（高清版）GBT 43233-2023 增材制造 系統(tǒng)性能和可靠性 航空航天用金屬材料激光粉末床熔融設(shè)備驗(yàn)收試驗(yàn)

增材制造系統(tǒng)性能和可靠性航空航天用金屬材料激光粉末床熔融設(shè)備驗(yàn)收試驗(yàn)2023-11-27發(fā)布2023-11-27實(shí)施GB/T43233—2023 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4設(shè)備 25環(huán)境和操作條件 26鑒定試驗(yàn) 26.1一般要求 6.2激光束試驗(yàn) 6.3機(jī)械功能試驗(yàn) 6.4加熱系統(tǒng) 6.5成形室內(nèi)氣氛 6.6數(shù)據(jù)記錄 56.7安全系統(tǒng) 6.8可選試驗(yàn) 6.9再鑒定 67試驗(yàn)報(bào)告 附錄A(資料性)用于軌跡精度試驗(yàn)的幾何圖形 8附錄B(資料性)試驗(yàn)報(bào)告示例 參考文獻(xiàn) I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件修改采用ISO/ASTM52941:2020《增材制造系統(tǒng)性能和可靠性航空航天用金屬材料本文件與ISO/ASTM52941:2020的技術(shù)差異及其原因如下：——用規(guī)范性引用的GB/T35351和GB/T41507替換了ISO/ASTM52900和ISO/ASTM52921(見第3章),沿用我國增材制造領(lǐng)域術(shù)語慣用的定義方式，以便于使用；——更改了環(huán)境和操作條件中健康安全的要求(見第5章),符合我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；——用規(guī)范性引用的GB/T41572替換了ISO11154(見6.2.3),以滿足當(dāng)前我國增材制造用脈沖激光器試驗(yàn)的要求；——增加了激光束位置的試驗(yàn)步驟(見6.2.7),以提高試驗(yàn)的可操作性。本文件做了下列編輯性改動(dòng)：——為與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)，將標(biāo)準(zhǔn)名稱改為《增材制造系統(tǒng)性能和可靠性航空航天用金屬材料激——?jiǎng)h除了ISO/ASTM52941:2020中6.8.3的熱線風(fēng)速儀示例，因熱線風(fēng)速儀的操作按照使用說——更改了用于軌跡精度試驗(yàn)的幾何圖形和試驗(yàn)報(bào)告示例兩個(gè)資料性附錄的順序(見附錄A和附錄B),根據(jù)其在正文中被移作附錄之前所處位置的前后順序；請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC562)歸口。本文件起草單位：安徽省春谷3D打印智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司、安徽拓寶增材制造科技有限公司、國營蕪湖機(jī)械廠、中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司、山東創(chuàng)瑞增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司、西安增材制造國家研究院有限公司、安徽銘谷激光智能裝備科技有限公司、中國航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司、湖南華曙高科技股份有限公司、華南理工大學(xué)、華質(zhì)卓越生產(chǎn)安賽隆增材技術(shù)股份有限公司。1GB/T43233—2023增材制造系統(tǒng)性能和可靠性航空航天用金屬材料激光粉末床熔融設(shè)備驗(yàn)收試驗(yàn)本文件規(guī)定了航空航天用金屬材料激光粉末床熔融設(shè)備系統(tǒng)性能和可靠性的鑒定和再鑒定的要求本文件適用于航空航天用金屬材料激光粉末床熔融設(shè)備交付、定期復(fù)檢或保養(yǎng)、維修后的系統(tǒng)性能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(gòu)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(duì)應(yīng)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GB/T35351增材制造術(shù)語GB/T41507增材制造術(shù)語坐標(biāo)系和測試方法(GB/T41507—2022,ISO/ASTM52921:2013,MOD)GB/T41572脈沖激光時(shí)域主要參