《增材制造 高分子材料激光粉末床熔融設(shè)備》

1JB/T14892—XXXX增材制造高分子材料激光粉末床熔融設(shè)備本文件規(guī)定了高分子材料激光粉末床熔融設(shè)備的技術(shù)要求，描述了相應(yīng)的試驗(yàn)方法，規(guī)定了檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存。本文件適用于高分子材料激光粉末床熔融設(shè)備的制造。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；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/T5226.34機(jī)械電氣安全機(jī)械電氣設(shè)備第34部分：機(jī)床技術(shù)條件GB/T9969工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則GB/T13306標(biāo)牌GB/T14896.7特種加工機(jī)床術(shù)語第7部分：增材制造機(jī)床GB/T17421.1—2023機(jī)床檢驗(yàn)通則第1部分：在無負(fù)荷或準(zhǔn)靜態(tài)條件下機(jī)床的幾何精度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/T26220工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成機(jī)床數(shù)值控制數(shù)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件GB/T35351增材制造術(shù)語GB/T39329—2020增材制造測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試件精度檢驗(yàn)JB/T8356機(jī)床包裝技術(shù)條件3術(shù)語和定義GB/T14896.7和GB/T35351界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1高分子材料激光粉末床熔融設(shè)備laser-basedpowderbedfusionequipmentofpolymers以激光為能量源，以高分子粉末為原材料，采用粉末床熔融工藝制備零件的增材制造設(shè)備。注：設(shè)備一般包括：激光器、掃描振鏡、鋪粉裝置、成形室、粉料室4技術(shù)要求4.1工作條件4.1.1環(huán)境溫度：5℃~35℃,低于露點(diǎn)溫度。2JB/T14892—XXXX4.1.2環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)小于70%。4.1.3電源條件：220V、380V、50Hz±0.5Hz。4.1.4防火要求：應(yīng)有相應(yīng)的防火措施和消防設(shè)備，所有裝飾材料及標(biāo)志應(yīng)阻燃。4.2加工與裝配4.2.1高分子材料激光粉末床熔融設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱“設(shè)備”）應(yīng)按有效文件進(jìn)行加工裝配，包括尺寸精度、配合公差、裝配孔位、表面光潔度等。4.2.2激光器、掃描振鏡和光學(xué)鏡片應(yīng)采取防塵措施，保持清潔。4.2.3機(jī)架、成形平臺(tái)等重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件應(yīng)做消除內(nèi)應(yīng)力處理。4.2.4鋪粉機(jī)構(gòu)傳動(dòng)副和導(dǎo)軌副、活塞、絲桿副應(yīng)密封并采取耐磨措施。4.2.5絲桿、直線單元、鋪粉輥等易被粉塵污染的零部件應(yīng)采取保護(hù)措施。4.2.6掃描振鏡、鋪粉機(jī)構(gòu)等往復(fù)運(yùn)動(dòng)零部件應(yīng)采取可靠的限位措施，運(yùn)動(dòng)軸應(yīng)設(shè)置機(jī)械、光學(xué)等雙重限位裝置。4.3外觀質(zhì)量4.3.1外露結(jié)合面邊緣應(yīng)整齊勻稱，零部件連接部位的縫隙應(yīng)勻稱。4.3.2漆面應(yīng)光滑、色澤均勻，不應(yīng)有皺紋、脫皮和氣泡等缺陷。4.3.3告警標(biāo)志、指示燈應(yīng)處于明顯位置，標(biāo)牌應(yīng)符合GB/T13306的要求。4.3.4各操作開關(guān)及按鍵應(yīng)靈活、可靠、方便，易于識(shí)別。4.3.5電線布線整齊，捆扎牢靠。4.4設(shè)備性能4.4.1機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置Z軸升降、刮平鋪粉運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)順暢，啟、停靈活可靠，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間≤100ms。4.4.2激光光路4.4.2.1激光器輸出功率應(yīng)達(dá)到設(shè)備的標(biāo)稱功率值。4.4.2.2激光器輸出功率損耗≤設(shè)定值的5%。4.4.2.3激光器輸出功率不穩(wěn)定度≤5%。4.4.2.4掃描振鏡光斑復(fù)零位置（x=0,y=0）時(shí)，光斑應(yīng)位于工作缸中心，偏差小于0.02mm。4.4.3冷卻系統(tǒng)4.4.3.1應(yīng)能把激光器的溫度控制在設(shè)定范圍，超過設(shè)定范圍應(yīng)斷電。4.4.3.2成形尼龍粉末材料的設(shè)備應(yīng)配備氣體保護(hù)系統(tǒng)。4.4.4加熱系統(tǒng)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，應(yīng)能把成形室溫度加熱到標(biāo)稱溫度，且保持在設(shè)定的范圍，超過設(shè)定值應(yīng)斷電。