СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ИСПЫТАНИЯ НА ДЕФЕКТЫ ТИПА ТРЕЩИНА И СТАНДАРТНАЯ ДЕТАЛЬ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2023 года по МПК G01N1/28 B22F3/105 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области испытания изделий на качество обработки, в частности, к способу испытания на трещины в изделии аддитивного производства, и стандартной детали для испытания и способу ее производства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Технология аддитивного производства (AM) широко известна как 3D-печать и технология трехмерной печати. В настоящее врем, технология аддитивного производства из металла постепенно развивается и получает широкое использование в аэрокосмической области, в медицине, автомобилестроении, ядерной энергетике и других областях. Например, выборочное лазерное плавление (SLM) рассматривается как одна из наиболее перспективных технологий AM. Поскольку лазерный пучок с малым пятном фокусировки используется как источник энергии формирования, гальванометр высокоскоростного и высокоточного сканирования используется в качестве блока управления пучком обработки, и используется технология управления толщиной более тонкого слоя, по сравнению с другими технологиями AM, технология SLM имеет преимущества в получении деталей, сформированных с высокой плотностью и высокой точностью, может завершать прямое формирование сложных деталей, содержащих полость, поверхность, тонкую стенку и переменное поперечное сечение, и широко используется в аэрокосмической области и других областях, например, превращающей форсунке, топливной форсунке, лопатке турбины и других деталях авиационного двигателя.

Вследствие сложности процессов фазового превращения, состоящих в быстром плавлении и отвердевании металлических порошковых материалов в процессе SLM, компоненты SLM склонны к дефектам типа трещина. Принцип состоит в том, что в процессе выборочного лазерного плавления и формирования, неоднородность температурного поля, обусловленная локальным тепловым вводом, неизбежно приведет к локальному тепловому эффекту, благодаря чему ванна расплава будет играть роль растягивающего напряжения в ходе отвердевания и последующего охлаждения, и формировать остаточное напряжение в последующем процессе, что в конце концов приводит к образованию трещин.

В настоящее время способы неразрушающего испытания (NDT) (например, испытание промышленного СТ, ультразвуковое испытание, радиографическое испытание, флуоресцентная дефектоскопия и т.д.) широко используются для испытания на позицию трещины и долю дефектов типа трещина в деталях в компонентах SLM в аэрокосмической области, для анализа и оценивания, удовлетворяют ли детали эксплуатационным требованиям. Общими этапами традиционных способов NDT являются изготовление стандартной детали с дефектами типа трещина, калибровка стандартной детали для получения испытательного сигнала калибровки, соответствующего дефектам типа трещина; или прямая сверка с таблицей и подгонка для получения испытательного сигнала калибровки, соответствующего дефектам; осуществление NDT на изделии для получения испытательного сигнала эксперимента изделия; и сравнение испытательного сигнала эксперимента с испытательным сигнальном калибровки для получения состояния дефекта типа трещина изделия, включающего в себя такие признаки, как позиция трещины и доля дефектов типа трещина.

Однако автор изобретения обнаружил, что, поскольку структурные детали, изготовленные из аддитивного материала, отличаются от традиционных деталей микроструктурой и признаками дефектов, например неоднородностью, анизотропией и сложной геометрией, в традиционном процессе NDT будут возникать такие проблемы, как низкая доступность и большая слепая область испытания. Поэтому соответствующее соотношение между дефектами типа трещина традиционных деталей и испытательным сигналом калибровки NDT невозможно просто использовать. Повторная калибровка необходима для пояснения признаков сигнала NDT дефектов типа трещина изделия аддитивного производства, и определения параметров NDT, которые могут получать отчетливые сигналы NDT.

В уровне техники в основном существуют три способа производства стандартной детали для испытания для испытания на трещины. Первый способ состоит в проведении усталостного испытания с использованием аппарата для усталостного испытания для создания дефектов типа трещина определенного размера. Второй способ состоит в создании трещины плазменным или другим высокоэнергичным пучком с последующей его сваркой.

