T-CWAN 0128-2024 鋁合金車輛轉(zhuǎn)向架電弧熔絲增材制造推.薦工藝規(guī)范

ICS25.160.10CCSJ33團體標準Processspecificationforadditivemanufacturingofarcfusesforaluminumalloyvehiclebogies2024-11-26發(fā)布中國焊接協(xié)會發(fā)布T/CWAN0128—2024 III 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語及定義 14一般要求 25技術(shù)要求 26安全防護 37工藝過程 48檢驗 79產(chǎn)品交付 8附錄A（資料性）增材制造工藝規(guī)程 T/CWAN0128—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國焊接協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：上海秀美模型有限公司、大連理工大學、中國船舶集團渤海造船有限公司、中船天津船舶制造有限公司、上海市納米科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進中心、中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司、大連聚金科技有限公司、南京聯(lián)空智能增材研究院有限公司。本文件主要起草人：張春鋒、王艷、楊文華、周偉民、張恒、秦雪蓮、張兆棟、王紅陽、吳滿鵬、李洋、劉麗華、朱平、張翔翔、嚴君、劉曉輝、于忠梅、唐凱、李鵬一。1T/CWAN0128—2024本文件規(guī)定了鋁合金車輛轉(zhuǎn)向架電弧熔絲增材制造的術(shù)語和定義，并規(guī)定了鋁合金車輛轉(zhuǎn)向架電弧增材制造工藝的一般要求、成形過程、檢驗和技術(shù)資料交付等。本文件適用于指導鋁合金車輛轉(zhuǎn)向架電弧熔絲增材制造。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/T10858—2023鋁及鋁合金焊絲GB/T24737.2—2012工藝管理導則第2部分：產(chǎn)品工藝工作程序GB/T35351增材制造術(shù)語GB/T36015—2018無損檢測儀器工業(yè)X射線數(shù)字成像裝置性能和檢測規(guī)則GB/T39253—2020增材制造金屬材料定向能量沉積工藝規(guī)范GB/T39255—2020焊接與切割用保護氣體GB/T34525—2017：氣瓶搬運、儲存和使用安全技術(shù)規(guī)程NB/T47013.2~13承壓設(shè)備無損檢測JB/T3223焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程3術(shù)語及定義GB/T35351、GB/T39253—2020界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。沉積層depositionlayer原材料在電弧作用下熔化并在工作表面上沉積的凝固層。[來源：GB/T39253—2020]3.2沉積道depositiontrack原材料與電弧的匯聚點做單次非折線運動時所沉積的區(qū)域。[來源：GB/T39253—2020]3.32T/CWAN0128—2024沉積路徑depositionpath原材料與電弧的匯聚點移動路徑。[來源：GB/T39253—2020]3.4切片厚度slicethickness增材結(jié)構(gòu)模型切片過程中設(shè)計的電弧增材過程中沿電弧移動方向的單沉積層的厚度。[來源：GB/T39253—2020]3.5層間溫度interlayertemperature連續(xù)增材過程中，下一層增材操作啟動前，當前待焊增材材料表面的即時溫度。3.6增材槍體depositiontorch維持電弧持續(xù)穩(wěn)定燃燒，實現(xiàn)一種或多種填充絲材以熔滴形式規(guī)律性地向沉積層的過渡。4一般要求4.1.1操作人員應(yīng)具備增材專業(yè)知識、業(yè)務(wù)技能，并經(jīng)擁有技術(shù)認證資質(zhì)的機構(gòu)組織的技術(shù)培訓，并考核合格者。4.1.2檢驗人員應(yīng)具有增材專業(yè)檢驗知識，并經(jīng)擁有技術(shù)認證資質(zhì)的機構(gòu)組織的檢驗技術(shù)培訓，并考核合格者。4.2環(huán)境4.2.1電弧增材設(shè)備應(yīng)安裝在車間、廠房等非露天的環(huán)境中，避免遭受雨、雪等惡劣天氣的損害，且應(yīng)滿足工件增材所必備的生產(chǎn)空間。