国家标准计划《增材制造 材料 不锈钢粉末》由 TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC16(全国钢标准化技术委员会特殊钢分会)执行 ,主管部门为中国钢铁工业协会。
主要起草单位 钢铁研究总院有限公司 、冶金工业信息标准研究院 。
| 77 冶金 |
| 77.160 粉末冶金 |
| 编号 | 语种 | 翻译承担单位 | 国内外需求情况 |
|---|---|---|---|
| 1 | EN | 钢铁研究总院有限公司 | 本标准英文版的制定将有利于我国相关产品的出口和在国际市场的推广 |
随着航空航天、能源、生物、电子等领域的不断发展和技术进步,传统的工艺制造技术已经无法完美的应对更加复杂的零件结构、无法达到更加少的制造周期、并且继续缩减材料消耗以减少成本。
因此,增材制造技术随之应运而生并获得了快速的发展。
增材制造技术,又称3D打印,是一种通过逐层方式生产复杂的工业部件的加工技术,它不受零件复杂程度的约束、显著缩短制作周期,并且大大提高了材料的利用率。
美国麦肯锡咨询公司认为增材制造是决定2025年经济发展的12大颠覆技术之一,而在我国,它也逐渐成为军用与民用领域未来最具潜力的成型技术之一,并且属于我国战略性新兴产业之一。
《增材制造标准领航行动计划(2020—2022年)》提出要强化标准研究与技术研发同步、国内标准制定与国际标准同步、标准实施与产业化同步的目标,领航增材制造产业高质量发展,对接国际的增材制造新型标准体系。
在目前增材制造技术最为先进的美国,同样发布了诸如《增材制造标准化路线图差距进展报告》的文件以此推动解决增材制造标准化的实施问题。
数据表明,截至2022年3月,世界范围内发布、在编、拟编标准超过200项,这些标准涉及到了增材制造技术的术语和定义、数据格式、设计、成形工艺、零件检测、装备产品、人员操作、安全、等方面,涵盖了航空、航天、汽车、焊接、船舶、计量、检测、印刷电路板、医疗等各个领域。
然而,即使如此,增材制造的标准建设仍处于初期阶段,相对于增材制造技术自身的发展和该产业的推广需求明显滞后。
从而导致我国金属3D行业仍处于瓶颈。
因此,对金属增材进行标准化建设是重中之重,特别是增材制造用金属粉末材料。
在金属增材工艺中,常用的加工方法包括定向能量沉积(DED)、激光选区熔化(SLF)等多以金属粉末为原材料,因为增材制造的原材料比较特殊,必须能够液化、粉体化和丝化,在打印完成后又能重新结合起来,并具有合格的物理化学性质。
因此金属粉末的质量将直接影响3D打印零件的最终性能。
一般来说,增材制造用的金属粉体指尺寸小于1mm?的金属颗粒群,它包括了单一的金属粉体、合金粉体以及具有金属性质的某些难熔化合物粉体。
综上所述,适用于增材制造的不锈钢的粉末在化学成分、粒径分布、形态、密度、流动性等方面都需要满足更高的要求。
传统的制造方式例如机械法、还原法等制备的金属粉末存在粉末表面形貌粗糙、松装密度小、流动性差等缺点,随着研究发展,目前适用于增材制造粉末的制备方法主要有真空感应熔炼气雾化法(VIGA)、电极感应熔炼气雾化(EIGA)、等离子旋转电极法(PREP)与等离子球化等,然而不同的制备工艺会直接导致粉末产品存在差异,因此制定增材制造用不锈钢粉末标准化工作已迫在眉睫。
目前,国际上的增材制造产业已经从起步期转入成长期。
随着技术成熟度提升、单位成本降低、产业配套能力增强,增材制造已经逐渐成为工业领域的主流制造方式,产业链不断拓展并涵盖了航空、航天、航海、能源动力、汽车与轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、数字创意、建筑等领域,优势企业甚至将增材制造装备、高端机床、智能工业机器人引入生产线,在生产效率、质量控制、柔性生产等方面提高了市场竞争力。
相比国内,虽然我国的增材制造技术也在同步增长,“十三五”时期以来,完成了10多类关键部件(如超高速激光熔覆头、电子枪、微滴喷射打印头)的技术攻关和自主生产,在工艺与装备稳定性、精度控制、变形与应力调控等方面都取得了良好进展,但我们仍旧缺乏增材制造行业的共性关键技术,因此无法形成规模化应用。
究其原因就是由于标准体系建设的不完整,导致增材制件在复杂工况/环境服役的可靠性数据偏少。
因此,通过制定本标准,完善增材制造标准体系,从而促进体系建立,并且有效提高产品的质量,满足增材制造技术对原料加工的高要求。
此外,通过制定本规范,可以进一步促进增材制造技术用不锈钢的全面国产化、规模化,满足增材制造加工原料急需,对不锈钢增材制造领域的生产加工技术水平的提升具有重要意义。
主要规定增材制造用不锈钢粉末的技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存内容。 适用于以气雾法、水雾法、等离子旋转电极雾化法等制备生产的,由激光熔化沉积、激光选区熔化、电子束选区熔化等增材制造工艺制备的不锈钢钢粉末。