(高清版)GBT 39252-2020 增材制造 金屬材料粉末床熔融工藝規(guī)范

ICS25.030增材制造金屬材料粉末床熔融工藝規(guī)范國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T39252—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC562)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：湖南華曙高科技有限責(zé)任公司、廣東漢邦激光科技有限公司、西安賽隆金屬材料空綜合技術(shù)研究所、中國航發(fā)北京航空材料研究院、西安航天發(fā)動機(jī)有限公司、廣東省材料與加工研究斐斯科技發(fā)展有限公司、西門子(中國)有限公司、青島理工大學(xué)、中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司、哈爾濱福沃德多維智能裝備有限公司、上海探真激光技術(shù)有限1GB/T39252—2020增材制造金屬材料粉末床熔融工藝規(guī)范1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了金屬材料粉末床熔融工藝的一般要求、工藝過程、質(zhì)量檢驗和技術(shù)資料交付。本標(biāo)準(zhǔn)適用于以激光和電子束為能量源的金屬材料粉末床熔融工藝。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6003.1試驗篩技術(shù)要求和檢驗第1部分：金屬絲編織網(wǎng)試驗篩GB8702電磁環(huán)境控制限值GB/T11651個體防護(hù)裝備選用規(guī)范GB15577粉塵防爆安全規(guī)程GB/T15605粉塵爆炸泄壓指南GB25493以激光為加工能量的快速成形機(jī)床安全防護(hù)技術(shù)要求GB/T35022增材制造主要特性和測試方法零件和粉末原材料GB/T35351增材制造術(shù)語GB/T37698增材制造設(shè)計要求、指南和建議GB50019工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB/T39247增材制造金屬制件熱處理工藝規(guī)范GB/T39254增材制造金屬制件機(jī)械性能評價通則ISO/ASTM52921增材制造術(shù)語坐標(biāo)系統(tǒng)和測試方法(Standardterminologyforadditivemanufacturing—Coordinatesystemsandtestmethodologies)3術(shù)語和定義GB/T35351界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1隨爐樣品samplealongwithpart在零件或?qū)嵨锍尚蔚耐瑫r，額外制備的同制造批次樣坯或試樣。4一般要求操作者應(yīng)接受培訓(xùn)，考核合格后才能操作設(shè)備，培訓(xùn)應(yīng)由設(shè)備廠商或已接受培訓(xùn)并合格的人員來實施。2GB/T39252—2020粉末床熔融設(shè)備的檢驗驗收應(yīng)按照設(shè)備廠家提供的驗收標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方協(xié)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)驗收，合格后才能使用。4.2.3.1操作者應(yīng)根據(jù)粉末床熔融設(shè)備的使用說明書制定維護(hù)保養(yǎng)計劃，維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容按設(shè)備廠商使心粉率等。金屬粉末的牌號和化學(xué)成分應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，或者在制造前由供需雙方協(xié)商確定。金驗方法應(yīng)按照GB/T35022規(guī)定的要求執(zhí)行。使用過的粉末過篩后經(jīng)檢測符合4.3.1的要求時可以重復(fù)或混合使用，并重新編制批號，使用次數(shù)和混合比例，篩網(wǎng)應(yīng)符合GB/T6003.1的規(guī)定；使用過的粉末過4.3.3.1粉末供應(yīng)商應(yīng)提供粉末的安全技術(shù)說明書和質(zhì)量證明書，質(zhì)量證明書應(yīng)包括但不限于粉末牌末供應(yīng)商提供的環(huán)境條件要求執(zhí)行。粉末床熔融設(shè)備和粉末推薦的工作環(huán)境如下：b)相對濕度：≤75%。3GB/T39252—2020安裝設(shè)備的場地應(yīng)具備良好的通風(fēng)和照明條件，應(yīng)按照GB50019的規(guī)定執(zhí)行。