《增材制造+設(shè)計(jì)+金屬材料激光粉末床熔融gbt+42617-2023》詳細(xì)解讀

《增材制造設(shè)計(jì)金屬材料激光粉末床熔融gb/t42617-2023》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4符號和縮略語4.1符號4.2縮略語5工藝特性5.1零件尺寸contents目錄5.2PBF工藝優(yōu)勢5.3PBF工藝局限5.4經(jīng)濟(jì)性和效率5.5功能約束5.6尺寸、形狀和位置精度5.7數(shù)據(jù)質(zhì)量、分辨率、表示形式6設(shè)計(jì)準(zhǔn)則6.1材料和結(jié)構(gòu)特性6.2支撐結(jié)構(gòu)contents目錄6.3成形方向、位置和擺放6.4材料的各向異性6.5表面粗糙度6.6后處理6.7設(shè)計(jì)關(guān)注附錄A(資料性)本文件與ISO/ASTM52911-1:2019結(jié)構(gòu)編號對照情況附錄B(資料性)本文件與ISO/ASTM52911-1:2019技術(shù)差異及其原因contents目錄附錄C(資料性)PBF-LB/M用原材料附錄D(資料性)應(yīng)用案例參考文獻(xiàn)011范圍03適用于各類金屬材料激光粉末床熔融增材制造，包括但不限于不銹鋼、鈦合金、鋁合金等。01適用于金屬材料激光粉末床熔融增材制造過程的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)與交付。02涉及相關(guān)術(shù)語和定義、設(shè)計(jì)要素、制造過程控制、檢驗(yàn)與試驗(yàn)以及交付要求。1范圍022規(guī)范性引用文件所引用的規(guī)范性文件均來自國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)化組織，確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和可靠性。國內(nèi)外權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)增材制造金屬材料激光粉末床熔融技術(shù)的特點(diǎn)和需求，有針對性地篩選相關(guān)規(guī)范性文件，提高標(biāo)準(zhǔn)的適用性。針對性篩選隨著技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，及時(shí)更新所引用的規(guī)范性文件，保持標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)效性。及時(shí)更新2規(guī)范性引用文件033術(shù)語和定義123增材制造是一種通過逐層堆積材料來制造物體的過程，與傳統(tǒng)的減材制造方法相比，具有節(jié)省材料、制造復(fù)雜形狀等優(yōu)勢。定義AdditiveManufacturing（AM），也稱為3D打印。英文名稱增材制造廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、汽車、電子等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域3術(shù)語和定義044符號和縮略語L表示長度或?qū)挾确较虻某叽纾瑔挝煌ǔ楹撩祝╩m）。V表示體積，單位根據(jù)上下文確定，如立方毫米（mm3）或立方米（m3）。R表示半徑，單位通常為毫米（mm）。4符號和縮略語054.1符號材料相關(guān)符號01包括材料的種類、狀態(tài)、處理方式等，如不同金屬粉末的標(biāo)識、熔融狀態(tài)的表示等。這些符號有助于準(zhǔn)確描述和記錄實(shí)驗(yàn)過程中的材料信息。工藝相關(guān)符號02涉及激光功率、掃描速度、粉末層厚度等關(guān)鍵工藝參數(shù)，以及熔融、凝固、熱處理等工藝步驟的符號表示。這些符號有助于精確控制制造過程，確保產(chǎn)品質(zhì)量。尺寸與形位公差符號03用于表示增材制造產(chǎn)品的尺寸精度和形位公差，如直線度、平面度、圓度等。這些符號對于評估產(chǎn)品的幾何特征和互換性具有重要意義。4.1符號064.2縮略語LPBFLaserPowderBedFusion，激光粉末床熔融。AMAdditiveManufacturing，增材制造。SLMSelectiveLaserMelting，選區(qū)激光熔化。4.2縮略語075工藝特性粉末粒度與分布影響打印件的致密度和表面粗糙度，需嚴(yán)格控制粉末的粒度和分布范圍。粉末流動性良好的粉末流動性可確保鋪粉的均勻性，提高打印成功率。粉末松裝密度對打印件的尺寸精度和內(nèi)部質(zhì)量有重要影響。5工藝特性085.1零件尺寸尺寸精度零件尺寸需滿足一定的精度要求，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了尺寸精度的評估方法和允許偏差，以確保零件的互換性和使用性能。尺寸穩(wěn)定性增材制造的零件在使用過程中需要保持尺寸穩(wěn)定性，標(biāo)準(zhǔn)對零件的尺寸穩(wěn)定性進(jìn)行了要求，并提供了相應(yīng)的測試方法。