Однако автор изобретения обнаружил, что производственный процесс для производства стандартной детали с дефектами типа трещина этих двух способов, будет значительно повреждать структуру стандартной детали, и форма трещины в ней весьма отличается от формы трещины, порожденной в процессе аддитивного производства. Кроме того, вследствие повреждения структуры, механическое испытание стандартной детали не может дополнительно осуществляться для оценивания влияния трещины на механическое свойство стандартной детали.

В уровне техники, также предусмотрен способ производства стандартной детали посредством аддитивного производства, например, выборочного лазерного плавления (SLM). На стадии конструирования модели аддитивного производства, форма дефектов типа трещина проектируется в стандартной детали, то есть, трещина получается способом проектирования структуры, для получения стандартной детали, имеющей структуру с трещиной, аналогичной той, которая генерируется в процессе

структурирования аддитивного производства, для получения более точного результата калибровки. Например, в китайской патентной заявке с № публикации CN 108436081 A дефекты типа трещина заранее проектируются длиной 8 мм, требуемые размер, положение и другая информация дефекта типа трещина добавляются в модель выборки для формирования трехмерной модели с дефектами, и затем печатается трехмерная модель.

Однако автор изобретения обнаружил, что на стадии конструирования модели, трещина структура проектируется для получения трехмерной модели, и стандартная деталь получается посредством аддитивного производства согласно трехмерной модели, при этом трещина с большой шириной легко оставляет порошок диаметром в десятки микрон в зазоре трещины, трещина с малой шириной легко заполняется металлом с профилем расплавленной границы, и трещина не может формироваться. Поэтому трудно получить стандартную деталь с дефектами типа трещина, согласующимися с трехмерной моделью, и она не может правдиво отражать дефекты типа трещина аддитивного производства.

Поэтому в уровне техники необходимы способ испытания для испытания на наличие трещин изделия аддитивного производства, стандартная деталь для испытания и способ ее производства, для осуществления точного NDT дефектов типа трещина изделия аддитивного производства, и дополнительного испытания соотношения между дефектами типа трещина изделия аддитивного производства и его механическим свойством.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа испытания на трещины в изделии аддитивного производства, и стандартной детали для испытания и способа ее производства, для осуществления точного неразрушающего испытания на дефекты типа трещина в изделии, изготовленном из аддитивного материала.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, способ производства стандартной детали с дефектами типа трещина, используемый для неразрушающего испытания на дефекты типа трещина изделия аддитивного производства, включает: этап А задания области дефектов типа трещина стандартной детали, в области дефектов типа трещина, доля дефектов типа трещина в области дефектов типа трещина задается как первое значение доли; этап В выбора процесса формирования для аддитивного производства для производства области дефектов типа трещина для получения первого параметра процесса для процесса формирования для аддитивного производства, соответствующего первому значению доли; и этап С осуществления процесса формирования для аддитивного производства на основании первого параметра процесса для формирования области дефектов типа трещина.

В одном или более вариантах осуществления способа производства, на этапе В, процесс формирования для аддитивного производства является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, и при этом первый параметр процесса содержит первую линейную плотность энергии лазера. Чем выше установленное первое значение доли, тем выше соответственно установленная первая линейная плотность энергии лазера.

В одном или более вариантах осуществления способа производства, материал области дефектов типа трещина является сплавом Хастеллой X. Первое значение доли составляет 0,07%-1,2%. Первый параметр процесса содержит: первую линейную плотность энергии лазера 230 Дж/м-400 Дж/м, первый шаг сканирования 0,07 мм-0,09 мм, первую ширину полоски 3 мм-10 мм, первое перекрытие полосок 0,05 мм-0,1 мм, и первую толщину выстилающего порошка 0,02 мм-0,03 мм. Первая линейная плотность энергии лазера определяется по следующей формуле:

где а - первое значение доли, и n - первая линейная плотность энергии лазера.

