DB32T 4605-2023增材制造 金属激光粉末床熔融设备验收试验方法

ICS25.030CCSJ04江苏省地方标准DB32/T4605—2023增材制造金属激光粉末床熔融设备验收试验方法Additivemanufacturing―Acceptancetestingmethodformetalliclaserpowderbedfusionequipments2023⁃12⁃01发布2024⁃01⁃01实施江苏省市场监督管理局发布ⅠDB32/T4605—2023前言 1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14验收检测项目 25验收检测期间的环境和运行条件 36验收检测 47检测记录及报告 7附录A（资料性）轨迹精度测试几何图形 8附录B（资料性）验收报告 9参考文献 10ⅢDB32/T4605—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国增材制造标准化技术委员会测试方法分技术委员会提出并归口。本文件起草单位：无锡市检验检测认证研究院、南京工业大学、南京航空航天大学、南京铖联激光科技有限公司、苏州中瑞智创三维科技股份有限公司、江苏铭亚科技有限公司、苏州电加工机床研究所有限公司。1DB32/T4605—2023增材制造金属激光粉末床熔融设备验收试验方法本文件规定了金属激光粉末床熔融设备的验收试验方法。本文件适用于金属激光粉末床熔融设备的验收检测，以及在定期检查或维护和修理之后设备特性的验证。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3222.2—2022声学环境噪声的描述、测量与评价第2部分：声压级测定GB/T6075.3机械振动在非旋转部件上测量评价机器的振动第3部分：额定功率大于15kW额定转速在120r/min至15000r/min之间的在现场测量的工业机器GB/T13739激光光束宽度、发散角的测试方法以及横模的鉴别方法GB/T13863激光辐射功率和功率不稳定度测试方法GB/T14549电能质量公用电网谐波GB25493以激光为加工能量的快速成形机床安全防护技术要求GB/T35351增材制造术语JB/T8356机床包装技术条件ISO8573⁃1：2010压缩空气第1部分：污染物和纯度等级（Compressedair—Part1：Contaminantsandpurityclasses）3术语和定义GB/T35351界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1扫描速度scanningspeed激光束在成形平台平面（工作平面）内移动的线速度。3.2准备时间warm⁃uptime从设备开机到可启动成形周期的时间，一般由设备供应商给出。3.3供粉平台feedingplatform持续向铺粉装置提供粉末的平台。2DB32/T4605—20233.4铺粉装置powderspreadingdevice铺展粉末的装置。3.5平均功率averagepower在设备连续工作时，用平均读数功率计测量的激光功率。4验收检测项目金属激光粉末床熔融设备的验收检测项目见表1。应根据设备实际情况，由供需双方选择适宜的测试项目。若对设备进行了改装或操作条件发生了重大变化（例如，对关键部件进行改装、维修或更换，机器的重新布置则应重复相关的性能测试。设备关键部件包括：——激光器；——气体系统；——光学系统的组件；——运动系统的组件；——铺粉装置；——成形平台加热单元。表1金属激光粉末床熔融设备测试验收项目项目名称试验方法对应章条设备安全要求及措施软件激光束检测连续激光器激光功率检测连续激光器激光功率稳定性的检测脉冲激光器检测激光光束品质评价工作平面不同位置激光束焦点检查焦点位置热稳定性检测扫描振镜检测激光束位置测试轨迹精度扫描速度具有多个光束源的设备的附加要求机械功能测试成形平台移动精度供粉平台移动精度其他供粉方式铺粉运动装置成形室内气氛3DB32/T4605—2023表1金属激光粉末床熔融设备测试验收项目（续）项目名称试验方法对应章条噪声成形性能测试6.10加热系统6.11在线监控系统6.125验收检测期间的环境和运行条件5.1通则金属激光粉末床熔融设备验收检测期间的环境和运行条件应符合设备供应商的规定，依据设备说明书进行安装、操作及维护，符合成形过程的条件。5.2温度设备安装、运行环境的温度范围为15℃~35℃。5.3湿度设备安装、运行环境的相对湿度≤60%。5.4介质供应表2介质供应要求介质类型相关要求电源电箱主线配置：10mm²线，三相五线制，单独地线空气开关：63A及以上工业级防爆插座：63A母头，IP44等级压缩空气压缩空气质量要求符合ISO8573⁃1：2010标准固体颗粒纯度等级：1级,颗粒尺寸≤0.1μm，颗粒密度≤0.1mg/m³含水率：压力露点≤-40℃油纯度等级：1级,含油率≤0.1mg/m³压力：6bar~8bar保护气体纯度≥99.99%压力：4bar~8bar水蒸馏水,液态水纯度等级：2级注：1bar=100kPa。4DB32/T4605—20235.5冲击/振动设备安装以及运行场地振动要求依据GB/T6075.3进行测试。5.6地面水平度设备安装地面应为水平状态，以保证设备安装完成后成形平台上下移动方向为竖直方向。5.7电磁干扰设备安装以及运行区域不得有电磁干扰，具体标准依据GB/T14549进行。5.8安全要求应遵守与激光辐射、防火防爆相关的安全措施。6验收检测6.1设备设备包装应符合JB/T8356的规定，包装应采取防潮、防水、防震、防冲击等保护措施。设备应具备纸质或电子版操作说明，说明书应包含安装、操作、维护、安全等规定要求。