數(shù)測量方法GB/T43141激光增材制造機(jī)床通用技術(shù)條件ISO11146(所有部分)激光和激光相關(guān)設(shè)備激光光束寬度、發(fā)散角和光束傳輸比的試驗(yàn)方法(Lasersandlaser-relatedequipment—Testmethodsforlaserbeamwidths,divergenceanglesandbeampropagationratios)注：GB/T26599.1—2011激光和激光相關(guān)設(shè)備激光光束寬度、發(fā)散角和光束傳輸比的試驗(yàn)方法第1部分：無像散和簡單像散光束(ISO11146-1:2005,IDT)3術(shù)語和定義GB/T35351和GB/T41507界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。掃描速度scanningspeed激光束在成形平臺(tái)(工作面)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)線速度。熱機(jī)時(shí)間warm-uptime根據(jù)設(shè)備制造商的規(guī)定，從啟動(dòng)設(shè)備到能夠開始成形的時(shí)間。供粉平臺(tái)feedingplatform向鋪粉裝置(3.4)供應(yīng)粉末的移動(dòng)平臺(tái)。鋪粉裝置powderspreadingd將粉末均勻分布在成形面上的機(jī)械裝置。2額定激光功率ratedlaserpower激光器制造商規(guī)定的最大輸出功率。最小束腰位置minimumbeamwaistposition4設(shè)備航空航天用金屬材料激光粉末床熔融設(shè)備(以下簡稱“設(shè)備”)應(yīng)按照設(shè)備說明書進(jìn)行安裝、操作和5環(huán)境和操作條件鑒定試驗(yàn)期間的環(huán)境和操作條件應(yīng)符合設(shè)備制造商規(guī)定的范圍，并符合設(shè)備用戶在生產(chǎn)過程中規(guī)c)公共設(shè)施(例如電力、壓縮空氣、保護(hù)氣體以及水的供應(yīng));d)沖擊/振動(dòng)；e)成形室壓力；h)氧含量。應(yīng)符合GB/T43141中激光輻射和防火防爆的規(guī)定。6鑒定試驗(yàn)6.1一般要求設(shè)備鑒定試驗(yàn)應(yīng)至少包括6.2～6.7中規(guī)定的要求。應(yīng)根據(jù)測量儀器說明書使用經(jīng)校準(zhǔn)的測量儀器進(jìn)行測量。連續(xù)激光器應(yīng)進(jìn)行激光功率測量，如適用，宜參照ISO11554的規(guī)定進(jìn)行。激光功率的設(shè)置值應(yīng)與實(shí)測值進(jìn)行比較。在工作區(qū)域(即在成形室內(nèi))使用經(jīng)校準(zhǔn)的測量儀器進(jìn)行測量。儀器應(yīng)能準(zhǔn)確測量實(shí)際激光功率范圍。激光功率測量應(yīng)符合生產(chǎn)要求，覆蓋典型功率范圍。如果該范圍未知，建議至少在三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量，包括額定激光功率的30%和90%。應(yīng)根據(jù)設(shè)備制造商的規(guī)定執(zhí)行熱機(jī)時(shí)間。功率穩(wěn)定性宜參照ISO11554的規(guī)定進(jìn)行測量。如果ISO11554不適用，宜按照以下步驟進(jìn)行3a)如果規(guī)定了熱機(jī)時(shí)間，應(yīng)在熱機(jī)時(shí)間結(jié)束后立即開始功率穩(wěn)定性測量；b)除供需雙方另有約定外，應(yīng)在無粉末的情況下，在所有光學(xué)元件后進(jìn)行以下功率測量，以證明激光功率穩(wěn)定性：1)設(shè)備執(zhí)行熱機(jī)時(shí)間后的最大額定激光功率；2)在激光器以最大額定激光功率至少保持15min后，在2min內(nèi)獲得的最大額定激光功率。c)兩次測量值之間的偏差不應(yīng)超過±5%。注：額定激光功率的定義見3.5。脈沖激光器特性應(yīng)按照GB/T41572的規(guī)定進(jìn)行測量，試驗(yàn)項(xiàng)目由合同雙方協(xié)商確定。激光束的特性(光斑大小、輪廓和對(duì)稱性)應(yīng)在成形平面用合適的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測定，激光束與工作除供需雙方另有約定，激光束特性的評(píng)估應(yīng)按照ISO11146(所有部分)的要求進(jìn)行。結(jié)果應(yīng)與光斑尺寸、輪廓和對(duì)稱性要求進(jìn)行比較。