材料

材料及其標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)利用增材制造生產(chǎn)的過(guò)程的可靠性以及生產(chǎn)組件的可靠性是非常重要的。作為原材料，金屬粉末需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的處理和加工，粉末性能的偏差對(duì)加工出的零部件的性能會(huì)有著很大的影響。如圖3所顯示的兩種不同粉末所呈現(xiàn)出的不同的流動(dòng)方式，對(duì)于增材制造會(huì)有一定的影響。

ASTM F2924-14

該標(biāo)準(zhǔn)適用于采用增材制造生產(chǎn)的titanium-6aluminum- 4vanadium (Ti-6Al-4V)組件，該組件采用全熔粉體熔化成形技術(shù)制造，例如電子束熔化和激光熔化。它介紹了1、2、3類(lèi)零件的組分、原料的分類(lèi)以及各組分的顯微結(jié)構(gòu)。該規(guī)范還確定了部件的機(jī)械性能、化學(xué)成分和最小拉伸性能。

ASTM F3001-14

本標(biāo)準(zhǔn)提出了titanium-6aluminum- 4vanadium (Ti-6Al-4V)組件增材制造的超低間隙要求，(Ti-6Al-4V ELI)組件采用全熔粉體熔化成形技術(shù)制造，例如電子束熔化和激光熔化。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了材料、分類(lèi)排序信息、生產(chǎn)計(jì)劃、原料、工藝、化學(xué)成分、顯微組織、力學(xué)性能、熱處理、熱等靜壓、尺寸和質(zhì)量、允許偏差、二次測(cè)試、檢查、廢棄物、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、包裝和質(zhì)量計(jì)劃要求。

ASTM F3055 - 14a

該標(biāo)準(zhǔn)適用于通過(guò)增材制造生產(chǎn)的NS N07718(2.4668-NiCr19NbMo)組件，該組件采用全熔粉體熔化成形技術(shù)制造，例如電子束熔化和激光熔化。使用這些工藝生產(chǎn)的部件通常用于需要的機(jī)械性能類(lèi)似于機(jī)械加工鍛件和粗加工產(chǎn)品的應(yīng)用中，根據(jù)本規(guī)范制造的零件通常會(huì)通過(guò)機(jī)械加工、磨削、電火花加工、拋光等加工方式來(lái)達(dá)到預(yù)期的表面光潔度和尺寸。

本標(biāo)準(zhǔn)是為增材制造生產(chǎn)的UNS N07718組件的購(gòu)買(mǎi)者或生產(chǎn)者而提出的，它規(guī)定了組件的要求并確保了組件的性能。

ASTM F3056 - 14e1

ASTM F3056 - 14e1標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了增材制造的UNS N06625 (2.4856 - NiCr22Mo9Nb)元件，使用像電子束和激光融化之類(lèi)的全粉床融化工藝，這些元件的機(jī)械性能通常要求類(lèi)似于加工鍛件和鍛軋件，按照該規(guī)范所生產(chǎn)出來(lái)組件通常(但也并非必須)需要進(jìn)行后處理，通過(guò)機(jī)加工、研磨、電火花加工(EDM)、拋光等手段使表面光潔度和嚴(yán)苛的尺寸達(dá)到理想狀態(tài)，目的是為了讓購(gòu)買(mǎi)者或生產(chǎn)者(或兩者)使用增材制造的UNS N06625元件來(lái)定義需求，以確保元件的屬性。

VDI 3405 Part 2.1:2015-07

此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)VDI 3405第2部分進(jìn)行編譯的，涉及到金屬零件的電子束熔融增材制造技術(shù)，還包括1.2709工具鋼(馬氏體時(shí)效鋼)的材料數(shù)據(jù)。

該標(biāo)準(zhǔn)(VDI 3405 Part 2.1)包含鈦合金AlSi10Mg增材制造部件的材料特性數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)循環(huán)測(cè)試而獲得。測(cè)試程序和方法在VDI 3405 Part 2中描述過(guò)。因?yàn)樗�有的程序和方法符合公認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將特征值與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行比較也是可能的。

測(cè)試

關(guān)于測(cè)試程序，已經(jīng)發(fā)布了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)不同的增材制造部件進(jìn)行比較時(shí)，基本原則是很重要的。圖4顯示了為進(jìn)一步測(cè)試設(shè)立的范本，由激光熔融生產(chǎn)。ISO/ ASTM 52921:2013標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被覆蓋在在這篇關(guān)于術(shù)語(yǔ)的報(bào)告中

ASTM F2971 – 13

它描述了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)程序，用于報(bào)告通過(guò)測(cè)試或評(píng)估增材制造生產(chǎn)樣本產(chǎn)生的結(jié)果，這種做法為展示AM樣本的數(shù)據(jù)提供了一個(gè)通用格式，目的有兩個(gè)：為報(bào)告需求建立進(jìn)一步的數(shù)據(jù)，以及為材料屬性數(shù)字庫(kù)的設(shè)計(jì)提供信息。

該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立是因?yàn)槊糠NAM方法和每種設(shè)備擁有獨(dú)特的變量，它對(duì)報(bào)告用于測(cè)試、評(píng)估的樣本在準(zhǔn)備、加工和后處理過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)描述至關(guān)重要。本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了保證與每個(gè)測(cè)試或評(píng)估的樣本相關(guān)的材料和加工歷史文檔保持一致性。文件的細(xì)節(jié)級(jí)別和應(yīng)用相匹配。

這種做法為材料和加工數(shù)據(jù)報(bào)告建立了最低數(shù)據(jù)元素需求，目的是：

•將測(cè)試樣本的描述和測(cè)試報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)化

•將AM材料數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化以協(xié)助設(shè)計(jì)師