尺寸范圍標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了增材制造零件的尺寸范圍，包括最大尺寸和最小尺寸，確保零件的可制造性和質(zhì)量。5.1零件尺寸095.2PBF工藝優(yōu)勢通過激光束精確熔化金屬粉末，實(shí)現(xiàn)材料的逐層堆積，最大限度地減少材料浪費(fèi)。粉末床熔融技術(shù)PBF工藝能夠制造出接近最終形狀的零件，減少后續(xù)機(jī)加工的需求，提高材料利用率。近凈成形能力未熔化的粉末可以經(jīng)過篩分和處理后重新使用，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本?？苫厥赵倮?.2PBF工藝優(yōu)勢105.3PBF工藝局限較高的制造成本由于PBF工藝需要使用高功率激光器和昂貴的金屬粉末材料，導(dǎo)致其制造成本相對較高。制造效率限制PBF工藝在逐層堆積制造過程中，每層都需要進(jìn)行激光掃描和粉末鋪設(shè)，因此制造效率受到一定限制，不適合大規(guī)?？焖偕a(chǎn)。5.3PBF工藝局限115.4經(jīng)濟(jì)性和效率通過精確計(jì)算所需粉末材料量，減少材料浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。優(yōu)化原材料使用提高設(shè)備利用率節(jié)能減排合理安排打印任務(wù)和設(shè)備維護(hù)時(shí)間，確保設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率。采用環(huán)保型打印材料和節(jié)能技術(shù)，降低生產(chǎn)過程中的能耗和排放，實(shí)現(xiàn)綠色制造。0302015.4經(jīng)濟(jì)性和效率125.5功能約束幾何約束涉及增材制造零件形狀、尺寸及位置關(guān)系的限制條件。物理約束針對材料性能、工藝過程及后處理等方面的約束。功能性約束為確保零件在使用過程中滿足特定功能要求而設(shè)定的約束。5.5功能約束135.6尺寸、形狀和位置精度

5.6尺寸、形狀和位置精度嚴(yán)格控制粉末材料質(zhì)量為確保增材制造產(chǎn)品的尺寸精度，應(yīng)選用粒度分布均勻、流動性好的金屬粉末材料。優(yōu)化工藝參數(shù)通過調(diào)整激光功率、掃描速度、鋪粉厚度等關(guān)鍵工藝參數(shù)，可有效控制產(chǎn)品的尺寸精度。后處理及檢測增材制造完成后，應(yīng)進(jìn)行必要的后處理，如熱處理、機(jī)械加工等，以提高產(chǎn)品尺寸精度，并實(shí)施精確檢測確保產(chǎn)品質(zhì)量。145.7數(shù)據(jù)質(zhì)量、分辨率、表示形式5.7數(shù)據(jù)質(zhì)量、分辨率、表示形式準(zhǔn)確性確保所提供的增材制造數(shù)據(jù)具備高準(zhǔn)確性，以減少制造過程中的誤差和偏差。完整性數(shù)據(jù)應(yīng)包含制造所需的所有信息，確保制造過程的順利進(jìn)行。一致性數(shù)據(jù)在不同環(huán)境和平臺下應(yīng)保持一致性，以確保制造結(jié)果的可預(yù)測性。156設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確保零部件的功能需求得到滿足，考慮增材制造的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。針對不同行業(yè)和應(yīng)用場景，制定相應(yīng)的功能性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過程中的功能驗(yàn)證與測試，確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。6設(shè)計(jì)準(zhǔn)則166.1材料和結(jié)構(gòu)特性包括不銹鋼、鋁合金、鈦合金等多種金屬粉末，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性。金屬粉末材料通過添加陶瓷、增強(qiáng)纖維等，提高金屬材料的強(qiáng)度、硬度及耐磨性。復(fù)合材料根據(jù)客戶需求，研發(fā)具備特定性能的新型金屬粉末材料。定制化材料6.1材料和結(jié)構(gòu)特性176.2支撐結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)定性和支撐強(qiáng)度，適用于大型復(fù)雜零件的打印。塊狀支撐結(jié)構(gòu)較為輕盈，可以在保證支撐效果的同時(shí)減少材料使用。樹枝狀支撐由線條構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，透氣性較好，適用于需要較好熱交換的零件打印。網(wǎng)狀支撐6.2支撐結(jié)構(gòu)186.3成形方向、位置和擺放減少支撐結(jié)構(gòu)根據(jù)零件形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的成形方向，以減少支撐結(jié)構(gòu)的使用，提高打印效率和降低成本。