熱機(jī)時(shí)間結(jié)束后，應(yīng)在中心和成形區(qū)域邊緣的四個(gè)點(diǎn)確定最小束腰位置(焦點(diǎn))。應(yīng)對(duì)照成形表面的高度給出ε軸束腰位置的值。最小束腰位置可通過在不同成形平臺(tái)高度(x軸)的測試板上用激光掃描相同路徑產(chǎn)生的線來確定。最細(xì)的線的z軸高度值代表焦點(diǎn)位置。熱機(jī)時(shí)間完成后，應(yīng)在額定激光功率的10%、50%和90%下進(jìn)行最小束腰位置穩(wěn)定性的評(píng)估。應(yīng)使用合適的試驗(yàn)設(shè)備，在工作平面上用激光束在垂直方向上進(jìn)行評(píng)估。除合同雙方另有約定，每個(gè)設(shè)定的功率最短運(yùn)行時(shí)間應(yīng)為15min。根據(jù)使用的測量方法，應(yīng)將該評(píng)估結(jié)果與6.2.5中的評(píng)估結(jié)果和/或6.2.4中的光斑大小評(píng)估結(jié)果進(jìn)行比較。應(yīng)確定激光束相對(duì)于工作平面(場校正)的精度。宜參照以下方法進(jìn)行測量：——可使用激光在測試板上按照50條×50條縱橫線構(gòu)成的網(wǎng)格路徑進(jìn)行掃描，以網(wǎng)格左下方的格點(diǎn)為參照點(diǎn)，測試每個(gè)網(wǎng)格格點(diǎn)的激光束位置與規(guī)定位置的X-Y偏差矢量；——可使用二次元測量儀測試。除供需雙方另有約定，激光束位置與規(guī)定位置的X-Y偏差矢量不應(yīng)超過±0.06mm。應(yīng)在測試板上按照給定的掃描速度掃描幾何圖形，以確定軌跡精度。附錄A給出了用于軌跡精度試驗(yàn)的幾何圖形示例。應(yīng)記錄掃描速度。宜在最大工作范圍和掃描速度范圍內(nèi)確定軌跡精度的幾何圖形，并用光學(xué)儀器進(jìn)行測量。應(yīng)評(píng)估以下內(nèi)容：4——閉合或互補(bǔ)輪廓處入口點(diǎn)與出口點(diǎn)的一致性；——改變方向時(shí)的軌跡精度(光學(xué)系統(tǒng)的慣性);——不同掃描軌跡之間的重疊區(qū)域(例如輪廓和實(shí)體)。應(yīng)在X和Y方向以及(45±15)°方向進(jìn)行掃描速度測量。測量的掃描速度可由用戶指定。示例：可通過成形平臺(tái)上的測試板上的激光熔道(熔痕)來確定掃描速度。為此，在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)掃描約定的軌跡，通過測量熔道長度，并除以實(shí)際的激光開啟時(shí)間。例如，在激光控制臺(tái)進(jìn)行實(shí)際激光開啟時(shí)間的測量。除非供需雙方另有約定，測量的掃描速度與規(guī)定值的最大允許偏差為±5%。如果使用多激光束設(shè)備制造零件，且每個(gè)零件完全在一個(gè)激光工作區(qū)內(nèi)，則在每個(gè)工作區(qū)內(nèi)的激光束都應(yīng)符合6.2.1～6.2.9的規(guī)定。如果使用多激光束設(shè)備制造零件，其中任何零件跨越一個(gè)以上的激光工作區(qū)，則應(yīng)按照供需雙方的約定進(jìn)行額外的交叉校準(zhǔn)。當(dāng)多個(gè)激光束在成形區(qū)域內(nèi)的任何一點(diǎn)上聚焦同一位置時(shí)，除非供需雙方另有規(guī)定，任何兩個(gè)激光束的距離不應(yīng)超過0.06mm。應(yīng)記錄測量結(jié)果。應(yīng)測量機(jī)械結(jié)構(gòu)的定位精度和重復(fù)定位精度。成形平臺(tái)的定位精度和重復(fù)定位精度應(yīng)在最大的工作范圍內(nèi)進(jìn)行測定，例如使用千分表。應(yīng)在至少五個(gè)成形平臺(tái)高度(0%、25%、50%、75%、100%)處進(jìn)行測量，每個(gè)平臺(tái)高度應(yīng)至少進(jìn)行5次連續(xù)移動(dòng)，平臺(tái)在最高位置處空載，在最低位置處承受重量負(fù)載。重量負(fù)載應(yīng)與待加工材料(相對(duì)密度)和承載能力有關(guān)，至少為承載能力的30%。公差應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。本條僅適用于配有供粉平臺(tái)的設(shè)備。供粉平臺(tái)的定位精度和重復(fù)定位精度應(yīng)在規(guī)定的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行測定，例如使用千分表。應(yīng)在至少五個(gè)供粉平臺(tái)高度(0%、25%、50%、75%、100%)處進(jìn)行測量，每個(gè)平臺(tái)高度應(yīng)至少進(jìn)行5次連續(xù)移動(dòng)，平臺(tái)在最高位置處空載，在最低位置處承受重量負(fù)載。