《增材制造 模具鋼材料激光粉末床熔融工藝規(guī)范》

1JB/T14993—XXXX增材制造模具鋼材料激光粉末床熔融工藝規(guī)范本文件規(guī)定了增材制造模具鋼材料激光粉末床熔融工藝的總體要求，確立了工藝過(guò)程，描述了相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)方法，規(guī)定了技術(shù)資料交付等要求。本文件適用于增材制造模具鋼材料激光粉末床熔融的工藝活動(dòng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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/T1031產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值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/T6003.1試驗(yàn)篩技術(shù)要求和檢驗(yàn)第1部分：金屬絲編織網(wǎng)試驗(yàn)篩GB/T7247.14激光產(chǎn)品的安全第14部分：用戶指南GB/T11651個(gè)體防護(hù)裝備選用規(guī)范GB15577粉塵防爆安全規(guī)程GB/T15605粉塵爆炸泄壓指南GB/T16923鋼件的正火與退火GB/T16924鋼件的淬火與回火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/T35351增材制造術(shù)語(yǔ)GB∕T38751熱處理件硬度檢驗(yàn)通則GB/T39247增材制造金屬制件熱處理工藝規(guī)范GB/T39252—2020增材制造金屬材料粉末床熔融工藝規(guī)范GB/T42617增材制造設(shè)計(jì)金屬材料激光粉末床熔融GB50019工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范AQ4273粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所用除塵系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范JB/T14891增材制造金屬材料粉末床激光熔融設(shè)備JB/T14893增材制造激光粉末床熔融用模具鋼粉末3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T35351界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1嫁接隨形冷卻流道graftedconformalwaterway在已加工的基礎(chǔ)件上打印的隨形冷卻流道。2JB/T14993—XXXX4總體要求4.1人員人員培訓(xùn)應(yīng)符合GB/T39252—2020中4.1的要求，熟悉計(jì)量器具的使用。4.2設(shè)備4.2.1設(shè)備應(yīng)符合JB/T14891的要求，驗(yàn)收合格后方能使用。4.2.2應(yīng)配備防爆吸塵器、環(huán)境氧含量報(bào)警裝置、粉末篩分設(shè)備、熱處理設(shè)備、打磨設(shè)備等。4.2.3維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)符合GB/T39252—2020中4.2.3的要求。4.2.4保養(yǎng)校準(zhǔn)周期宜為6至12個(gè)月，不同的設(shè)備廠家保養(yǎng)周期會(huì)有差異。4.2.5維護(hù)保養(yǎng)結(jié)果應(yīng)記錄，并至少保存12個(gè)月。4.3模具鋼粉末4.3.1性能要求應(yīng)符合JB/T14893—2024中第4章的要求，其他特殊要求供需雙方協(xié)商確定。4.3.2重復(fù)使用4.3.2.1使用過(guò)的粉末，應(yīng)按一定比例混入新粉末之后，再重復(fù)使用。混入新粉末的比例和重復(fù)使用的次數(shù)應(yīng)依據(jù)成形件和粉末性能等因素綜合考慮。4.3.2.2粉末重復(fù)使用到達(dá)預(yù)定的次數(shù)之時(shí)，應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，符合4.3.1的要求時(shí)，繼續(xù)使用；不符合要求時(shí)，應(yīng)分析原因，并進(jìn)行處理，檢測(cè)合格之后，再繼續(xù)使用，否則不應(yīng)再重復(fù)使用。