ICSCCS25.030J39GB/T42621—2023增材制造定向能量沉積-銑削復(fù)合增材制造工藝規(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I Ⅲ 1 1 1 2 3參考文獻(xiàn) 8ⅢGB/T42621—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC562)歸口。制造國家研究院有限公司、上海材料研究所、山東雷石智能制造股份有限公司、中機研標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(北京)有限公司、中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動機制造有限責(zé)任公司、南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司、中國機械制造工藝協(xié)會、中機新材料研究院(鄭州)有限公司、青島理工大學(xué)、廣東漢邦激光科技有限公1增材制造定向能量沉積-銑削復(fù)合增材制造工藝規(guī)范下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文GB/T14896.7特種加工機床術(shù)語第7部分：增材制造機床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GB/T39247增材制造金屬制件熱處理工藝規(guī)范GB/T39253—2020增材制造金屬材料定向能量沉積工藝規(guī)范安裝在多軸運動機構(gòu)上夾持刀具，并為刀具提供回轉(zhuǎn)運動對沉積成形層內(nèi)、外輪廓進(jìn)行加工的將能量和原材料輸送到熔池的裝置。2GB/T42621—2023工藝人員應(yīng)具有定向能量沉積-銑削復(fù)合增材制造工藝基礎(chǔ)知識，熟悉定向能量沉積-銑削復(fù)合增設(shè)備操作人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，考核合格后方可上崗。培訓(xùn)由設(shè)備廠商或已接受培訓(xùn)并合格的人員實施。理等?！约す鉃槟芰吭磁c銑削頭組合的復(fù)合增材制造設(shè)備；——以電子束為能量源與銑削頭組合的復(fù)合增材制造設(shè)備；——以電弧為能量源與銑削頭組合的復(fù)合增材制造設(shè)備；——以等離子束為能量源與銑削頭組合的復(fù)合增材制造設(shè)備。推薦使用設(shè)備出廠自帶的工藝參數(shù)或通過試驗得出的工藝參數(shù)。定向能量沉積-銑削復(fù)合增材制造工藝的材料種類主要包括金屬粉末和金屬絲材。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。金屬粉末檢驗指標(biāo)應(yīng)根據(jù)工藝要求確定，其他特殊要求由供需雙方協(xié)商確定。除供需雙方協(xié)商確定外，檢驗方法應(yīng)按照GB/T39251的規(guī)定執(zhí)行。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。金屬絲材檢驗指標(biāo)應(yīng)根據(jù)工藝要求確3GB/T42621—2023定，其他特殊要求由供需雙方協(xié)商確定。檢驗方法可參照GB/T29713、GB/T10858、GB/T15620的規(guī)定執(zhí)行。原材料的污染防護(hù)、交付及貯存應(yīng)符合GB/T39253—2020中5.3.4和5.3.5的規(guī)定。4.4環(huán)境設(shè)備運行環(huán)境及周圍工作環(huán)境應(yīng)符合GB/T39253—2020中5.4的規(guī)定。4.5安全及防護(hù)安全及防護(hù)應(yīng)符合GB/T39253—2020中5.5和5.6的規(guī)定。設(shè)備在定向能量沉積工藝和銑削工藝間切換或獨立使用時，應(yīng)采取相應(yīng)措施防止干擾。5工藝過程5.1工藝原理工藝原理見圖1。沉積頭在運動控制系統(tǒng)的驅(qū)動下，按照給定的速度沿著規(guī)劃的填充路徑運動。運動過程中，金屬粉末或金屬絲材在能量源的作用下迅速熔化凝固并產(chǎn)生冶金結(jié)合。在基板上沉積若干層后，獲取工件尺寸并與設(shè)計尺寸進(jìn)行對比。基于對比結(jié)果，進(jìn)行沉積補償或直接進(jìn)入銑削流程。如此重復(fù)，直至通過定向能量沉積和銑削減材實現(xiàn)零件一體成形。525434交替定向能量積交替6圖1定向能量沉積-銑削復(fù)合增材制造工藝原理圖4GB/T42621—2023典型的定向能量沉積-銑削復(fù)合增材制造工藝流程如圖2所示。路徑規(guī)劃加工運動仿真參數(shù)設(shè)定達(dá)到沉積預(yù)設(shè)尺寸銑削否是否是加工完成不合格是(修復(fù))清理合格后處理質(zhì)量檢驗合格交付裝產(chǎn)生碰撞或銑削頭不可達(dá)可修復(fù)否報廢5.3.1對實體進(jìn)行掃描并輸入三維建模軟件實現(xiàn)模型建立或直接通過三維建模軟件建立零件模型。