地面承載力應(yīng)符合設(shè)備廠商的要求。磁場要求主要適用于以電子束為能量源的粉末床熔融設(shè)備，其所處環(huán)境的磁場強(qiáng)度應(yīng)不影響電子束聚焦和掃描偏轉(zhuǎn)控制。4.5.1以激光為能量源的粉末床熔融設(shè)備安全防護(hù)應(yīng)符合GB25493的規(guī)定。4.5.2以激光為能量源的粉末床熔融設(shè)備成形腔的防爆泄壓裝置應(yīng)符合GB/T15605的規(guī)定。4.5.3以電子束為能量源的粉末床熔融設(shè)備其周圍電磁輻射應(yīng)符合GB8702的規(guī)定。4.5.4粉末床熔融設(shè)備應(yīng)保持良好接地。4.5.5粉末在使用、貯存、清理、篩分等過程中的操作及相關(guān)設(shè)備防爆安全應(yīng)符合GB15577的規(guī)定。4.6人員防護(hù)4.6.1操作人員應(yīng)按照GB/T11651的規(guī)定使用勞動保護(hù)用品。4.6.2必要時，建議在使用保護(hù)氣體的操作場所為操作人員配備呼吸保護(hù)裝置。5工藝過程典型的金屬材料粉末床熔融工藝流程見圖1。4GB/T39252—2020是否可修復(fù)否報廢不合格合格后處理合格交付圖1典型的工藝流程圖5.2模型設(shè)計5.2.1設(shè)計者可以通過三維軟件建?；?qū)嶓w進(jìn)行掃描等方式獲得零件模型。5.2.2零件的模型設(shè)計應(yīng)符合GB/T37698的有關(guān)規(guī)定。5.3數(shù)據(jù)處理及工藝參數(shù)設(shè)置5.3.2數(shù)據(jù)文件的格式應(yīng)符合設(shè)備要求，模型文件應(yīng)為粉末床熔融設(shè)備軟件能識別的格式，如STL、AMF、3MF、OBJ等。操作者在執(zhí)行數(shù)據(jù)處理(如格式轉(zhuǎn)換、切片等)過程中應(yīng)保證數(shù)據(jù)不丟失、可追溯，并完整記錄相關(guān)內(nèi)容，記錄的內(nèi)容參見附錄A。5.3.3應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、性能要求、成形時間、支撐去除、粉末清理難易程度等因素確定其成形方向和擺放位置。同時，應(yīng)檢查各零件之間的間隙，保證各零件之間不發(fā)生相互干涉。5.3.4對于需要添加支撐結(jié)構(gòu)的零件，應(yīng)考慮支撐的類型、數(shù)量以及支撐的去除等因素。5.3.5試樣可在零件上直接取樣，也可單獨成形隨爐樣品。5.3.6應(yīng)確定隨爐樣品的數(shù)量、成形方向和擺放位置。5.3.7零件以及試樣的方向和位置描述應(yīng)符合ISO/ASTM52921中的規(guī)定。5GB/T39252—20205.3.8根據(jù)材料類型和零件性能設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，可參考粉末床熔融設(shè)備廠商提供的工藝參數(shù)包。5.4成形準(zhǔn)備用于成形制造的原材料應(yīng)符合4.3的要求。根據(jù)工藝要求確定是否需要保護(hù)氣體(如氮氣、氬氣、氦氣等),使用保護(hù)氣體時其純度應(yīng)不小于99.9%。5.4.3.1粉末床熔融設(shè)備應(yīng)處于完好狀態(tài)。5.4.3.2成形平臺的材料應(yīng)與原材料具有良好的冶金相容性，厚度、平面度和粗糙度滿足工藝要求，在使用前應(yīng)清除表面的雜質(zhì)、油污。成形平臺按要求安裝固定后，成形平臺與鋪粉器之間的平行度和距離應(yīng)符合粉末床熔融設(shè)備廠家的規(guī)定。5.4.3.3添加不同牌號或批次的粉末前應(yīng)將成形室清理干凈，避免產(chǎn)生交叉污染。5.4.3.4確保成形室保護(hù)氣體類型、氧含量、真空度(電子束)、氣體壓力及成形平臺預(yù)熱溫度等滿足成形工藝條件。5.5成形過程5.5.1成形過程由計算機(jī)輔助完成。5.5.2應(yīng)對主要工藝參數(shù)進(jìn)行記錄，具體的工藝參數(shù)監(jiān)控和記錄由供需雙方協(xié)商確定。5.5.3成形過程中如出現(xiàn)中斷，應(yīng)對中斷狀態(tài)進(jìn)行記錄和評估，并根據(jù)評估結(jié)果進(jìn)行處置。5.5.4工藝參數(shù)對零件成形質(zhì)量的影響參見附錄B。5.6粉末清理5.6.1成形完成后宜將零件在保護(hù)氣氛或真空環(huán)境下冷卻到環(huán)境溫度或者特定溫度下再進(jìn)行粉末清理。5.6.2粉末清理可采用防靜電毛刷、防爆吸塵器、高壓氣等進(jìn)行清理。粉末清理過程中不應(yīng)損壞零件。5.6.3清理粉末操作過程中的安全及人身防護(hù)應(yīng)符合4.5、4.6的要求。5.7初步檢驗5.7.2在不影響客戶預(yù)期使用要求情況下，可以通過對零件采用修補(bǔ)、變形校正、機(jī)械加工等補(bǔ)救方式來滿足要求。