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国家标准计划《增材制造 金属粉末再利用技术规范》由 TC562(全国增材制造标准化技术委员会)归口,TC562SC1(全国增材制造标准化技术委员会测试方法分会)执行 ,主管部门为中国机械工业联合会

主要起草单位 中国航发商用航空发动机有限责任公司西安增材制造国家研究院有限公司无锡市产品质量监督检验院等

目录

基础信息

计划号
20214876-T-604
制修订
制定
项目周期
24个月
下达日期
2021-12-31
公示开始日期
2021-11-10
公示截止日期
2021-11-24
标准类别
基础
国际标准分类号
25.030
25 机械制造
25.030 增材制造
归口单位
全国增材制造标准化技术委员会
执行单位
全国增材制造标准化技术委员会测试方法分会
主管部门
中国机械工业联合会

起草单位

目的意义

增材制造可以完成近乎任何复杂结构零件的成形,具有可极大缩短零件加工时间、优化零件结构、提高材料利用率、节约能源等优点,受到广泛关注,其应用深度和广度也在逐步扩大。

但增材制造对金属粉末原材料的高要求使得材料单价也相对较高,同时由于增材制造金属粉末并非直接从矿石原料冶炼而来,而是矿石原料经过粉粹、再合金化,最终再从棒材制备出增材制造可用的粉末,这无疑增加了成本,最后,在粉末床熔融工艺中,仅有少量的粉末除用于固结成形,大量的溢粉及未固结成形的粉末如果丢弃将造成巨大的浪费。

几个方面的高成本将最终导致增材制造成形件的成本居高不下,针对这一问题,国内外的主要研究方向主要是之一就是从原材料的角度来降低成本,即采用金属粉末再利用的策略来降低成本。

但另一方面,在粉末床熔融工艺中,粉末或多或少地会经历老化过程,而这些老化行为可能会引起粉末物理性能如粒度及粒度分布、球形度、表面粗糙度、空心粉率、硬度及表面氧化层厚度等发生改变,同时,还可能引起粉末化学性能的改变如表面氧含量等,除此之外,成形过程中还可能会形成飞溅物,这些飞溅物最终可能会与粉末混合在一起,进而影响到回收粉的回收再利用,而且,回收粉末的再利用受到诸多因素的影响,因此,建立回收粉的再利用策略是亟待解决的问题,以确保回收粉的质量满足使用要求。

目前,针对粉末循环使用方式方法及如何对循环粉末进行表征的问题,CAMT基于前期风险监测成果中的粉末检测项目/粉末性能与打印成形件粉末性能之间的关联关系及日常委托检测中粉末的检测项目,制定不同回收策略下粉末的检测方案,为粉末供应商及应用者提供清晰的粉末回收再利用框架指南和测试指导,最终达到降低增材制造零件成本,推广其更广泛应用及保证产品质量。

同时,本标准的制定也是落实国家《增材制造标准领航行动计划(2020-2022年)》的需要。

A.从源头降低增材制造产品质量成本,促进其更广泛应用 相比锻件和铸件,目前,增材制造产品仍处于较高的价位,为降低增材制造产品成本,研究者主要是通过粉末回收再利用或成形过程质量控制降低废品率两个方面来降低产品成本,而粉末的回收再利用可从源头解决增材制造的产品成本,成本的下降将为该技术的更广泛应用奠定基础。

B.为业界提供具有参考意义的粉末再利用程序规范 目前,增材制造粉末供应商和用户对于粉末回收再利用还未达成共识,供应商处的粉末循环次数并不能代表用户实际使用过程中粉末的可循环次数,这主要是由于粉末回收再利用除受粉末本身性能及制备方法影响外,还受粉末来源及处理,混合策略等的影响,因此,本标准建立的粉末回收再利用程序规范对于规范粉末供应商和用户合理使用回收粉、产品质量控制具有重要意义。

范围和主要技术内容

本标准规定了增材制造用金属粉末回收再利用中的相关术语概念、回收再利用的基本策略及对应的测试方法。 本标准适用于粉末床熔融工艺粉末的金属粉末的回收再利用和测试方案,其他工艺的粉末粉末的回收再利用和质量控制可参考本标准。 本项目主要是依据增材制造中粉末的不同来源、处理方式等条件对粉末进行识别并分类,同时,据不同的循环利用策略制定对应的检测方案。具体为标准中第4章节的内容。 策略1:粉末不回收再利用,即将回收粉直接丢弃;不对回收粉进行测试。 策略2:单批次,没有原始粉末添加,直至原始粉末消耗完;对粉末进行外观、粒度及粒度分布、颗粒形状、微量水分、化学成分及密度进行测试。 策略3:每一次成形完成后,与原始粉末进行混合;对粉末进行外观、粒度及粒度分布、颗粒形状、微量水分、化学成分(氧含量)及密度进行测试。 策略4:每隔一定频率的成形后,与原始粉末进行混合;对粉末进行外观、粒度及粒度分布、颗粒形状、微量水分、化学成分(氧含量)及密度进行测试。 策略5:不添加原始粉末,对回收粉进行处理、隔离和混合;对粉末进行外观、粒度及粒度分布、颗粒形状、微量水分、化学成分及密度进行测试。 策略6:添加原始粉末,对回收粉进行处理、隔离和混合;对粉末进行外观、粒度及粒度分布、颗粒形状、微量水分、化学成分全项测试及密度进行测试。