В одном или более вариантах осуществления способа производства, на этапе В, первое значение доли равно 1,2%, первая линейная плотность энергии лазера равна 400 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,07 мм, первая ширина полоски равна 3 мм, первое перекрытие полосок равно 0,1 мм, и первая толщина выстилающего порошка равна 0,03 мм; или, на этапе В, первое значение доли равно 0,07%, первая линейная плотность энергии лазера равна 230 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,09 мм, первая ширина полоски равна 10 мм, первое перекрытие полосок равно 0,05 мм, и первая толщина выстилающего порошка равна 0,03 мм; или, на этапе В, первое значение доли равно 0,43%, первая линейная плотность энергии лазера равна 277 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,08 мм, первая ширина полоски равна 5 мм, первое перекрытие полосок равно 0,07 мм, и первая толщина выстилающего порошка равна 0,03 мм.

В одном или более вариантах осуществления способа производства, этап А дополнительно включает: задание области тела стандартной детали, и область тела свободна от дефектов типа трещина. Этап В дополнительно содержит: выбор другого процесса формирования для аддитивного производства для производства области тела для получения второго параметра процесса для другого процесса формирования для аддитивного производства, соответствующего области тела. Этап С дополнительно содержит: осуществление другого процесса формирования для аддитивного производства на основании второго параметра процесса для формирования области тела.

В одном или более вариантах осуществления способа производства, на этапе В, другой процесс формирования для аддитивного производства является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, материал в области тела является сплавом Хастеллой X, и второй параметр процесса для другого процесса формирования для аддитивного производства содержит: вторую линейную плотность энергии лазера 170 Дж/м-200 Дж/м, второй шаг сканирования 0,08 мм-0,10 мм, вторую ширину полоски 4 мм-6 мм, второе перекрытие полосок 0,06 мм-0,1 мм, и вторую толщину выстилающего порошка 0,02 мм-0,03 мм.

Стандартная деталь с дефектами типа трещина согласно другому аспекту настоящего изобретения изготавливается способом производства, описанным выше.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, способ неразрушающего испытания на дефекты типа трещина, используемый для испытания на дефекты типа трещина изделия аддитивного производства, включает: этап 1, осуществление неразрушающего испытания на вышеупомянутой стандартной детали, получение испытательного сигнала калибровки неразрушающего испытания на дефекты типа трещина стандартной детали, для определения параметра испытания неразрушающего испытания; и этап 2, осуществление неразрушающего испытания на изделии аддитивного производства, согласно параметру испытания, полученному на этапе 1, для получения испытательного сигнала эксперимента изделия аддитивного производства, и получения доли дефектов типа трещина изделия аддитивного производства согласно испытательному сигналу эксперимента.

В одном или более вариантах осуществления способа неразрушающего испытания также содержится этап 3, осуществление механического испытания на изделии аддитивного производства для получения механического свойства изделия аддитивного производства и соотношения между долей дефектов типа трещина и механическим свойством.

В одном или более вариантах осуществления способа неразрушающего испытания, этап 1 включает: производство вышеупомянутой стандартной детали; и осуществление

неразрушающего испытания для получения испытательного сигнала калибровки неразрушающего испытания на дефекты типа трещина стандартной детали для определения параметра испытания неразрушающего испытания.

В итоге преимущества настоящего изобретения включают получение обнаружения стандартной детали с трещинами посредством регулировки параметров процесса для более правдивого отражения дефектов типа трещина изделия аддитивного производства и получение более точных результатов калибровки и параметров NDT, для повышения точности и надежности результатов NDT в отношении дефектов типа трещина изделия аддитивного производства и дополнительного получения более точного и надежного соотношения между дефектами типа трещина изделия аддитивного производства и механическими свойствами изделия аддитивного производства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Конкретные признаки и эксплуатационные показатели настоящего изобретения дополнительно задаются следующими вариантами осуществления и прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 - блок-схема операций способа производства стандартной детали для испытания на трещины изделия аддитивного производства согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 2 - структурная схема стандартной детали согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 3 - фотография, сделанная оптическим микроскопом, дефектов типа трещина с первым значением доли согласно варианту осуществления.

Фиг. 4 - фотография, сделанная оптическим микроскопом, дефектов типа трещина с первым значением доли согласно другому варианту осуществления.