5.8.1.1成形后的零件及隨爐樣品可根據(jù)需要進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。5.8.1.2根據(jù)零件的使用要求或供需雙方的技術(shù)協(xié)議采用相應(yīng)的熱處理以改善組織性能。5.8.1.3對內(nèi)部質(zhì)量有特殊要求的零件可進(jìn)行熱等靜壓處理。5.8.1.4熱處理應(yīng)符合GB/T39247的有關(guān)規(guī)定。6GB/T39252—2020從成形平臺移除零件時不應(yīng)破壞零件和影響零件性能。常用的零件移除方法有機(jī)械加工、手工去除等。如需去除支撐時不應(yīng)破壞零件和影響零件性能。常用的去支撐的方法有機(jī)械加工、手工去除等。6質(zhì)量檢驗6.1要求6.1.1零件交付前應(yīng)進(jìn)行必要的質(zhì)量檢驗，由供需雙方協(xié)商確定抽檢方式、檢測項目以及技術(shù)指標(biāo)作為交付和驗收條件。6.1.2零件主要特性和測試方法應(yīng)滿足但不限于GB/T35022的規(guī)定。6.1.3零件機(jī)械性能評價應(yīng)符合GB/T39254的規(guī)定。6.2復(fù)檢需方可根據(jù)雙方協(xié)定按6.1的要求進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢結(jié)果不合格時，由供需雙方協(xié)商解決。7技術(shù)資料交付交付的零件應(yīng)包含但不限于以下信息：a)供應(yīng)商信息(名稱、地址和聯(lián)系方式);b)零件名稱和材料牌號或成分；c)零件合格證明文件；d)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)編號；e)零件數(shù)量；g)后處理記錄；7GB/T39252—2020(資料性附錄)A.1軟件信息記錄成形過程中所涉及的軟件名稱、版本等信息，如設(shè)計軟件、預(yù)處理軟件(如切片軟件、支撐軟件A.2數(shù)據(jù)信息記錄零件成形數(shù)據(jù)，主要包含零件模型數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理等信息。A.3成形過程記錄成形過程記錄包含但不限于以下信息：e)以激光為能量源的成形工藝參數(shù)，包括成形腔氧含量、成形平臺預(yù)熱溫度、鋪粉層厚、激光功f)以電子束為能量源的成形工藝參數(shù)，包括電子束束流大小、掃描速度、掃描策略、成形室真空g)電子束成形完成后成形腔溫度；i)中斷及處置信息。8GB/T39252—2020(資料性附錄)工藝參數(shù)對零件成形質(zhì)量的影響表B.1、表B.2分別給出了以激光、電子束為能量源的增材制造金屬粉末床熔融工藝參數(shù)對零件成形過程和質(zhì)量的影響。序號工藝參數(shù)描述對成形過程和質(zhì)量的影響1成形平臺預(yù)熱溫度成形前對成形平臺加熱到達(dá)的溫度成形平臺溫度影響冷卻速率、微觀結(jié)構(gòu)和性能，避免零件受熱不均變形2保護(hù)氣體成形腔體保護(hù)氣體的類型和純度影響零件化學(xué)成分和性能3成型室氧含量成形腔和回收循環(huán)系統(tǒng)的氧氣含量高氧含量會導(dǎo)致材料一些元素氧化4鋪粉速度鋪粉器在成形區(qū)域的移動速度鋪粉速度會影響粉床初始密度、零件微觀組織和表面質(zhì)量等5鋪粉層厚熔融前鋪展在成形平面上的粉末厚度影響零件表面質(zhì)量、強(qiáng)度和致密度等6激光功率激光器的輸出功率影響零件致密度、表面質(zhì)量等7掃描間距相鄰掃描線之間的距離影響零件的密度和表面粗糙度8掃描速度成形時，激光在成形平面移動的速度影響零件密度、零件質(zhì)量和成形效率等9光斑尺寸激光在成形平面的聚焦光斑影響零件成形精度和成形效率等掃描策略激光在成形平面移動的軌跡影響零件成形質(zhì)量和成形效率等表B.2工藝參數(shù)對零件成形質(zhì)量的影響：電子束類序號工藝參數(shù)描述對成形過程和質(zhì)量的影響1光斑直徑電子束在成形平面的聚焦光斑尺寸影響零件表面質(zhì)量和性能2成形平臺預(yù)熱溫度成形前對成形平臺加熱所達(dá)到的溫度影響零件的成形質(zhì)量3掃描策略電子束在成形平面移動的軌跡影響零件成形質(zhì)量和成形效率等4鋪粉層厚鋪粉器完成一個行程后在工作面上產(chǎn)生的粉末厚度影響零件成形質(zhì)量、成形效率和致密度5粉末預(yù)熱每次鋪粉完成后對粉末的加熱影響零件成形質(zhì)量，減小熱應(yīng)力6熔化功率/掃描速度依據(jù)成形材料性質(zhì)制定的最佳比值影響零件致密度和力學(xué)性能7掃描速度電子束在成形平面移動的速度影響零件成形質(zhì)量和效率8保護(hù)氣體成形過程的保護(hù)氣體粉末的保護(hù)作用，防止電離和氧含量的增加，影響零件性能9柵壓成形時需要的電壓影響零件的成形