4.3.2.3應(yīng)記錄粉末重復(fù)使用的時(shí)間、重復(fù)使用的次數(shù)、新舊粉末混合的比例等信息。4.3.3粉末處理4.3.3.1應(yīng)在干凈無(wú)潮的環(huán)境中進(jìn)行粉末的篩分、混合、包裝等處理，處理場(chǎng)所的相對(duì)濕度宜小于50%，在處理過(guò)程中采取防污染的措施。4.3.3.2每次成形結(jié)束之后，剩余粉末均應(yīng)進(jìn)行篩分處理，使用的篩網(wǎng)應(yīng)符合GB/T6003.1的要求。4.3.3.3粉末使用之前（包括第一次使用的粉末和重復(fù)使用的粉末），應(yīng)進(jìn)行烘干處理。4.3.4交付及貯存4.3.4.1粉末供應(yīng)商應(yīng)提供粉末的安全技術(shù)說(shuō)明書和質(zhì)量證明書，質(zhì)量證明書應(yīng)包括但不限于粉末牌號(hào)、批號(hào)以及JB/T14893—2024中7.5的要求。4.3.4.2粉末應(yīng)貯存在干燥、陰涼、無(wú)腐蝕的環(huán)境下，相對(duì)濕度宜控制在50%以下。4.3.4.3應(yīng)設(shè)置固定的粉末存放區(qū)域，并對(duì)存放區(qū)域進(jìn)行編號(hào)，新、舊粉末應(yīng)存放在不同的區(qū)域。4.3.4.4剩余粉末處理之后，宜存放在原容器內(nèi)，或潔凈的防靜電、阻燃的容器內(nèi)，包裝容器內(nèi)應(yīng)放置干燥劑、且使用密封圈密封。4.4環(huán)境4.4.1工作環(huán)境環(huán)境溫度：5℃~35℃;不能低于露點(diǎn)溫度，較適宜的環(huán)境溫度為22℃~28℃。相對(duì)濕度：≤50%。3JB/T14993—XXXX4.4.2場(chǎng)地場(chǎng)地應(yīng)具備良好的通風(fēng)和照明條件，應(yīng)符合GB50019的規(guī)定；地面承載力應(yīng)符合設(shè)備廠商的要求。4.5安全4.5.1熔融設(shè)備安全防護(hù)應(yīng)符合GB25493的規(guī)定。4.5.2在惰性氣體易泄露的部位應(yīng)安裝氧氣含量報(bào)警裝置，當(dāng)氧氣含量低于19%時(shí)應(yīng)報(bào)警。儀器應(yīng)定期進(jìn)行計(jì)量檢定、校準(zhǔn)或替換，并有校準(zhǔn)或替換記錄。4.5.3熔融設(shè)備成形室的防爆泄壓裝置應(yīng)符合GB/T15605的規(guī)定。4.5.4熔融設(shè)備應(yīng)保持良好接地。4.5.5粉末在使用、貯存、清理、篩分等過(guò)程中的操作及相關(guān)設(shè)備防爆安全應(yīng)符合GB15577的規(guī)定。4.5.6電氣系統(tǒng)安全應(yīng)符合GB/T5226.34的要求。4.5.7激光產(chǎn)品安全應(yīng)符合GB/T7247.14的要求。4.5.8粉末除塵系統(tǒng)的安全應(yīng)符合AQ4273的要求。4.6人員防護(hù)4.6.1操作人員應(yīng)按照GB/T11651的規(guī)定使用勞動(dòng)保護(hù)用品。4.6.2必要時(shí)，建議在使用保護(hù)氣體的操作場(chǎng)所為操作人員配備呼吸保護(hù)裝置。5工藝過(guò)程5.1流程圖典型的模具鋼材料激光粉末床熔融工藝流程見(jiàn)圖1。是是否否圖1模具鋼材料激光粉末床熔融工藝流程圖4JB/T14993—XXXX5.2模型設(shè)計(jì)應(yīng)按照GB/T42617的要求進(jìn)行模型設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行檢查，并對(duì)有缺陷的模型進(jìn)行修復(fù)。典型結(jié)構(gòu)隨行冷卻流道的模型設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄A.1。5.3數(shù)據(jù)處理5.3.1在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中應(yīng)完整記錄相關(guān)信息。5.3.2應(yīng)根據(jù)成形件的使用特性和后處理工序預(yù)留適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?.3.3數(shù)據(jù)處理應(yīng)包括但不限于文件編輯、格式轉(zhuǎn)換、支撐設(shè)計(jì)、切片、掃描路徑規(guī)劃等。