Фиг. 5 - фотография, сделанная оптическим микроскопом, дефектов типа трещина с первым значением доли согласно другому варианту осуществления.

Фиг. 6 - график линейной плотности энергии лазера, соответствующей первому значению доли.

Фиг. 7 - фотография, сделанная оптическим микроскопом, области тела стандартной детали без дефектов типа трещина согласно одному или более вариантам осуществления.

Фиг. 8 - блок-схема операций способа испытания на наличие трещин изделия аддитивного производства согласно одному или более вариантам осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже раскрыты разнообразные варианты осуществления или примеры для реализации конкретного технического предложения. Для упрощения раскрытия, ниже описаны конкретные примеры каждого элемента и компоновки. Конечно, это лишь примеры, не ограничивающие объем защиты настоящего изобретения. "Один вариант осуществления", "вариант осуществления" и/или "некоторые варианты осуществления" означают признак, структуру или характеристику, связанную с по меньшей мере одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Поэтому следует подчеркнуть и отметить, что "вариант осуществления" или "один вариант осуществления" или "альтернативный вариант

осуществления", упомянутый дважды или более в разных местах этого описания изобретения не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, некоторые признаки, структуры или характеристики в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения могут объединяться надлежащим образом.

Блок-схема операций используется в настоящей заявке для иллюстрации работы, осуществляемой системой согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что предыдущие или следующие операции не обязательно осуществляются точно в указанном порядке. Другие операции также могут добавляться в эти процессы, альтернативно, один или более этапов операций также могут исключаться из этих процессов.

Как показано на фиг. 1, согласно варианту осуществления, способ производства стандартной детали для испытания для испытания на наличие трещин изделия аддитивного производства включает:

этап А задания области дефектов типа трещина стандартной детали, в области дефектов типа трещина, доля дефектов типа трещина в области дефектов типа трещина задается как первое значение доли.

В частности, процесс задания области дефектов типа трещина можно реализовать посредством UG и другого программного обеспечения компьютерного проектирования. Согласно фиг. 2, конкретная структура стандартной детали 10 может состоять в том, что стандартная деталь 10 содержит область 1 тела и область 2 дефектов типа трещина, и область 1 тела свободна от дефектов типа трещина. Однако она этим не ограничивается. Область 2 дефектов типа трещина может не ограничиваться одной областью 2 дефектов типа трещина, показанной на фиг. 2, но может быть множеством областей дефектов типа трещина. Пример ограничения состоит в том, чтобы калибровать возможный случай, когда все изделие имеет трещины, стандартная деталь 10 задается имеющей только область 2 дефектов типа трещина. Доля площади дефектов типа трещина к области 2 дефектов типа трещина является первым значением доли, и первое значение доли устанавливается согласно потребностям в калибровке точек данных. В одном или более вариантах осуществления стандартной детали 10 с множеством областей 2 дефектов типа трещина, причем множество областей 2 дефектов типа трещина может иметь разные значения первой доли, что может ускорять процесс калибровки для осуществления одновременной калибровки сигналов испытания калибровки, соответствующих разным долям дефектов типа трещина.

Этап В выбора процесса формирования для аддитивного производства для производства области дефектов типа трещина для получения первого параметра процесса для процесса формирования для аддитивного производства, соответствующего первому значению доли; и этап С осуществления процесса формирования для аддитивного производства на основании первого параметра процесса для формирования области дефектов типа трещина.

В частности, согласно варианту осуществления, например, первое значение доли устанавливается равным 1,2%, процесс аддитивного производства выбирается как процесс формирования посредством выборочного лазерного плавления, применяется оборудование для формирования выборочным лазерным плавлением EOS М280, формирующий материал является сплавом Хастеллой X, и соответствующие первые параметры процесса представляют собой: первая линейная плотность энергии лазера равна 400 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,07 мм, первая ширина полоски равна 3 мм, первое перекрытие полосок равно 0,1 мм, и первая толщина выстилающего порошка равна 0,02 мм-0,03 мм, в частности 0,03 мм в этом варианте осуществления. Полученная фотография, сделанная оптическим микроскопом, области дефектов типа трещина показана на фиг. 3.

