從事激光選區(qū)熔化設備操作及檢驗的人員應持證上崗。4.2環(huán)境4.2.1所有設備應安裝在能控制溫度和濕度的室內(nèi)，推薦溫度范圍：15℃-25℃,濕度范圍：相對濕度不大于75%RH。4.2.2設備周圍應保持通風。4.3設備4.3.1激光選區(qū)熔化設備應具有驗收合格證明。4.3.2激光選區(qū)熔化設備應定期進行維護、保養(yǎng)。維護、保養(yǎng)內(nèi)容不限于以下內(nèi)容：a）必須執(zhí)行項目：光斑尺寸、光斑質(zhì)量、激光功率、振鏡定位精度、Z軸運動精度；b）建議執(zhí)行項目：刮刀扭矩、Z軸扭矩、氧傳感器、風速、預熱溫度；c）設備使用廠家自行檢查項目：氣密性檢查、易損易耗件更換、設備清理。4.3.3設備穩(wěn)定性及均勻性驗證4.3.3.1屬于下列情況的設備在投入生產(chǎn)前，應進行設備穩(wěn)定性和均勻性驗證，合格后方可投入生產(chǎn)使HB/ZXXXX-201Xa)新設備或閑置1年以上的設備；b)經(jīng)搬遷后的設備；c)動力線更改的設備；d)大修后的設備；e)控制系統(tǒng)或機械系統(tǒng)有較大改動的設備；f)按設備要求達到規(guī)定的周期。4.3.3.2對于設備穩(wěn)定性和均勻性驗證的方案，使用單位應根據(jù)具體情況制定、管控和執(zhí)行。5工藝控制5.1工藝流程激光選區(qū)熔化成形典型工藝流程如圖1所示。圖1激光選區(qū)熔化成形典型工藝流程圖5.2數(shù)據(jù)準備5.2.1數(shù)據(jù)準備一般包括：工藝數(shù)模構建、數(shù)模轉換、數(shù)模修復、制件成形方向設計、支撐設計、分層切片等。5.2.2應按設計圖樣或設計技術文件進行工藝數(shù)據(jù)準備，生成制造文件。設計數(shù)模、圖紙、切片文件、工藝參數(shù)等電子文件應存儲于穩(wěn)定的系統(tǒng)中，所有的文件應通過版本控制來保持可追溯性。5.2.3數(shù)模轉換成三角面片模型時，應設置三角面片精度，保證成型制件滿足技術指標要求。5.2.4數(shù)模修復包括：模型縫隙、壞邊的修復、模型內(nèi)部干擾體修復、模型表面孔洞、重疊三角面片修復、光順等。5.2.5制件成形方向設計宜采用截面積最小原則，角度選擇應綜合考慮制件結構、懸空面積大小、尺寸精度、表面粗糙度、支撐是否便于去除等因素。設計有要求時應與設計確認。5.2.6支撐結構形式一般有實體支撐、網(wǎng)格支撐、片狀支撐、圓柱形支撐等，應根據(jù)制件具體結構選擇合適支撐結構，針對較大應力平面、局部低點或輪廓邊緣宜采用實體支撐結構。5.3原材料準備3HB/ZXXXX-201×5.3.1粉末選擇應滿足粉末規(guī)范要求。針對再用粉使用單位應制定相應的過程管控文件。5.3.2粉末準備包括烘粉、篩分過程等。5.3.3烘粉宜采用真空烘箱，也可使用惰性氣體保護爐等。若選用真空烘箱，真空度要求優(yōu)于0.1MPa。烘粉溫度范圍宜選擇100℃-200℃,保溫時間一般不低于2小時。5.3.4粉末篩分應選擇合適的篩網(wǎng)目數(shù)。篩分前應檢查篩網(wǎng)破損情況，篩分過程中禁止對篩網(wǎng)網(wǎng)面施加外力。5.3.5粉末混合應選用同一供應商、同一制造工藝、相同或相近批次的粉末，使用混粉機將粉末混合均5.4設備準備5.4.1設備使用前，應對設備狀況進行檢查，確保設備狀態(tài)正常。5.4.2應對設備成形室進行清理，并使用擦鏡紙清理平光鏡。