保證精度和表面質(zhì)量成形方向的選擇應(yīng)確保打印零件的關(guān)鍵尺寸和表面質(zhì)量不受影響，避免出現(xiàn)明顯的臺階效應(yīng)或表面粗糙度問題?？紤]后處理便利性在選擇成形方向時(shí)，還應(yīng)考慮打印完成后零件的后處理便利性，如易于去除支撐結(jié)構(gòu)、便于進(jìn)行熱處理等。6.3成形方向、位置和擺放196.4材料的各向異性概念描述各向異性是指材料在不同方向上呈現(xiàn)出不同的物理、化學(xué)或力學(xué)性能。形成原因增材制造過程中，金屬粉末在激光束的作用下逐層熔化并凝固，從而形成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的金屬零件。由于制造過程的特殊性，金屬零件在微觀結(jié)構(gòu)和性能方面會表現(xiàn)出各向異性。影響因素材料的各向異性與制造工藝參數(shù)、粉末特性、后處理等因素密切相關(guān)。6.4材料的各向異性206.5表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。它是反映表面微觀不平度或紋理特性的重要指標(biāo)。表面粗糙度與機(jī)械零件的配合性質(zhì)、耐磨性、抗腐蝕性、密封性、外觀質(zhì)量等密切相關(guān)。6.5表面粗糙度216.6后處理熱處理與應(yīng)力釋放針對金屬打印件，常需進(jìn)行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力、提高材料性能。機(jī)械加工與精整根據(jù)需求，對打印件進(jìn)行必要的機(jī)械加工，如切削、打磨等，以達(dá)到精度要求。清理與拆卸完成打印后，首先需對打印件進(jìn)行清理，去除支撐結(jié)構(gòu)，并從打印平臺上拆卸下來。6.6后處理226.7設(shè)計(jì)關(guān)注考慮材料性能根據(jù)增材制造產(chǎn)品的應(yīng)用需求和服役環(huán)境，選擇具有合適物理、化學(xué)和機(jī)械性能的粉末材料。粉末質(zhì)量評估對所選粉末材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量評估，包括粉末的粒度、形貌、流動性以及化學(xué)成分等，確保粉末質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。材料可追溯性建立粉末材料的可追溯性體系，確保原材料來源可靠，生產(chǎn)過程可監(jiān)控，產(chǎn)品質(zhì)量可追蹤。6.7設(shè)計(jì)關(guān)注23附錄A(資料性)本文件與ISO/ASTM52911-1:2019結(jié)構(gòu)編號對照情況附錄A(資料性)本文件與ISO/ASTM52911-1:2019結(jié)構(gòu)編號對照情況提供了本文件與ISO/ASTM52911-12019之間的結(jié)構(gòu)編號對照表，便于讀者查閱和對比。詳細(xì)說明了每個(gè)結(jié)構(gòu)編號在本文件和ISO/ASTM52911-12019中的具體含義，確保準(zhǔn)確理解。通過對照情況，可以清晰地了解本文件與ISO/ASTM52911-12019在內(nèi)容上的關(guān)聯(lián)和差異。24附錄B(資料性)本文件與ISO/ASTM52911-1:2019技術(shù)差異及其原因本文件對增材制造、金屬材料、激光粉末床熔融等術(shù)語進(jìn)行了詳細(xì)定義，并與ISO/ASTM52911-1:2019進(jìn)行了比對，確保了術(shù)語使用的一致性和準(zhǔn)確性。在某些術(shù)語的解釋上，本文件根據(jù)國內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行了調(diào)整，使其更符合中國市場的需求和標(biāo)準(zhǔn)。針對一些新增的術(shù)語，本文件也給出了明確的定義和解釋，以反映增材制造技術(shù)的最新發(fā)展。附錄B(資料性)本文件與ISO/ASTM52911-1:2019技術(shù)差異及其原因25附錄C(資料性)PBF-LB/M用原材料粉末純度與雜質(zhì)控制金屬粉末應(yīng)具有高純度，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量，以確保最終打印部件的力學(xué)性能和耐腐蝕性。粉末松裝密度與振實(shí)密度合適的松裝密度與振實(shí)密度有助于實(shí)現(xiàn)均勻的粉末鋪展，提高打印件的致密度和性能。粉末形態(tài)與粒度分布金屬材料粉末應(yīng)具有規(guī)則的球形或近球形顆粒，粒度分布應(yīng)符合增材制造工藝要求，以保證粉末的流動性與鋪展性。附錄C(資料性)PBF-LB/M用原材料26附錄D(資料性)應(yīng)用案例功能性零部件制造利用激光粉末床熔融技術(shù)，可以制造出具有特定性能的功能性鋁合金零部件，如散熱片、熱交換器等，提高產(chǎn)品的綜合性能。輕量化結(jié)構(gòu)件制造鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，通過激光粉末床熔融技術(shù)，可以制造出形狀復(fù)雜的輕量化結(jié)構(gòu)件，廣泛應(yīng)用