4.2.2施工場地應(yīng)保持干凈、整潔，材料堆放整齊。4.2.3增材作業(yè)區(qū)的相對濕度應(yīng)不大于75％。4.2.4增材環(huán)境溫度應(yīng)不低于8℃。4.2.5增材作業(yè)區(qū)最大風速不宜超過2m/s，如果風速超過上述范圍，應(yīng)采取有效措施以保障增材電弧區(qū)域不受氣流影響。4.2.6放置保護氣體氣瓶的區(qū)域以及保護氣體輸送管路應(yīng)避免靠近高溫熱源或被烈日曝曬，保護氣體氣瓶應(yīng)遠離高溫熱源至少三米以上，遠離明火至少10米以上，遠離高壓電氣設(shè)備至少1.5米以上，以免發(fā)生爆炸事故。5技術(shù)要求5.1增材設(shè)備3T/CWAN0128—2024熔化極電弧熔絲增材制造設(shè)備組成與技術(shù)要求如下：a)數(shù)字增材電源：輸出功率應(yīng)不小于10kW，可調(diào)節(jié)電流范圍不低于50A~250A，可調(diào)節(jié)電壓范圍不低于10V~25V，暫載率應(yīng)為100%（注：當增材電流不超過200A時）；b)增材槍體：應(yīng)能承受數(shù)字增材電源所輸出的電流與電壓，同時具備一種或多種絲材的送絲要求及冷卻功能；c)數(shù)控冷卻系統(tǒng)：冷卻介質(zhì)為純凈水、蒸餾水、高純水；d)增材工作臺：按照增材構(gòu)件的尺寸、重量、增材過程選擇合適的增材工作臺；e）運動控制系統(tǒng)：可帶動增材槍體在增材姿態(tài)下，全范圍覆蓋增材制造軟件規(guī)劃的增材區(qū)域；f)增材過程參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)：具有實時數(shù)據(jù)提取、顯示與監(jiān)測功能；g）吸煙除塵系統(tǒng)：具有實時處理增材過程煙塵的功能；h）熔化極電弧熔絲增材制造軟件系統(tǒng)：應(yīng)具備對輸入的增材結(jié)構(gòu)數(shù)模進行區(qū)域劃分、分層切片、路徑規(guī)劃、路徑仿真、工藝規(guī)劃、生成增材程序等基本功能。5.2增材材料5.2.1鋁合金增材絲材（以xxx鋁合金轉(zhuǎn)向架為例，采用5系鋁合金，牌號為ER5183）應(yīng)符合GB/T10858—2023中的有關(guān)規(guī)定。5.2.2增材材料的生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立可靠的質(zhì)量體系，具備可滿足用戶需求的生產(chǎn)能力。5.2.3增材材料應(yīng)有質(zhì)量證明書，符合相應(yīng)標準或規(guī)范的要求，質(zhì)量證明書應(yīng)包含供應(yīng)商信息、材料規(guī)格、制造工藝、檢驗報告、認證和標準、使用建議等信息。5.2.4增材材料表面不應(yīng)存在油污、銹蝕、水分等雜質(zhì)以及其他影響增材質(zhì)量的缺陷。5.2.5增材材料在使用過程中，為了保證增材材料的使用性能，使用企業(yè)除了具備必要的貯存、烘干、清理設(shè)施之外，應(yīng)保證其標簽完好，以備查證。5.2.6增材材料及其包裝盒中不應(yīng)含有石棉成分。5.2.7增材材料的驗收入庫等管理應(yīng)按JB/T3223的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5.3保護氣體5.3.1增材保護氣體采用純度≥99.99的氬氣，且應(yīng)符合GB/T39255—2020的要求。5.3.2保護氣體應(yīng)干燥處理。5.3.3采用管道或瓶裝保護氣體進行增材時，應(yīng)采取適當?shù)姆纼龃胧?.3.4氣瓶搬運、儲存和使用時應(yīng)符合GB/T34525—2017的安全技術(shù)規(guī)程。6安全防護6.1操作人員工作前應(yīng)穿戴保護衣物（工作服、防護鞋、護目鏡、防塵口罩等）以防止電磁輻射、弧光輻射、增材煙塵等對人體的傷害。6.2操作人員在啟動增材前，應(yīng)關(guān)閉增材制造設(shè)備艙門，防止弧光輻射等對工作場地其他人員的傷害。6.3工作場地應(yīng)配置警報裝置及防火用消防器材等設(shè)施。4T/CWAN0128—20246.4發(fā)生人身觸電、灼傷等事故時，應(yīng)立即拉閘斷電，觸電者脫離電源后，實施人工急救并及時送往醫(yī)院，并應(yīng)及時、如實報告單位領(lǐng)導，保護事故現(xiàn)場。6.5發(fā)生設(shè)備故障時，應(yīng)立即停止作業(yè)，在問題排除后，方可進行操作。