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超声检测在金属3D打印中的应用研究进展
文献摘要：
与传统等材或减材制造技术相比,金属3D打印作为一种增材制造技术,无需模具,可自由加工复杂结构零件,在汽车、核电、航空航天等领域具有广阔的应用前景.但是打印过程会经历快速反复熔凝及复杂的传热相变,导致打印成型件的质量无法得到保证.实际上,缺乏有效的质量监控手段是制约该技术推广应用的瓶颈.在众多无损检测技术中,超声检测技术由于灵敏性高、穿透力强、材料适用范围广,在3D打印的质量监控方面展现出较大的潜力.然而,由于3D打印成型工艺的特殊性,其成型件冶金特征与传统锻、铸造件明显不同,具体表现为组织各向异性明显,易出现孔隙、未熔合、裂纹等缺陷,存在较大残余应力易导致翘曲变形等,给传统超声检测技术带来了极大挑战.同时其成型件具有明显的个性化特征,中空、薄壁等复杂结构可能会导致超声信号可达性差、检测盲区大等问题.另一方面,由于金属3 D打印一次性成型的特点,打印过程的在线实时检测尤为重要.然而,3 D打印成型腔内充满高温、粉尘、强光散射等各种极端干扰源,影响超声检测系统的稳定性,增加了检测难度.因此,有针对性地开展超声离线及在线检测工作已成为近年来的研究热点.近几年,根据打印成型件冶金特征的超声检测及评价,学者发现了组织各向异性与超声传播特性的关联,但是对组织晶粒度的定量分析工作还较少;研究了人工植入缺陷的定位及尺寸评估方法,对自然形成的缺陷检测工作尚不足;已实现表面残余应力的超声表征,而对危险性可能更大的次表面残余应力的检测研究还较少.打印过程的超声在线检测研究大多还处于实验验证阶段,要实现工程应用,还需克服表面粗糙度大、成型腔内存在各种干扰源、基于在线检测信息的闭环工艺调控等难点.本文阐述了金属3D打印过程质量监控的必要性,概述了3D打印常用的无损检测技术,重点对超声检测技术在3D打印中的应用现状进行了综述,主要包括组织、缺陷、残余应力等冶金特征的离线/在线检测研究进展及其挑战,并展望了其未来发展方向.
文献关键词：
金属3D打印;冶金特征;激光超声;离线/在线超声检测
中图分类号：
作者姓名：
许万卫;白雪;马健;刘帅
作者机构：
齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所,济南250103
文献出处：
引用格式：
[1]许万卫;白雪;马健;刘帅-.超声检测在金属3D打印中的应用研究进展)[J].材料导报,2022(18):90-99
A类：
B类：
减材制造,印作,增材制造技术,模具,复杂结构,零件,核电,航空航天,熔凝,印成,质量监控,技术推广,无损检测技术,超声检测技术,灵敏性,穿透力,成型工艺,冶金特征,铸造件,各向异性,未熔合,翘曲变形,个性化特征,中空,薄壁,超声信号,可达性,检测盲区,实时检测,型腔,粉尘,强光,光散射,干扰源,超声检测系统,离线,在线检测,声传播,传播特性,晶粒度,分析工作,缺陷检测工作,表面残余应力,表面粗糙度,工艺调控,过程质量,激光超声
AB值：
0.30086
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