В другом варианте осуществления, например, первое значение доли устанавливается равным 0,07%, процесс аддитивного производства является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, применяется оборудование для формирования выборочным лазерным плавлением EOS М280, формирующий материал является сплавом Хастеллой X, и соответствующие первые параметры процесса представляют собой: первая линейная плотность энергии лазера равна 230 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,09 мм, первая ширина полоски равна 10 мм, первое перекрытие полосок равно 0,05 мм, и первая толщина выстилающего порошка равна 0,02 мм-0,03 мм, в частности 0,03 мм в этом варианте осуществления. Полученная фотография, сделанная оптическим микроскопом, области дефектов типа трещина показана на фиг. 4.

В другом варианте осуществления, например, первое значение доли устанавливается равным 0,43%, процесс аддитивного производства является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, применяется оборудование для формирования выборочным лазерным плавлением EOS М280, формирующий материал является сплавом Хастеллой X, и соответствующие первые параметры процесса представляют собой: первая линейная плотность энергии лазера равна 277 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,08 мм, первая ширина полоски равна 5 мм, первое перекрытие полосок равно 0,07 мм, и первая толщина выстилающего порошка равна 0,02 мм-0,03 мм, в частности 0,03 мм в этом варианте осуществления. Полученная фотография, сделанная оптическим микроскопом, области дефектов типа трещина показана на фиг. 5.

Конкретный способ полосковой печати хорошо известен специалистам в данной области техники. Например, можно сослаться на руководство пользователя для оборудования для формирования выборочным лазерным плавлением EOS М280, альтернативно, также можно сослаться на научные статьи, например, sun Z, Tan х, tor s В, et al. Selective laser melting of stainless steel 316L with low porosity and high build rates [J] Materials & design, 2016, 104: 197-204, и другие ссылки не будут здесь повторяться.

Параметры первого процесса, соответствующие первому значению доли, можно получить путем испытания или вычисления обращением к литературе и подгонки имитации. Вообще говоря, он испытывается или вычисляется согласно объемной плотности энергии лазера. Объемная плотность энергии содержит линейную плотность энергии лазера, толщину порошкового слоя, ширину перекрытия полосок и шаг сканирования. Чем больше объемная плотность энергии, тем легче формируются трещины. Принцип состоит в том, что при увеличении ширины зазора между полосками велика и уменьшении шага сканирования, объемная плотность энергии лазера увеличивается, приводя к увеличению температурного градиента, увеличению остаточного напряжения и разрастанию трещин.

Однако в ходе исследования автор изобретения неожиданно обнаружил, что для первого значения доли 0,07%-1,2%, в диапазоне первого шага сканирования 0,07 мм-0,09 мм, ширина первой полоски 3 мм-10 мм, первое перекрытие полосок 0,05 мм-0,1 мм, и толщина выстилающего порошка 0,02 мм-0,03 мм, формирование дефектов типа трещина связано только с линейной плотностью энергии лазера, и может быть быстро получено по формуле:

где а - первое значение доли, и n - первая линейная плотность энергии лазера.

Как показано на фиг. 6, фактические значения первого значения доли и первой плотности энергии лазера в основном согласуются с формулой. Конкретные фактические значения приведены в нижеследующей таблице.

Поэтому, для диапазона первого значения доли 0,07%-1,2%, соответствующие первые параметры процесса можно быстро и точно определить по формуле для повышения эффективности производства.

Кроме того, из фиг. 3-5 также можно видеть, что существуют только отдельные дефекты типа трещина в диапазоне первого значения доли 0,07%-1,2%, и другие формы дефектов, например, дефекты непровара не будут смешиваться. Поэтому изготовленная стандартная деталь может получать более точные параметры испытания для испытания на дефекты типа трещина.