4.4.5除塵系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)清理、排出成形室內(nèi)的粉塵等雜質(zhì)，確保成形室內(nèi)的雜質(zhì)含量符合設(shè)定要求。4.4.6控制系統(tǒng)3JB/T14892—XXXX4.4.6.1控制系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T26220的要求，界面應(yīng)有當(dāng)前狀態(tài)顯示，顯示的信息包括但不限于成形層厚、掃描速度、鋪粉速度、掃描時(shí)間間隔、光斑直徑、成形室溫度、日志反饋、報(bào)警顯示、粉末余量和自動(dòng)報(bào)警等。4.4.6.2設(shè)備運(yùn)行發(fā)生異常情況時(shí)，應(yīng)能及時(shí)報(bào)警并記錄異常信息，異常信息包括但不限于激光器故障、機(jī)械故障、成形室溫度超界、激光冷卻系統(tǒng)異常、粉末不足和鋪粉異常等。4.4.7軟件系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)文件讀入，支持激光功率、掃描速度、掃描層厚、成形室溫度和激光器冷卻溫度等工藝參數(shù)的設(shè)置，具有成形日志生成功能，應(yīng)留有數(shù)據(jù)接口。4.5成形指標(biāo)4.5.1最大成形尺寸（長(zhǎng)mm、寬mm、高mm）應(yīng)符合標(biāo)稱值。4.5.2分層厚度應(yīng)在0.05mm～0.30mm之間，分層厚度應(yīng)符合標(biāo)稱值。4.5.3成形件尺寸精度應(yīng)符合標(biāo)稱值，常見高分子材料的成形件精度見表1。4.5.4成形效率應(yīng)符合標(biāo)稱值。表1常見高分子材料成形件精度4.6運(yùn)行可靠性4.6.1空轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)備空轉(zhuǎn)運(yùn)行無故障時(shí)間不應(yīng)低于4h。4.6.2加載試驗(yàn)按標(biāo)稱的最大制件加載連續(xù)工作1.5h，應(yīng)無故障。4.6.3連續(xù)成形制件試驗(yàn)按照設(shè)定的正常工作條件，連續(xù)運(yùn)行12h，應(yīng)無故障。4.7安全要求4.7.1安全防護(hù)應(yīng)符合GB25493的要求。4.7.2電氣安全應(yīng)符合GB/T5226.34的要求。4.8運(yùn)行精度4.8.1鋪粉導(dǎo)軌直線度鋪粉導(dǎo)軌直線度在任意300mm的長(zhǎng)度范圍內(nèi)不應(yīng)超過0.05mm，有特殊要求時(shí)供需雙方可設(shè)定。4JB/T14892—XXXX4.8.2成形工作臺(tái)平面度成形平臺(tái)平面度應(yīng)符合表2的要求，有特殊要求時(shí)供需雙方可設(shè)定。表2成形平臺(tái)平面度公差臺(tái)面尺寸/mm平面度公差/mm≤3000.05>300～5000.06>5000.084.8.3z軸重復(fù)定位精度z軸重復(fù)定位精度不應(yīng)超過0.05mm，供粉缸z軸重復(fù)定位精度不應(yīng)超過0.05mm，有特殊要求時(shí)供需雙方可設(shè)定。5試驗(yàn)方法5.1試驗(yàn)條件檢驗(yàn)條件應(yīng)符合4.1的要求。5.2加工與裝配在加工裝配后或空轉(zhuǎn)試驗(yàn)中用目測(cè)或檢具檢驗(yàn)。5.3外觀質(zhì)量目測(cè)或檢具檢查。5.4設(shè)備性能5.4.1機(jī)械運(yùn)行空轉(zhuǎn)試驗(yàn)，分別對(duì)Z軸升降、刮粉運(yùn)動(dòng)做低速、中速、高速升降運(yùn)行試驗(yàn)，目測(cè)運(yùn)行結(jié)果與控制相符性，利用秒表測(cè)量響應(yīng)時(shí)間。5.4.2激光光路5.4.2.1在最大標(biāo)稱掃描速度下使用激光功率計(jì)測(cè)量激光器輸出功率。5.4.2.2使用激光功率計(jì)測(cè)量激光器輸出功率損耗。5.4.2.3使用激光功率計(jì)測(cè)量激光不穩(wěn)定度。5.4.2.4掃描振鏡復(fù)零位置（x=0,y=0）時(shí)，采用光學(xué)測(cè)量?jī)x器檢驗(yàn)掃描振鏡光斑在最大幅面位置的偏5.4.3冷卻系統(tǒng)先開啟冷卻系統(tǒng)，再開啟激光器，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，查看激光器溫度。5.4.4加熱系統(tǒng)開啟設(shè)備及加熱罩進(jìn)行加熱，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，查看成形室的溫度。5JB/T14892—XXXX5.4.5除塵系統(tǒng)按照設(shè)備說明書的要求，開啟設(shè)備及除塵系統(tǒng)，檢查除塵效果。5.4.6控制系統(tǒng)應(yīng)按照GB/T26220規(guī)定的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。5.4.7軟件系統(tǒng)啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，通過顯示頁(yè)面指示和打印操作檢驗(yàn)。5.5成形指標(biāo)5.5.1最大成形尺寸用精度不低于0.02mm的量具測(cè)量成形平臺(tái)的長(zhǎng)、寬和成形室的高，精確到0.1mm，重復(fù)3次，取平均值。