5.4.3打印設置時應對氣體流量狀態(tài)進行確認。5.4.4應對成形基板調(diào)平、預熱（按需）。5.4.5選擇刮刀類型，安裝刮刀，調(diào)平，并檢查刮刀情況。5.5激光選區(qū)熔化成形過程控制5.5.1鈦合金激光選區(qū)熔化成形應在氬氣氣氛保護下進行，氬氣的使用按GB/T4842執(zhí)行，純度不低于99.999%。在成形過程中應對整個沉積過程的氧含量進行全程監(jiān)測，穩(wěn)定打印過程中的氧含量要求小于500ppm。5.5.2激光選區(qū)熔化成形鈦合金工藝參數(shù)主要有基板溫度、鋪層厚度、激光功率、掃描速度、掃描間距等，應對相關參數(shù)的限定范圍給出詳細說明，具體激光工藝參數(shù)應根據(jù)制件特征優(yōu)化選擇并記錄激光選區(qū)熔化成形工藝參數(shù)，表1為推薦的激光選區(qū)熔化工藝參數(shù)范圍，其它厚度的參數(shù)依據(jù)廠家自行研發(fā)確認。表1激光選區(qū)熔化成形鈦合金參考參數(shù)范圍表基板溫度，℃5.5.3制件成形過程應保持連續(xù)。若出現(xiàn)中途暫停，應做好記錄，對成形后產(chǎn)品的影響，應作出評估，評估結果的影響由供需雙方協(xié)商確認。5.6取件及清粉5.6.1制件激光選區(qū)熔化成形結束后，宜等待基板溫度降至70℃以下取件。若有特殊需求，應在做好防護的情況下取件。5.6.2取件過程宜對角松動鎖定螺栓，避免因基板較大熱應力釋放導致平臺震動。5.6.3手動或自動清理成形室內(nèi)基板及制件表面浮粉時，清理角度宜適中，避免揚塵。5.6.4應對制件內(nèi)部腔體殘留粉末進行清理。5.7后處理5.7.1制件激光選區(qū)熔化成形完成后，應進行熱處理，熱處理過程控制應符合HBXXXX（航空鈦合金制件激光選區(qū)熔化增材制造制件熱處理及熱等靜壓）要求。HB/ZXXXX-201X5.7.2應采用線切割完成制件與基板分離。5.7.3應采用手工或機械加工方式去除支撐。5.7.4根據(jù)制件設計輸入確定制件是否需要進行后續(xù)處理，處理方法包括但不限于：機械加工（車、銑、磨等）、打磨、噴砂、噴丸、化學拋光、電化學拋光、磨粒流拋光等。應編制制造工藝卡，對后續(xù)處理過程中相關參數(shù)給出詳細說明。5.8檢驗應按制件數(shù)模或圖樣、技術要求、質(zhì)量驗收協(xié)議等對激光選區(qū)熔化成形制件進行檢驗。5.9包裝5.9.1經(jīng)檢驗合格的產(chǎn)品每件應使用軟性包裝材料單獨包裹，若選用箱體包裝，箱內(nèi)用軟物填實、塞緊，防止竄動。5.9.2產(chǎn)品應貯存在干燥、陰涼、無腐蝕性物質(zhì)侵蝕的室內(nèi)。5.9.3產(chǎn)品運輸中應嚴格避免劇烈碰撞，防止雨淋受潮和機械擠壓。6質(zhì)量控制6.1應依據(jù)本標準，針對具體制件和結構特點編制激光選區(qū)熔化工藝規(guī)程等文件；6.2常見缺陷類型及推薦處理措施見表2。6.3應對制造過程中的工藝文件、檢驗記錄、生產(chǎn)過程記錄包括打印過程拍照、產(chǎn)品驗收證明進行存檔。6.4激光選區(qū)熔化成形工藝關鍵點及其對工藝的影響參見附錄A。表2常見缺陷及處理方法置計5HB/ZXXXX-201×7.1設備周圍不允許存有易燃易爆物品，設備附近應配有D類滅火器。7.2應對設備周圍環(huán)境氧含量進行監(jiān)測，環(huán)境中氧含量不低于18%。7.3