金属增材制造缺陷检测技术

发布时间：2021-09-08 09:08

　　金属增材制造过程中材料温度变化剧烈、行为复杂,特殊的工艺特点使零件中不可避免地出现各类缺陷,包括表面及内部缺陷,严重危害零件性能,成为阻碍金属增材制造技术发展的重要因素,限制了该技术在关键领域的应用.及时获取缺陷信息有助于调整工艺参数、改进制造过程,进而提升零件品质,同时缺陷信息也可用于指导零件的后续加工和处理.因此研究缺陷的成形机理及相应检测技术对于提升金属增材制造技术水平具有重要意义.针对这一热点问题,本文首先对金属增材制造中的常见缺陷类型做简要梳理,总结其主要表现形式及成因.随后综述近年来金属增材制造缺陷检测领域具有代表性的研究工作,主要针对过程特征量监测和在线无损检测两方面,并简述不同技术的应用范围.最后对缺陷检测技术的发展趋势进行展望.文章指出金属增材制造零件的质量提升可以通过检测方法和技术予以保障,目前众多的检测方法在精度及实时性等方面尚未满足实际使用要求,缺陷检测技术将向集成化和智能化等方向发展. 

【文章来源】：哈尔滨工业大学学报. 2020,52(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

零件表面球化现象显微图[9]

夹杂缺陷指零件中夹杂了与基体材料成分不同的其他金属如W、Mo、Nb、Ta等;或指基体中包含与周围组织有所区别的碳化物或氧化物组织.前者形态可为颗粒状及块状,肉眼下可表现为比基体材料更亮的组织[14];后者形态则一般为月牙形,常为包含未融粉末颗粒及氧化物的黑白相交的组织[18].两种夹杂缺陷的显微图示例分别如图3(a)、(b)所示.夹杂缺陷会使分布在其周围的基体材料的成分及组织发生变化,在外加应力场作用下,微孔及裂纹更易在夹杂物与基体材料交界处形核,进而影响零件疲劳寿命.这类缺陷一般产生于受污染的金属原材料.制造工艺参数如热源能量密度、保护气体流速等选择不合理也会导致其发生[18].图3 夹杂缺陷显微图像

图2 未熔合缺陷显微图像[17]冷隔缺陷表现为金属增材制造零件中不规则的缺肉形态,属于材料的体缺陷类型.冷隔缺陷尺寸一般较大,大部分区域具有光滑表面,部分区域表面不平整[13].冷隔缺陷形成的根本原因为零件成型过程中补缩无法充分进行.若局部区域内存在小尺寸氧化物颗粒则熔池液体的流动汇合会受到进一步阻碍,增加冷隔缺陷出现的可能.增材制造过程中冷隔缺陷形成的直接原因可能为热源功率不足或打印参数设置不合理,致使液态金属流动性不足;或原材料受到污染使液态金属难以汇合.冷隔缺陷同样会引起应力集中现象,促使裂纹萌生,进而影响零件疲劳性能.

【参考文献】：
博士论文
[1]2219铝合金GTA增材制造及其热处理过程的组织演变[D]. 柏久阳.哈尔滨工业大学 2017

硕士论文
[1]钛合金激光增材制造缺陷研究[D]. 李永涛.大连理工大学 2017
[2]激光增材制造不锈钢的力学性能和铣削性能研究[D]. 郭鹏.山东大学 2017
[3]3D打印两相钛合金组织特征及缺陷研究[D]. 文艺.南昌航空大学 2016
[4]激光熔覆熔池图像检测试验研究[D]. 陈殿炳.上海交通大学 2015
[5]基于CCD的激光熔覆在线检测系统的开发与应用研究[D]. 杨柳杉.湖南大学 2011



本文编号：3390517