5.3.4數(shù)據(jù)文件的格式應(yīng)符合設(shè)備要求，模型文件應(yīng)為粉末床熔融設(shè)備軟件能識(shí)別的格式，如STL、AMF、3MF、OBJ等。操作者在執(zhí)行數(shù)據(jù)處理(如格式轉(zhuǎn)換、切片等)過(guò)程中應(yīng)保證數(shù)據(jù)不丟失、可追溯，并完整記錄相關(guān)內(nèi)容，記錄的內(nèi)容見(jiàn)附錄B。5.3.5應(yīng)根據(jù)成形件的結(jié)構(gòu)、性能要求、成形時(shí)間、支撐去除、粉末清理難易程度等因素確定其成形方向和擺放位置。同時(shí)，應(yīng)檢查各成形件之間的間隙，保證各成形件之間不發(fā)生相互干涉。5.3.6添加支撐時(shí)，應(yīng)考慮支撐的類型、數(shù)量以及支撐的去除等因素。5.3.7試樣可在成形件上直接取樣，也可單獨(dú)成形隨爐樣品。5.3.8典型結(jié)構(gòu)隨行冷卻流道的數(shù)據(jù)處理見(jiàn)附錄A.2。5.4工藝參數(shù)設(shè)置5.4.1應(yīng)根據(jù)模具鋼粉末和模具成形件的結(jié)構(gòu)性能要求設(shè)置工藝參數(shù)，可參考設(shè)備制造商提供的工藝參數(shù)包。常用的工藝參數(shù)包括但不限于以下：a)激光功率；b)掃描速度；c)鋪粉速率；d)光斑直徑；e)成形層厚；f)掃描方式；g)成形室氧含量；h)基板溫度；i)循環(huán)風(fēng)速。5.4.2應(yīng)依據(jù)隨形冷卻流道的懸垂結(jié)構(gòu)合理設(shè)置搭接量以及工藝參數(shù)。5.5成形準(zhǔn)備5.5.1模具鋼粉末5.5.1.1用于成形制造的模具鋼粉末應(yīng)符合4.4的要求，依據(jù)成形件的性能選擇合適的粉末牌號(hào)，并做好標(biāo)記。5.5.1.2查看粉末存放時(shí)間，必要時(shí)宜核實(shí)粉末的化學(xué)成分、松裝密度、粒度、粒徑分布，空心粉率、夾雜率，含氧量和含碳量等。5.5.1.3按照說(shuō)明書要求把粉末添加到供粉倉(cāng)中并鋪平。5.5.2保護(hù)氣體應(yīng)使用氮?dú)饣驓鍤庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，保護(hù)氣體的純度不應(yīng)小于99.9%。5JB/T14993—XXXX5.5.3設(shè)備5.5.3.1設(shè)備的準(zhǔn)備應(yīng)符合GB/T39252—2020中5.4.3的要求。5.5.3.2檢測(cè)單元、通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、艙室密封系統(tǒng)及其他報(bào)警裝置，應(yīng)正常運(yùn)行。5.5.3.3嫁接件成形時(shí)，應(yīng)保證嫁接基座流道口完全對(duì)準(zhǔn)，在嫁接基座上直接成形，非嫁接件直接在基板上成形。5.5.3.4關(guān)好艙門，保證聯(lián)鎖裝置鎖定。5.6成形過(guò)程5.6.1成形過(guò)程應(yīng)符合GB/T39252—2020中5.5的要求。5.6.2開(kāi)啟設(shè)備，完成自檢。5.6.3打開(kāi)激光器冷卻裝置、保護(hù)氣體輸送裝置。5.6.4基板溫度應(yīng)根據(jù)成形件要求，加熱至設(shè)定的溫度，基板溫度宜在80℃以下，避免成形件產(chǎn)生翹曲變形。5.6.5當(dāng)成形室的含氧量降低至0.1%以下時(shí)，開(kāi)始成形工作。5.6.6成形過(guò)程中，在人機(jī)界面應(yīng)顯示的報(bào)警信息包括但不限于：——激光器故障；——機(jī)械故障；——基板溫度超界；——門鎖異常打開(kāi)；——缺粉狀態(tài)；——氧含量異常；——循環(huán)風(fēng)速異常；——濾芯狀態(tài)反饋異常。5.6.7斷電后經(jīng)判定正?？梢岳m(xù)打。5.6.8打印完成后依據(jù)成形件特征適當(dāng)冷卻一段時(shí)間，建議10min～20min。5.7粉末清理5.7.1應(yīng)按照GB/T39252—2020中5.6的要求清理。5.7.2應(yīng)保證支撐內(nèi)部粉末、成形件內(nèi)腔粉末和隨形冷卻流道中的粉末清理干凈。