5.5.2分層厚度把設(shè)備調(diào)至標(biāo)稱的最小分層厚度hmm，按照GB/T39329—2020中的鼓型測(cè)試件的方法進(jìn)行成形試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，取出測(cè)試件，用精度不低于為0.02㎜的量具測(cè)量測(cè)試件的長(zhǎng)度lmm，精確到0.1mm，再除以設(shè)定的層數(shù)n。式中：h—最小分層厚度,單位為毫米（mm）；l—測(cè)試件的長(zhǎng)度，單位為毫米（mmn—測(cè)試件的層數(shù)。5.5.3成形件尺寸精度按照GB/T39329—2020中的鼓型測(cè)試件的方法進(jìn)行成形試驗(yàn)，計(jì)算成形件尺寸精度。5.5.4成形效率按照GB/T39329—2020中的鼓型測(cè)試件的方法進(jìn)行成形試驗(yàn)，記錄成形時(shí)間t，測(cè)量鼓型成形件的體積v，計(jì)算成形效率w。w=··························································(1)式中：t-時(shí)間,單位為小時(shí)（h)；v-體積，單位為立方厘米（cm3w-成效效率。5.6運(yùn)行可靠性5.6.1空轉(zhuǎn)試驗(yàn)6JB/T14892—XXXX在工作環(huán)境條件下，啟動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行空轉(zhuǎn)試驗(yàn)，斷續(xù)運(yùn)行不小于4h，斷續(xù)次數(shù)不少于5次，每次間隔不少于5min。運(yùn)行過程中電源電壓波動(dòng)4次以上，分別為0.9倍標(biāo)稱電壓0.5h，1.1倍標(biāo)稱電壓0.5h。按照設(shè)定的低速、中速、高速變換掃描速度3次。5.6.2加載試驗(yàn)在工作環(huán)境條件下，進(jìn)行最大制件加載試驗(yàn)連續(xù)工作1.5h，應(yīng)無故障。5.6.3連續(xù)成形試驗(yàn)在工作環(huán)境條件下，設(shè)備儲(chǔ)粉缸裝滿粉末，啟動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行連續(xù)成形試驗(yàn)12h，應(yīng)無故障。5.7安全要求5.7.1安全防護(hù)應(yīng)按照GB25493規(guī)定的方法檢驗(yàn)。5.7.2電氣安全應(yīng)按照GB/T5226.34規(guī)定的方法檢驗(yàn)。5.8運(yùn)行精度5.8.1導(dǎo)軌直線度5.8.1.1在x/y水平面內(nèi)，在任意300mm的范圍內(nèi)，使用百分表、平尺、指示器或光學(xué)方法等測(cè)量?jī)x器。5.8.1.2將成形基板安裝在工作平臺(tái)上，刮刀安裝在鋪粉導(dǎo)軌上，百分表固定在刮刀架上，指示器觸及成形基板，在整個(gè)測(cè)量長(zhǎng)度上移動(dòng)x軸并記下指示器讀數(shù)。在zx垂直面內(nèi)按同樣方法重復(fù)檢查。5.8.2成形工作臺(tái)平面度5.8.2.1按照GB/T17421.1—2023中12.2.4.2規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)量。5.8.2.2選擇成形平臺(tái)長(zhǎng)邊為OX軸，成形平臺(tái)短邊為OY軸，平行OA的測(cè)量線不少于3條并保證測(cè)量線間距均等，OA、OC與成形平臺(tái)輪廓邊的距離應(yīng)小于測(cè)量線間距。是否沿mM、m′M′等做追加測(cè)量由供需雙方設(shè)定。5.8.3z軸重復(fù)定位精度在成形平臺(tái)基板上固定高精度刻度尺，起動(dòng)設(shè)備設(shè)定上升距離，用千分尺或激光干涉儀測(cè)量重復(fù)定位精度。6檢驗(yàn)規(guī)則6.1檢驗(yàn)分類分為出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)。6.2出廠檢驗(yàn)設(shè)備應(yīng)通過出廠檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格并簽發(fā)合格證后方可出廠，出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目見表2。7JB/T14892—XXXX表3出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目√√√√√√√√√√√√√———√√√√√z軸重復(fù)定位精度√6.3型式檢驗(yàn)6.3.1有下列情況之一，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)：——新產(chǎn)品試制鑒定時(shí)；——當(dāng)設(shè)計(jì)、工藝、零部件和材料有較大改變，可能影響設(shè)備性能時(shí)；——監(jiān)管部門提出型式檢驗(yàn)時(shí)。6.3.2型式檢驗(yàn)項(xiàng)目為技術(shù)要求的全部項(xiàng)目。6.3.3型式檢驗(yàn)樣品應(yīng)在出廠合格的設(shè)備中隨機(jī)抽取1臺(tái)。6.3.4型式檢驗(yàn)，若有不合格項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)重新抽樣對(duì)不合格項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)檢，若仍不合格時(shí)，則判定型式檢驗(yàn)不合格。7標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存7.1標(biāo)志7.1.1設(shè)備標(biāo)志應(yīng)至少包含產(chǎn)品名稱、型號(hào)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、產(chǎn)地、生產(chǎn)日期等內(nèi)容。7