7工藝過程鋁合金車輛轉(zhuǎn)向架電弧熔絲增材制造工藝流程見圖1，工藝流程符合GB/T24737.2—2012的產(chǎn)品工藝工作程序。注：可根據(jù)需要反饋到工藝方案設(shè)計、工藝路線設(shè)計、工藝規(guī)程設(shè)計或?qū)Ｓ霉ぱb設(shè)計。5T/CWAN0128—20247.2產(chǎn)品開發(fā)7.2.1創(chuàng)意與構(gòu)思：產(chǎn)生新的產(chǎn)品想法或?qū)ΜF(xiàn)有產(chǎn)品進行改進的設(shè)想。7.2.2可行性研究：評估產(chǎn)品的技術(shù)可行性、市場潛力、成本效益等。7.2.3產(chǎn)品設(shè)計：包括外觀設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能設(shè)計等。7.2.4研發(fā)與創(chuàng)新：投入研發(fā)資源，進行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品優(yōu)化。7.2.5質(zhì)量控制：建立質(zhì)量檢測體系，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合標準。7.2.6項目管理：協(xié)調(diào)各部門和環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品開發(fā)進度和質(zhì)量。7.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性審查7.3.1可制造性：分析產(chǎn)品能否通過增材制造進行生產(chǎn)。7.3.2可加工性：確認材料在生產(chǎn)制造過程中能夠進行加工。7.3.3經(jīng)濟性分析：評估產(chǎn)品通過增材制造生產(chǎn)在經(jīng)濟上的可行性。7.4工藝方案設(shè)計7.4.1工藝流程確定：規(guī)劃產(chǎn)品生產(chǎn)的各個步驟和順序。7.4.2設(shè)備選型：根據(jù)工藝要求選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備。7.4.3工藝參數(shù)設(shè)定：確定生產(chǎn)過程中的電流、電壓、增材速度等關(guān)鍵參數(shù)。7.4.4工裝夾具設(shè)計：設(shè)計用于固定和定位產(chǎn)品的工裝夾具。7.4.5人員配置：明確各生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需的人員數(shù)量和技能要求。7.4.6質(zhì)量控制計劃：制定質(zhì)量檢測點和控制方法。7.4.7環(huán)境要求：考慮生產(chǎn)環(huán)境對工藝的影響。7.4.8安全措施：制定確保生產(chǎn)安全的措施和規(guī)范。7.4.9物料清單編制：列出生產(chǎn)所需的各種物料及其用量。7.4.10成本估算：對工藝方案進行成本估算和分析。7.5專用關(guān)鍵設(shè)備及工裝準備：7.5.1專用關(guān)鍵設(shè)備采購:對于需要專用關(guān)鍵設(shè)備的產(chǎn)品計劃專用關(guān)鍵設(shè)備的采購。7.5.2專用工裝設(shè)計與采購：設(shè)計產(chǎn)品的專用工裝并進行采購。7.6工藝路線設(shè)計7.6.1原材料準備：選擇直徑1.6mm的鋁合金絲材，并進行表面處理。7.6.2模型構(gòu)建與切片：使用三維建模軟件構(gòu)建模型，并進行切片處理。7.6.3增材制造：按照切片數(shù)據(jù)，采用電弧熔絲增材制造技術(shù)逐層堆積成型。針對各區(qū)域的增材規(guī)劃路徑，結(jié)合相應(yīng)的增材工藝參數(shù)。鋁合金試塊電弧增材過程，增材電流54A~148A，增材電壓15V~20V，送絲速度3m/min~7m/min，保護氣體流量16-20L/min，絲材干伸長12mm~15mm，形成各增材區(qū)域的增材電源參數(shù)工藝文件。結(jié)合各區(qū)域增材過程參數(shù)，鋁合金試樣搭接率3.0mm~5mm，層間溫度控制在120℃以下，層高1mm~3mm，確定增材路徑上的層內(nèi)平鋪偏移點與層間抬高偏移點以及等待冷6T/CWAN0128—2024卻所處的位置點等特殊功能點。將上述特殊功能點及其參數(shù)，寫入增材路徑文件，獲取具備增材功能的增材路徑/工藝文件組合。7.6.4后處理：去除支撐結(jié)構(gòu)，進行表面打磨、拋光、機加等處理。