国家标准计划《增材制造 金属粉末定向能量沉积设备激光熔覆头测试方法》由 TC562(全国增材制造标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国机械工业联合会。
主要起草单位 西安增材制造国家研究院有限公司 、中机生产力促进中心等 。
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| 25.030 增材制造 |
在《中国制造2025》总体战略部署中,增材制造被列入智能制造的重点领域,属于亟待实现工程应用和产业化的关键技术装备之一。
金属材料增材制造在航空航天、船舶工业、轨道交通、煤机重工、医疗等领域已跨越了前沿探索,先后进入技术应用、推广阶段,如GE在LEAP商用发动机中的应用(3D打印燃油喷嘴),C919的23个3D打印零部件等。
目前,金属粉末增材制造的成型工艺主要有两种:选区激光融化和金属粉末定向能量沉积。
因其成型原理的不同,上述两种工艺的潜在应用领域也有所区别。
选区激光融化因扫描激光的光斑尺寸小、打印层切片精细、扫描幅面受限,更容易获得高精度、低表面粗糙度、小尺寸的金属成型件;而金属粉末定向能量沉积因送粉效率高、激光功率大、运动轴灵活,针对复杂零件直接成型、高附加值零件修复再制造等领域更有显著的效率优势和加工尺寸优势。
随着金属粉末定向能量沉积工艺应用成熟,工艺稳定性和工艺成本都成为了影响技术推广、发展的重要因素。
金属粉末定向能量沉积设备激光熔覆头(又称:同轴送粉式激光熔覆头)是金属粉末定向能量沉积设备的关键组成之一,可类比于机械制造中的切削刀具,它承担激光能量和金属粉末定点输出功能,实现会聚粉末流转换为空间位置和冶金性能可控的金属熔覆层。
因此,金属粉末定向能量沉积工艺能力受到设备性能的显著影响。
整机的设备性能包括两方面:一、作为设备主体的机床(或机器人)性能;二、作为工艺输出端的激光熔覆头性能。
对于机床性能而言,现行有诸多国家标准对机床技术条件、数控系统、可靠性、机床精度检验等多项指标提出了明确要求,即金属粉末定向能量沉积的设备主体有标准可依;而对工艺稳定性和工艺成本有着直接影响的激光熔覆头,尚没有明确标准予以对应。
具备高性能激光光束和粉束形态的激光熔覆头是金属粉末定向能量沉积工艺稳定的重要一环,是增材制造装备工程应用和产业化的前提。
助力增材制造装备的发展有助于推动传统制造业智能转型,为构建我国制造业竞争新优势、建设制造强国奠定扎实的基础。
制订相应的国家标准就成为迫切需要解决的问题。
制订《增材制造 金属粉末定向能量沉积设备激光熔覆头性能测试方法》标准,不仅可以规范产品设计、质量控制,也为产、供、销三方提供了基本的技术数据和使用依据。
本标准针对金属粉末定向能量沉积设备及工艺,规定了增材制造用金属粉末定向能量沉积设备激光熔覆头的性能测试方法、测试步骤等内容。