Специалисты в данной области техники могут понять, что процесс аддитивного производства согласно вышеописанному варианту осуществления является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, который этим не ограничивается. Любое изделие с процессом аддитивного производства, который может создавать дефекты типа трещина может применяться. Дополнительно материал не ограничивается сплавом Хастеллой X, но также может быть другим материалом. Используемый здесь сплав Хастеллой X широко используется в сформированных деталях высокой плотности и высокой точности, и широко используется в аэрокосмической области и других областях, например, превращающей форсунке, топливной форсунке, лопатке турбины и других деталях авиационного двигателя. Благоприятный эффект задания диапазона первого значения доли в пределах 0,07%-1,2%, также соответствует открытию автора изобретения в долговременной практике, причем дефект типа трещина с первым значением доли 0,07%-1,2% оказывает сильное влияние на детали, сформированные с высокой плотностью и высокой точностью путем выборочного лазерного плавления сплава Хастеллой X. Если первое значение доли меньше 0,07%, это может быть аналогично отсутствию дефекта типа трещина и оказывать ограниченное влияние на эксплуатационные показатели изделия. Если первое значение доли больше 1,2%, искривление формирующей поверхности обычно велико вследствие избыточного теплового напряжения. Поэтому нет необходимости осуществлять испытание на трещины, и сформированная деталь может непосредственно отбрасываться и перепечатываться для производства без последующего влияния. Можно понять, что вышеприведенное описание показывает, что стандартные детали, изготовленные способом этого изобретения, могут точно калибровать испытательный сигнал калибровки, соответствующий первому значению доли 0,07%-1,2%, чтобы точно испытывать дефекты типа трещина изделия с долей дефектов типа трещина 0,07%-1,2%, что особенно пригодно для неразрушающего испытания деталей, сформированных с высокой плотностью и высокой точностью путем выборочного лазерного плавления сплава Хастеллой X. Можно понять, что это изобретение применимо также к другим материалам, другим изделиям с процессом аддитивного производства, который может создавать дефекты типа трещина. Дополнительно, первое значение доли не ограничивается диапазоном 0,07%-1,2%, но также может находиться в других диапазонах.

В некоторых вариантах осуществления, для стандартных деталей с областью 1 тела, этап В также содержит аддитивное производство области тела, которое может осуществляться другим процессом аддитивного производства, причем параметры процесса являются параметрами второго процесса. Согласно варианту осуществления, другой процесс аддитивного производства и формирования является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, где материал в области тела является сплавом Хастеллой X, и параметры второго процесса содержат: вторую линейную плотность энергии лазера 170 Дж/м-200 Дж/м, второй шаг сканирования 0,08 мм-0,10 мм, вторую ширину полоски 4 мм-6 мм, второе перекрытие полосок 0,06 мм-0,10 мм, и вторую толщину выстилающего порошка 0,02 мм-0,03 мм. Согласно варианту осуществления, вторая линейная плотность энергии лазера равна 185 Дж/м, второй шаг сканирования равен 0,09 мм, вторая ширина полоски равна 5 мм, второе перекрытие полосок равно 0,06 мм, и вторая толщина выстилающего порошка равна 0,03 мм. Фотография, сделанная оптическим микроскопом полученной области тела, показана на фиг. 7.

Согласно фиг. 8, согласно варианту осуществления, способ неразрушающего испытания для испытания на наличие трещин изделия аддитивного производства может включать следующие этапы:

этап 1, осуществление неразрушающего испытания на стандартной детали 10, изготовленной вышеупомянутым способом производства, получение испытательного сигнала калибровки неразрушающего испытания на дефекты типа трещина стандартной детали 10, и определение параметра испытания неразрушающего испытания, который может отчетливо отражать дефекты типа трещина; и

этап 2, осуществление неразрушающего испытания на изделии аддитивного производства, согласно параметру испытания, полученному на этапе 1, для получения испытательного сигнала эксперимента изделия аддитивного производства, и получение доли дефектов типа трещина изделия аддитивного производства согласно испытательному сигналу эксперимента.