7.6.5質(zhì)量檢測：對制造出的鋁合金結(jié)構(gòu)進行尺寸精度、力學性能等方面的檢測。7.7工藝規(guī)程設(shè)計7.7.1工藝規(guī)程原則：保證增材質(zhì)量；保證生產(chǎn)效率；較低制造成本；良好勞動條件。7.7.2工藝規(guī)程設(shè)計：按照工藝方案設(shè)計增材工藝規(guī)程。7.8工藝試驗7.8.1試驗模型設(shè)計：將產(chǎn)品模型進行等比例縮小建立試驗模型，或者設(shè)計形狀為墻體的試驗模型。7.8.2試驗模型增材：按照工藝方案增材制造試驗模型。7.9工藝定額編制7.9.1材料定額：精確計算各種材料的用量，包括主料和輔料。7.9.2工時定額：對每個工序所需的工作時間進行評估，包括基本時間、輔助時間等。7.9.3設(shè)備和工具定額：確定所需設(shè)備和工具的類型、數(shù)量及使用時間。7.9.4能源消耗定額：核算水、電、氣等能源的消耗。7.9.5廢品率定額：考慮生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的廢品數(shù)量。7.10校對、審核及標準化審查7.10.1審查工藝定額編制的合理性和科學性。7.10.2驗證數(shù)據(jù)來源和計算過程的正確性。7.10.3評估對生產(chǎn)實際的適用性和可行性。7.10.4檢查是否符合相關(guān)法規(guī)、標準和規(guī)范。7.10.5確認是否遵循了行業(yè)既定的標準和規(guī)范。7.11產(chǎn)品試制及工藝、工裝驗證7.11.1產(chǎn)品試制：按照設(shè)計要求生產(chǎn)出少量產(chǎn)品樣本。檢查產(chǎn)品的外觀、尺寸、性能等是否符合預期。7.11.2工藝驗證：驗證各個工藝步驟的可行性和穩(wěn)定性。觀察工藝過程中是否存在問題，如缺陷、效率低下等。7.11.3工裝驗證：檢驗工裝夾具、模具等的適用性和可靠性。確保工裝能夠滿足生產(chǎn)要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量。7.11.4問題反饋與改進：收集試制過程中出現(xiàn)的問題和反饋信息。對工藝、工裝進行必要的調(diào)整和優(yōu)化。7.12生產(chǎn)現(xiàn)場工藝管理：7.12.1設(shè)備管理和維護:對生產(chǎn)設(shè)備進行定期檢修和維護，以確保設(shè)備的正常運行和可靠性。7.12.2人員培訓和管理:對生產(chǎn)人員進行培訓，提高其對工藝流程和操作規(guī)程的理解和掌握，確保操作的標準化和規(guī)范化。7T/CWAN0128—20247.12.3質(zhì)量控制與檢驗:建立嚴格的質(zhì)量控制體系，對生產(chǎn)過程利成品進行全面的檢驗和測試，保證產(chǎn)品符合質(zhì)量標準。7.12.4工藝安全管理:落實工藝安全規(guī)定，保證生產(chǎn)過程的安全性，防止事故和損失的發(fā)生。7.13工藝總結(jié)7.13.1原材料選擇鋁合金絲材類型：詳細說明所選用的鋁合金絲材的牌號和規(guī)格；材料質(zhì)量要求：強調(diào)材料的化學成分、機械性能等方面的要求。7.13.2設(shè)備與系統(tǒng)增材制造設(shè)備：描述設(shè)備的主要組成部分，如電弧發(fā)生器、送絲裝置、運動控制系統(tǒng)等；輔助系統(tǒng)：包括氣體保護系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等的作用和要求。7.13.3制造過程控制制造順序和路徑規(guī)劃：說明如何確定制造的順序和路徑，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和均勻性；制造環(huán)境控制：強調(diào)對溫度、濕度等環(huán)境因素的控制要求。7.13.4質(zhì)量檢測與評估尺寸精度檢測：包括長度、寬度、高度等尺寸的測量方法和允許偏差范圍；表面質(zhì)量評估：描述表面粗糙度、平整度等指標的檢測方法和標準；內(nèi)部缺陷檢測：采用的無損檢測方法，如超聲檢測、射線檢測等，以及常見缺陷的類型和特征；力學性能測試：進行拉伸試驗、硬度測試等力學性能測試的方法和結(jié)果分析。7.14工藝整頓7.14.1現(xiàn)狀分析：對當前工藝進行全面的調(diào)研和分析，了解存在的問題、瓶頸和改進的潛力。7.14.2目標設(shè)定：明確工藝整頓的目標，例如提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等。