5.8初步檢驗(yàn)5.8.1初步檢驗(yàn)項(xiàng)目，包括但不限于外觀缺陷、表面質(zhì)量等，初檢不合格的成形件應(yīng)按供需雙方的約定協(xié)商處理。5.8.2應(yīng)檢查隨形冷卻流道是否暢通，若不暢通則應(yīng)按供需雙方的約定協(xié)商處理。5.8.3應(yīng)檢查隨形冷卻流道底座與成形件的連接處是否有缺陷、滲水，若有缺陷、滲水則按供需雙方的約定協(xié)商處理。5.9后處理5.9.1熱處理5.9.1.1應(yīng)按照GB/T39247的要求進(jìn)行熱處理。6JB/T14993—XXXX5.9.1.2熱處理前應(yīng)把支撐內(nèi)部粉末、成形件內(nèi)腔粉末例如隨形冷卻流道中的粉末清理干凈，防止熱處理結(jié)束后殘余粉末燒結(jié)，增加清理難度。5.9.1.3熱處理前應(yīng)把成形件表面例如隨形冷卻流道表面附著的未熔化顆粒、半熔化顆粒、氧化皮、污染物清理干凈。5.9.1.4對(duì)殘余應(yīng)力較大的成形件，應(yīng)連同基板一起熱處理之后，再進(jìn)行成形件移除。5.9.1.5應(yīng)按照GB/T16923的規(guī)定進(jìn)行正火與退火處理。5.9.1.6應(yīng)按照GB/T16924的規(guī)定進(jìn)行淬火與回或處理。5.9.1.7應(yīng)在24h之內(nèi)，進(jìn)行去應(yīng)力熱處理（例如退火）。5.9.1.8H13和18Ni300成形件熱處理工藝宜參照表1進(jìn)行，其他未列粉末可參照GB/T16923和GB/T16924的有關(guān)規(guī)定或按照合同執(zhí)行。表1H13和18Ni300成形件推薦熱處理工藝530℃~580℃580℃~640℃830℃~880℃無(wú)460℃~520℃無(wú)5.9.2零件移除移除零件時(shí)不應(yīng)破壞零件和影響零件性能。常用的零件移除方法有機(jī)械加工、手工去除等。5.9.3去支撐去除支撐時(shí)不應(yīng)破壞零件和影響零件性能。常用的去支撐的方法有機(jī)械加工、手工去除等。5.9.4表面處理5.9.4.1供需雙方協(xié)商，是否處理。5.9.4.2常見(jiàn)的表面處理方法有噴砂、打磨、拋光等。6質(zhì)量檢驗(yàn)6.1要求6.1.1成形件在交付前應(yīng)按照要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。6.1.2應(yīng)按照GB/T1031的要求檢測(cè)隨行冷卻流道成形件的表面粗糙度。6.1.3應(yīng)按照GB/T38751的要求進(jìn)行硬度檢驗(yàn)。6.1.4應(yīng)按照要求進(jìn)行機(jī)械性能的檢驗(yàn),檢驗(yàn)指標(biāo)由供需雙方協(xié)商確定。6.1.5應(yīng)對(duì)隨形冷卻流道進(jìn)行內(nèi)流道進(jìn)出水檢驗(yàn)。6.1.6應(yīng)對(duì)隨形冷卻流道與底座連接處進(jìn)行裂縫和滲水檢驗(yàn)。6.2復(fù)檢需方可根據(jù)雙方協(xié)定按6.1的要求進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢結(jié)果不合格時(shí)，由供需雙方協(xié)商解決。7技術(shù)資料交付7JB/T14993—XXXX交付的零件應(yīng)包含但不限于以下信息：a)供應(yīng)商信息（名稱、地址和聯(lián)系方式）；b)零件名稱和材料牌號(hào)或成分；c)零件合格證明文件（尺寸、硬度、機(jī)械性能等）；d)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；e)零件數(shù)量；f)生產(chǎn)日期；g)后處理記錄；h)產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸、貯存等要求。8JB/T14993—XXXX隨形冷卻流道設(shè)計(jì)A.1模型設(shè)計(jì)隨形冷卻流道的模型設(shè)計(jì)使用專業(yè)的軟件進(jìn)行模流分析驗(yàn)證，保證流場(chǎng)均勻。模型設(shè)計(jì)時(shí)需預(yù)留加工余量，規(guī)避懸臂、橫梁結(jié)構(gòu)，建議用斜角代替，重要的斜向增長(zhǎng)面與基板夾角大于40°,其余斜向增長(zhǎng)面大于35°;模型與基板接觸面需要預(yù)留線切割余量，建議不小于0.1mm。在設(shè)計(jì)隨形冷卻流道與模具表面的距離時(shí)，隨形冷卻流道與模具表面始終保持相同的