В частности, например, для неразрушающего испытания промышленного СТ, неразрушающее испытание стандартной детали 10 осуществляется первым, и параметры испытания отлаживаются, пока дефекты типа трещина не смогут отчетливо отражаться для получения изображения неразрушающего испытания стандартной детали. На этапе 2, изделие аддитивного производства подвергается неразрушающему испытанию, согласно параметрам испытания промышленного СТ, полученным на этапе 1, для получения изображения экспериментального испытания, и доля дефектов типа трещина в изделии, изготовленном из аддитивного материала получается согласно изображению. Можно понять, что неразрушающее испытание также может быть ультразвуковым испытанием с аналогичными этапами. Испытательный сигнал является изображением формы волны, которое нужно подгонять путем сравнения испытательного сигнала калибровки с испытательным сигнальном эксперимента. По сравнению с ультразвуком, промышленное СТ является более интуитивным, но также более дорогостоящим. Специалисты в данной области техники могут понять, что вышеупомянутые этапы также могут применяться к другим неразрушающим способам испытания, и не ограничиваются промышленным СТ и ультразвуковым испытанием.

В некоторых вариантах осуществления, конкретные этапы этапа 1 могут предусматривать производство стандартной детали с последующим осуществлением неразрушающего испытания. Таким образом, результаты вычислений являются более точными и надежными. Однако конкретные этапы этим не ограничиваются. Например, обработка партий и покупка стандартных деталей может быть запланирована заранее, тогда как неразрушающее испытание может осуществляться по мере необходимости.

Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления, способ испытания также содержит этап 3, осуществление механического испытания на изделии аддитивного производства для получения механических свойств изделия аддитивного производства и дополнительно получения соотношения между долей дефектов типа трещина и механическими свойствами. Механическое испытание может представлять собой испытания для оценки прочности, например, на удлинение, долговечность и усталость. Таким образом, результаты оценивания эксплуатационных показателей могут фактически анализировать и исследовать соотношение между дефектами типа трещина и механическими свойствами изделий, и обеспечивать сильную теоретическую поддержку для применения аддитивного производства изделий формирования, например, изделий формирования SLM.

В итоге преимущества применения способа производства стандартной детали, стандартной детали и способа испытания на дефекты типа трещина, предусмотренных в вышеописанных вариантах осуществления, состоят в том, что стандартная деталь для испытания с трещинами, полученная путем регулировки параметров процесса, более правдиво отражает дефекты типа трещина изделия аддитивного производства, и получает более точные результаты калибровки и параметры NDT, для повышения точности и надежности результатов NDT в отношении дефектов типа трещина изделия аддитивного производства, и дополнительного получения более точного и надежного соотношения между дефектами типа трещина изделия аддитивного производства и механическими свойствами изделия аддитивного производства.

Хотя вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты, как упомянуто выше, они не используются для ограничения настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут предложить изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Поэтому любые коррективы, эквивалентные изменения и модификации, внесенные в вышеописанные варианты осуществления согласно технической сущности настоящего изобретения, не выходящие за рамки технического предложения настоящего изобретения, попадают в рамки объема защиты, определенного в формуле изобретения настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к области испытания изделий на качество обработки. Описаны способ производства стандартной детали с дефектами типа трещина, стандартная деталь с дефектами типа трещина и способ неразрушающего испытания на дефекты типа трещина. Способ производства стандартной детали включает задание области дефектов типа трещина стандартной детали, в области дефектов типа трещина доля дефектов задается как первое значение доли. Затем выбирают процесс формирования для аддитивного производства для производства области дефектов типа трещина для получения первого параметра процесса, соответствующего первому значению доли. Осуществляют процесс формирования для аддитивного производства на основании первого параметра процесса для формирования области дефектов типа трещина. Техническим результатом является обеспечение точных и надежных результатов испытания изделий. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

1. Способ производства стандартной детали с дефектами типа трещина, используемый для неразрушающего испытания на дефекты типа трещина изделия аддитивного производства, включающий:

этап A, на котором задают область дефектов типа трещина стандартной детали, причем в области дефектов типа трещина доля дефектов типа трещина в области дефектов типа трещина задается как первое значение доли;

этап B, на котором выбирают процесс формирования для аддитивного производства для производства области дефектов типа трещина для получения первого параметра процесса для процесса формирования для аддитивного производства, соответствующего первому значению доли; и

этап C, на котором осуществляют процесс формирования для аддитивного производства на основании первого параметра процесса для формирования области дефектов типа трещина,