應(yīng)根據(jù)待加工材料(相對(duì)密度)和承載能力規(guī)定重量負(fù)載。公差應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。如果設(shè)備使用非供粉平臺(tái)的方法將粉末輸送至送粉區(qū)域，則需指定一種方法測量和驗(yàn)證送粉精度。送粉精度應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。5加熱系統(tǒng)的功能應(yīng)按照設(shè)備用戶的規(guī)定進(jìn)行演示或驗(yàn)證。應(yīng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中的氣氛環(huán)境進(jìn)行規(guī)定，并通過傳感器和控制系統(tǒng)等確保其符合規(guī)定的要求。應(yīng)對(duì)設(shè)備的氣密性進(jìn)行規(guī)定，可通過測試給定時(shí)間段內(nèi)的壓力變化進(jìn)行試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)結(jié)果。應(yīng)演示或驗(yàn)證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能。應(yīng)演示或驗(yàn)證系統(tǒng)的安全功能。在鑒定試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)ISO/ASTM52902制造示例件和/或測試件。宜考慮以下因素：b)缺陷；c)多余(部分熔融)材料；d)制件顏色(尤其是鈦)和/或粉塵痕跡，作為保護(hù)氣體不足的標(biāo)志；e)顯微照片上顯示孔洞和未熔透，可用射線透視檢查；f)幾何尺寸精度；不同位置的成形質(zhì)量可通過成形平臺(tái)上成形區(qū)域來評(píng)估。圖1是成形區(qū)域評(píng)估的超聲波檢測示例。宜規(guī)定具體的無損檢測方法和步驟。6Y?Y?X標(biāo)引符號(hào)說明：Y?——信號(hào)功率。圖1成形區(qū)域評(píng)估的超聲波檢測示例試驗(yàn)裝置：熱線風(fēng)速儀(用來測量流體或氣體的速度和方向的裝置)。試驗(yàn)方法：通過測量放置在流體或氣流中的導(dǎo)線(被電流加熱)的熱損失來實(shí)現(xiàn)。圖2給出了成形平臺(tái)的測量位置示例。圖2成形平臺(tái)的測量位置示例如果對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造或?qū)Σ僮鳁l件進(jìn)行了重大變更(如改造、修理或更換關(guān)鍵部件、重新安置設(shè)備),則應(yīng)重新進(jìn)行相關(guān)的鑒定試驗(yàn)。軟件變更可按需重新鑒定設(shè)備。設(shè)備的關(guān)鍵部件包括：——激光源；——?dú)怏w系統(tǒng)；——光學(xué)系統(tǒng)；7 7試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)完整記錄試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)報(bào)告(見附錄B中的示例)應(yīng)至少包括以下信息：a)設(shè)備的型號(hào)和名稱；c)環(huán)境和操作條件；d)試驗(yàn)范圍(相關(guān)材料和操作限制);e)試驗(yàn)結(jié)果，見第6章；h)試驗(yàn)人員；j)意見和建議；k)本文件編號(hào)。8(資料性)用于軌跡精度試驗(yàn)的幾何圖形圖A.1給出了用于軌跡精度試驗(yàn)的幾何圖形。GAH→F→E→H→G→F→G→H→E→F。圖A.1用于軌跡精度試驗(yàn)的幾何圖形9GB/T43233—2023(資料性)試驗(yàn)報(bào)告示例表B.1給出了試驗(yàn)報(bào)告的示例。表B.1試驗(yàn)報(bào)告示例金屬材料激光粉末床熔融設(shè)備設(shè)備編號(hào)：設(shè)備制造商：激光器制造商：設(shè)備名稱：激光器名稱：設(shè)備序列號(hào)：激光器序列號(hào)：參數(shù)測量結(jié)果(最大偏差)%限值符合GB/T43141光學(xué)系統(tǒng)激光功率激光功率穩(wěn)定性激光束幾何焦點(diǎn)位置激光束位置0.06mm軌跡精度掃描速度平臺(tái)移動(dòng)成形平臺(tái)供粉平臺(tái)鋪粉裝置運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)精度氣密性示例件和測試件協(xié)議