7.14.3方案制定：根據(jù)現(xiàn)狀分析的結(jié)果，制定具體的整頓方案，包括改進措施、時間表和責任人。7.14.4實施執(zhí)行：按照整頓方案的要求，組織相關(guān)人員進行實施，確保各項措施得到有效執(zhí)行。7.14.5監(jiān)控評估：對整頓過程進行監(jiān)控和評估，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施進行調(diào)整和改進。7.14.6持續(xù)改進：將工藝整頓工作納入日常管理，不斷優(yōu)化工藝，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。8檢驗8.1外觀質(zhì)量8.1.1對增材完成后的增材件表面進行目視檢驗，必要時可進行滲透檢測。8.1.2檢查所有影響質(zhì)量的因素，檢查部位一般為增材件表面、側(cè)面以及與基板結(jié)合區(qū)域的情況。目測增材件表面、側(cè)面以及與基板結(jié)合區(qū)域未熔合、裂紋、氣孔、夾渣等增材缺陷要符合相應(yīng)增材件質(zhì)量要求分類的要求。8.2結(jié)構(gòu)質(zhì)量采用符合規(guī)定的游標卡尺、千分尺、卷尺以及激光三維掃描儀檢驗增材后鋁合金增材件外形輪廓尺8T/CWAN0128—2024寸。鋁合金零件長度，寬度以及高度尺寸應(yīng)滿足±1mm的尺寸精度要求。8.3內(nèi)部質(zhì)量鋁合金增材件內(nèi)部不應(yīng)有裂紋、未熔合等增材缺陷。對于氣孔、夾渣等缺陷，X射線檢測按GB/T36015—2018的要求執(zhí)行，并參照NB/T47013.2中的有關(guān)規(guī)定進行質(zhì)量分級與評估。9產(chǎn)品交付交付的鋁合金試件應(yīng)包含但不限于以下信息：9.1零件名稱和材料牌號或成分；9.2零件合格證明文件；9.3執(zhí)行標準編號；9.4零件數(shù)量；9.5生成日期；9.6后處理記錄；9.7產(chǎn)品包裝、運輸、儲存等要求。9T/CWAN0128—2024（資料性）增材制造工藝規(guī)程編號：試驗溫度：表A.1增材制造工藝規(guī)程增材制造工藝規(guī)程編號AMProcedureSpecificationNo.工程名稱ProjectName工程編號ProjectNo.產(chǎn)品名稱ProductorName產(chǎn)品編號ProjectNo.工藝評定報告編號PQRNo.施工執(zhí)行標準AcceptanceCriteria接頭Joints:增材制造方法AMProcess操作類型(手工,自動,半自動)OperationTypes(Manual,Automatic,Semi-Auto)坡口形式GrooveType墊板(材料及規(guī)格)Backing簡圖(坡口型式、尺寸、加工順序示意圖)Sketch：母材BaseMetals材料標準MaterialSpecification類型或牌號TypeorGrade材料標準MaterialSpecification類型或牌號TypeorGrade厚度Thickness直徑Diameter其它Other填充金屬FillerMetals填充金屬標準Specification型號Classification牌號Brand尺寸Size烘干溫度/時間DryTemperatureortime熔敷厚度Thicknessofdepositedweld其它Others位置Positions坡口位置PositionofGroove方向(向上、向下)Progression(Uphill,Downhill)角焊縫位置FilletWeld預熱Preheat預熱溫度PreheatTemperature層間溫度InterpassTemperature后熱Postheating其它OtherT/CWAN0128—2024增材制造工藝規(guī)程編號AMProcedureSpecificationNo.頁數(shù)Page2of2制造后熱處理PWHT溫度Temperature時間Time升溫速率HeatingRate降溫速率CoolingRate氣體Gases—————氣體Gases混合比Mixture—————流量FlowRate—————保護氣體ShieldingGases尾部氣TrailingGases背部氣BackingGases—————電特性ElectricalCharacteristics電流種類CurrentType極性Polarity電流范圍(A)AmpsRange電壓(V)Volts鎢極尺寸及類型ElectrodeSize,Type送絲速度ElectrodeWireFedSpeedRange其它Other切片參數(shù)層高Storeyheight