при этом процесс формирования для аддитивного производства является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, материал в области дефектов типа трещина является сплавом Хастеллой X, первое значение доли составляет 0,07%-1,2%, причем первый параметр процесса содержит: первую линейную плотность энергии лазера 230 Дж/м-400 Дж/м, первый шаг сканирования 0,07 мм-0,09 мм, первую ширину полоски 3 мм-10 мм, первое перекрытие полосок 0,05 мм-0,1 мм и первую толщину выстилающего порошка 0,02 мм-0,03 мм; причем первая линейная плотность энергии лазера определяется по следующей формуле:

a=1,3-1,4/(1+(η/291)⁸),

где a - первое значение доли, и η - первая линейная плотность энергии лазера.

2. Способ производства по п. 1, в котором на этапе B первое значение доли равно 1,2%, первая линейная плотность энергии лазера равна 400 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,07 мм, первая ширина полоски равна 3 мм, первое перекрытие полосок равно 0,1 мм и первая толщина выстилающего порошка равна 0,03 мм; или

на этапе B первое значение доли равно 0,07%, первая линейная плотность энергии лазера равна 230 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,09 мм, первая ширина полоски равна 10 мм, первое перекрытие полосок равно 0,05 мм и первая толщина выстилающего порошка равна 0,03 мм; или

на этапе B первое значение доли равно 0,43%, первая линейная плотность энергии лазера равна 277 Дж/м, первый шаг сканирования равен 0,08 мм, первая ширина полоски равна 5 мм, первое перекрытие полосок равно 0,07 мм и первая толщина выстилающего порошка равна 0,03 мм.

3. Способ производства по п. 1, в котором на этапе A дополнительно: задают область тела стандартной детали, и область тела свободна от дефектов типа трещина; на этапе B дополнительно: выбирают другой процесс формирования для аддитивного производства для производства области тела для получения второго параметра процесса для другого процесса формирования для аддитивного производства, соответствующего области тела; на этапе C дополнительно: осуществляют другой процесс формирования для аддитивного производства на основании второго параметра процесса для формирования области тела.

4. Способ производства по п. 3, в котором на этапе B другой процесс формирования для аддитивного производства является процессом формирования посредством выборочного лазерного плавления, материал в области тела является сплавом Хастеллой X, и второй параметр процесса для другого процесса формирования для аддитивного производства содержит: вторую линейную плотность энергии лазера 163 Дж/м-200 Дж/м, второй шаг сканирования 0,08 мм-0,10 мм, вторую ширину полоски 4 мм-6 мм, второе перекрытие полосок 0,06 мм-0,1 мм и вторую толщину выстилающего порошка 0,02 мм-0,03 мм.

5. Стандартная деталь с дефектами типа трещина, изготовленная способом производства по любому из пп. 1-4.

6. Способ неразрушающего испытания на дефекты типа трещина, используемый для испытания на дефекты типа трещина изделия аддитивного производства, включающий:

этап 1, на котором осуществляют неразрушающее испытание на стандартной детали по п. 5, получают испытательный сигнал калибровки неразрушающего испытания на дефекты типа трещина стандартной детали для определения параметра испытания неразрушающего испытания; и

этап 2, на котором осуществляют неразрушающее испытание на изделии аддитивного производства согласно параметру испытания, полученному на этапе 1, для получения испытательного сигнала эксперимента изделия аддитивного производства, и получают долю дефектов типа трещина изделия аддитивного производства согласно испытательному сигналу эксперимента.

7. Способ испытания по п. 6, дополнительно включающий:

этап 3, на котором осуществляют механическое испытание на изделии аддитивного производства для получения механического свойства изделия аддитивного производства и соотношения между долей дефектов типа трещина и механическим свойством.

8. Способ испытания по п. 6, в котором на этапе 1:

производят стандартную деталь по п. 5; и

осуществляют неразрушающее испытание для получения испытательного сигнала калибровки неразрушающего испытания на дефекты типа трещина стандартной детали для определения параметра испытания неразрушающего испытания.