5GB/T42621—2023模型設(shè)計時應(yīng)包含加工余量，同時宜包含隨爐樣品、直接取樣的取樣位置等，并考慮可加工性。定向能量沉積不同能量源的加工余量推薦值見表1。5.3.2零件模型文件應(yīng)能夠轉(zhuǎn)換為定向能量沉積系統(tǒng)配套的路徑規(guī)劃軟件可讀取的格式。5.3.3零件的模型設(shè)計應(yīng)符合GB/T37698的有關(guān)規(guī)定。表1加工余量推薦值能量源加工余量激光束0.3～0.8電子束0.3～0.8電弧等離子弧5.4模型分割與路徑規(guī)劃5.4.1根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的特點分割模型，以確定定向能量沉積與銑削加工的工藝順序，避免沉積頭和銑削頭與工件及工裝夾具等產(chǎn)生干涉碰撞，并確保銑削刀具的可達(dá)性。5.4.2根據(jù)模型分割后的模型特征選擇切片方式，選擇切片方式時，根據(jù)定向能量沉積工藝選取相應(yīng)5.5加工運動仿真已獲取的路徑規(guī)劃應(yīng)通過仿真軟件進(jìn)行模擬校核，確認(rèn)是否滿足模型設(shè)計和設(shè)備加工要求，避免沉積頭或銑削頭與工件或工裝產(chǎn)生碰撞或銑削頭不可達(dá)。5.6成形準(zhǔn)備原材料添加前應(yīng)將復(fù)合增材制造設(shè)備及烘干設(shè)備內(nèi)的金屬粉末或金屬絲材清理干凈，避免不同牌號或批次的原材料混合造成污染。用于定向能量沉積的金屬粉末材料應(yīng)符合4.3.2的要求。存狀態(tài)及相關(guān)檢測指標(biāo)的檢測結(jié)果進(jìn)行記錄。為保證金屬粉末流動性，可對金屬粉末進(jìn)行烘干等操作，確認(rèn)符合制造工藝要求。用于成形制造的金屬絲材應(yīng)符合4.3.3的要求。在每次更換金屬絲材時，應(yīng)核對金屬絲材質(zhì)量證明文件，對金屬絲材牌號、批號及相關(guān)檢測指標(biāo)的為保證成形質(zhì)量，必要時可根據(jù)制造工藝要求，對金屬絲材進(jìn)行烘干操作。6GB/T42621—2023合加工需求?；牡臏?zhǔn)備應(yīng)符合GB/T39253—2020中6.4.2.2的規(guī)定。設(shè)置設(shè)備工作原點，運行加工程序進(jìn)行空程檢查，確保沉積頭與銑削頭的運行軌跡在基材幅面范成形過程宜在氬氣等保護(hù)氣氛或真空環(huán)境下進(jìn)行，可根據(jù)材料特性或客戶要求控制成形過程的氣氛。應(yīng)記錄加工過程中的各工藝參數(shù)，形成可追溯性文件。推薦記錄主要工藝參數(shù)如表2所示。成形過程能量源主要工藝參數(shù)定向能量沉積激光束激光功率、光斑尺寸、掃描速率、送粉/送絲速率、搭接率、沉積層高度、預(yù)熱溫度電子束加速電壓、成形室真空度、掃描速率、送粉/送絲速率、搭接率、沉積層高度、預(yù)熱溫度電弧電壓、電流、掃描速率、送絲速率、搭接率、沉積層高度、預(yù)熱溫度等離子弧電壓、電流、掃描速率、送粉/送絲速率、搭接率、沉積層高度、等離子氣流量銑削—刀具規(guī)格、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、進(jìn)給量、銑削寬度、銑削深度定向能量沉積參數(shù)設(shè)定應(yīng)符合GB/T39253—2020中6.5的規(guī)定。定向能量沉積過程應(yīng)符合GB/T39253—2020中6.6的規(guī)定。幾何精度測量可通過設(shè)備所配置的接觸式或非接觸式測頭打點測量。7GB/T42621—20235.10銑削銑削過程以干切或氣冷為主，銑削宜采用小切深的精加工方式進(jìn)行。5.11清理成形完成后，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)行清理。金屬粉末、切削屑的清理可采用防靜電毛刷、防爆吸塵器、高壓氣等進(jìn)行清理。清理過程中不應(yīng)損清理操作過程中的安全及人身防護(hù)應(yīng)符合4.5的要求。5.12初步檢驗成形完成后對零件進(jìn)行初步檢驗，包括但不限于外觀缺陷、外形尺寸等檢驗。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、變形校正、機械加工等補救方式滿足要求。5.13后處理后處理通常有熱處理、零件移除等，供方根據(jù)需方的要求選擇合適的后處理方法。5.13.2熱處理5.13.2.1加工完成后的零件可根據(jù)使用要求或供需雙方的技術(shù)協(xié)議采用相應(yīng)的熱處理方式。5.13.2.2隨爐樣品應(yīng)與零件同爐熱處理。5.13.2.3熱處理在不影響零件加工精度的前提下，應(yīng)符合GB/T39247的規(guī)定。從基材上移除零件時不應(yīng)破壞零件和影響零件性能。常用的零件移除方法有電火花加工、機械加5.14質(zhì)量檢驗零件交付前應(yīng)進(jìn)行必要的