•通過(guò)測(cè)試和評(píng)估來(lái)增加材料的可追溯性

•獲取AM樣本性能關(guān)系的屬性參數(shù)，使預(yù)測(cè)模型和其他計(jì)算方法成為可能。

ASTM F3049 – 14

此標(biāo)準(zhǔn)向讀者介紹了金屬粉末技術(shù)，其特性可能對(duì)于噴射、定向能量沉積粉末床熔融等基于粉末的增材制造方法有用，它指的是其他、現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，可能適用于對(duì)原始粉末以及增材制造使用后的金屬粉末處理的描述。

這篇文章的目的是為了給增材制造粉末的買(mǎi)家、供應(yīng)商或生產(chǎn)商提供現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)參考，或者一些現(xiàn)有的也許可以描述出增材制造金屬粉末屬性的標(biāo)準(zhǔn)。

它將會(huì)是未來(lái)形成一套專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法的起點(diǎn)，將記錄下每個(gè)單獨(dú)的屬性或?qū)傩灶?lèi)別，這對(duì)金屬增材制造系統(tǒng)和元件的性能來(lái)說(shuō)很重要。雖然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的是金屬粉末，但涉及的方法也可能適用于非金屬粉末。

ASTM F3122 – 14

本標(biāo)準(zhǔn)作為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)或現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)變化形式的一個(gè)指導(dǎo)，這種變化可能適用于確定增材制造材料具體的機(jī)械性能。

正如一些標(biāo)準(zhǔn)中所指出的，有一些因素可能會(huì)影響到報(bào)告的屬性，包括：材料、材料各向異性、材料制備方法、孔隙度、樣品制備的方法、測(cè)試環(huán)境、樣品校準(zhǔn)和抓取、測(cè)試速度和測(cè)試溫度。應(yīng)該把這些因素記錄下來(lái)，根據(jù)實(shí)踐F2971和引用的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)方針，在某種程度上，它們是已知的。

“有一些因素可能會(huì)影響到被報(bào)告的屬性，包括：材料、材料各向異性、材料制備方法、孔隙度、樣品制備的方法、測(cè)試環(huán)境、樣品校準(zhǔn)和抓取、測(cè)試速度和測(cè)試溫度”

ISO標(biāo)準(zhǔn)17296-3:2014包括了測(cè)試增材制造部件的基本原則，它指定了部件的主要質(zhì)量特性，指定了相應(yīng)的測(cè)試程序，為測(cè)試范圍、內(nèi)容以及供貨協(xié)議提供了建議。

ISO 17296-3:2014

它旨在促進(jìn)機(jī)器制造商、原料供應(yīng)商、用戶(hù)、部分供應(yīng)商和客戶(hù)對(duì)主要質(zhì)量特性進(jìn)行溝通，不管增材制造在哪里使用，都適用于這一標(biāo)準(zhǔn)。

VDI 3405 Part 2

它是標(biāo)準(zhǔn)VDI 3405的補(bǔ)充，描述了在不同增材制造方法中使用的種種材料，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了使用增材技術(shù)制造的金屬部件測(cè)試。

和鑄造、銑等傳統(tǒng)制造方法一樣，增材制造出來(lái)的金屬部件有一些關(guān)鍵的質(zhì)量特性，特別是密度、強(qiáng)度、硬度、表面質(zhì)量、尺寸精度、裂縫去除和結(jié)構(gòu)均勻性，都是增材制造部件需要進(jìn)行的典型測(cè)試。在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候，增材制造部件的質(zhì)量是至關(guān)重要的。因此有必要根據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范增材制造的流程，標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程測(cè)試。

VDI 3405 Part 3:2015-12

除去已經(jīng)提到的，與AM相關(guān)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域也有一些與標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的活動(dòng)，已經(jīng)發(fā)布的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是VDI 3405 Part 3:2015-12，它描述了激光燒結(jié)和激光束熔融部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，目前ISO在起草的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是“增材制造設(shè)計(jì)指南”，目前還只是一個(gè)草案。

總結(jié)

增材制造是一項(xiàng)可以激發(fā)創(chuàng)新的技術(shù)，在世界范圍內(nèi)一些巨大的投資下，AM正飛速成長(zhǎng)。盡管我們對(duì)它諸多可能性的探索還處于初期階段，但為了充分挖掘其潛力，收集可用的知識(shí)，相互合作是很有必要的。新的商業(yè)模式、先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和新服務(wù)都在不斷涌現(xiàn)，幾乎每一個(gè)行業(yè)都在不同程度上受到了AM的影響，而另一方面，其他的制造方法將與AM共同發(fā)展。

另外，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可行的，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師基于特定的制造方法來(lái)定義產(chǎn)品的具體需求，為了滿(mǎn)足像材料特性和質(zhì)量控制問(wèn)題等需求，有必要將適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)集成于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)發(fā)展的重要組成部分，不同的國(guó)家和國(guó)際組織已經(jīng)出版了一些AM標(biāo)準(zhǔn)，更多的還在路上。

國(guó)際合作絕對(duì)有益于每個(gè)人，相反，相互抵觸的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)誰(shuí)都沒(méi)好處，因此制定一個(gè)世界通用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是我們的共同目標(biāo)，全球性的AM標(biāo)準(zhǔn)路線圖可以是一個(gè)方向，為了加速一進(jìn)程，例如現(xiàn)有的可以為AM修改，目前ASTM和ISO已正式建立合作關(guān)系，并成功發(fā)布了第一套標(biāo)準(zhǔn)，下一步很有可能將 ISO/ASTM 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為CEN標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)ASTM, ISO或者國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，更多的專(zhuān)家在做出他們的努力，這是很必要的。

(責(zé)任編輯：admin)

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