设备外观尺寸、成形室尺寸等用卷尺等量具检测。6.2安全防护要求及措施设备机械危险及安全防护、控制系统和装置的安全防护、电气危险与防护、温度控制安全防护、排风、灭火安全防护、有害物质防护、激光辐射的安全防护、照明相关要求应根据GB25493进行检查。6.3软件金属激光粉末床熔融设备应预装有易于操作的设备软件系统，软件应具备完成整个成形过程操作的必要功能。如设备软件具备数据存储、记录或其他明示的功能，应证明或验证该功能。可根据客户要求定制、加装其他功能软件。6.4激光束检测6.4.1一般要求金属激光粉末床熔融设备使用的激光器宜检测6.4.2~6.4.7规定的项目。测试条件不满足时，供应商应提供具备检测资质的第三方检测机构出具的激光器检测报告作为依据。6.4.2连续激光器激光功率检测若设备供应商指定测试前应预热激光器，则应在预热时间结束后进行测试。测量应在使用点（即成形室内）用校准过的测量仪器进行，根据GB/T13863进行激光功率测量。激光功率测量应符合生产要求，覆盖典型功率范围。如果该范围未知，建议至少测量三个点，包括最大标称激光功率的30%和90%。5DB32/T4605—20236.4.3连续激光器激光功率稳定性检测如指定了准备时间，则应在准备时间结束后开始进行稳定性测量。在所有光学元件之后，设备无粉末状态下，使用经过校准的测量仪器在成形室内按照GB/T13863进行以下的功率测量，以显示激光功率的稳定性：a）机器规定准备时间后的最大额定平均功率；b）最大额定平均功率保持在最大额定值不少于2min，平均功率测量时间最小为30min。6.4.4脉冲激光器检测脉冲激光器激光属性的测量应根据GB/T13739进行，测量需要供需双方同意。6.4.5激光光束品质评价激光束的特性（光斑尺寸、轮廓和对称性）应在成形平面上用合适的测试设备确定，并且激光束应垂直于成形平面。宜根据ISO11146系列的相应部分对激光束特性进行评估，也可采用供需双方协商一致的测试方法进行测试。6.4.6成形平面不同位置激光束焦点检查准备时间结束后，应在成形平面的中心和四角测量焦点位置。z轴上的聚焦位置应根据成形平面给出。可以通过在不同的成形平台高度（z轴）上用激光在测试纸上产生平行线的方法来确定焦点位置。最细的线表示焦点位置。6.4.7焦点位置热稳定性检测准备时间结束后，焦点位置的稳定性评估的激光功率应为最大标称激光功率的10%、50%和90%。每种功率设置的最短测试时间应为15min。应使用合适的测试设备，在垂直于成形平面的激光束下进行。6.5扫描振镜检测6.5.1激光束位置测试通过激光打标合适的几何图案，并对图案进行测量，确定相对于成形平面的激光束位置（场校正）的测量。6.5.2轨迹精度在测试纸上以给定的扫描速度扫描几何图案，附录A给出了一种轨迹精度测试的几何图形示例。轨迹精度测试结果应有相应测试记录。轨迹精度应使用光学仪器进行测量，其应涵盖整个成形平台范围，具体检测内容如下：a）闭合或互补轮廓的跳入和跳出点一致；b）改变扫描方向时的轨迹精度（光学系统的惯性c）不同曝光形式（例如轮廓和体积曝光）之间的重叠区域。6DB32/T4605—20236.5.3扫描速度扫描速度的测量应在x和y以及（45±15）°方向进行。可以通过在工作平台成形平面上的测试纸上进行扫描来确定扫描速度。6.6具有多个光束源的设备的附加要求若多激光束源设备的各激光器只在各自的区域内成形各自的零件，则只需要对每个激光器在对应工作区域内进行测试。若多激光束源设备的各激光器需要协同工作打印跨区域的零件，则需要进行额外的测试，测试方法可由供需双方协商确定。6.7机械功能测试6.7.1一般要求应检查与成形过程相关的机械运动系统的精度和可重复性。6.7.2成形平台移动精度应在规定的运动范围内（例如通过百分表或玻璃刻度尺）确定成形平台的运动精度和重复定位精度。成形平台应逐步移动，移动距离应等于粉末层厚度值或为其整数倍。成形平台至少在5个高度位置上进行测试，其中应包括平台空载时的最高位置和平台承受载荷的最30%。6.7.3供粉平台移动精度应在供粉平台规定的运动范围（例如通过百分表或玻璃刻度尺）内确定供粉平台的运动精度和可重复性。供粉平台应逐步移动，移动距离应等于粉末层厚度值与供粉比乘积或为其整数倍。供粉平台至少在5个高度位置上进行测量，其中应包括平台空载时的最高位置和平台承受载荷的最低位置。应根据所要成形的材料（相对密度）和成形能力规定载荷。注：使用非供粉平台的设备。可根据供需双方协商确定的方法验证输入机器的粉末数量是恒定的。6.7.4铺粉运动装置检查铺粉装置的运动是否均匀且可重复，检查应在使用粉末的情况下进行。6.8成形室内气氛应使用适当的传感器和控制系统确保工作过程中保护气体的纯度符合要求。传感器系统应进行校准，并提供校准证明。通过测量给定时间段内的压力变化来测试设备的气密性。6.9噪声设备成形过程中产生的噪声按照GB/T3222.2—2022中7.5规定的方法进行测试。7DB32/T4605—20236.10成形性能测试在验收检测时可成形供需双方协商一致的测试件，开展设备成形性能测试。性能检测包括但不限于：c）显微组织；d）几何尺寸精度，可参考GB/T39329或JB/T10625进行；e）力学性能。6.11加热系统设备如有加热系统，加热系统应按规定进行证明或验证。6.12在线监控系统设备如有在线监控系统，应按规定进行证明或验证。7检测记录及报告应完整记录检测结果。检测报告（见附录B中的示例）应至少包含以下信息：a）金属激光粉末床熔融设备型号；b）设备序列号；c）检测地点、环境和运行条件；d）检测适用范围（材料和运行限制e）检测结果；f）检测日期；g）承检机构名称、检测人员的姓名；h）备注及具体说明。8（资料性）轨迹精度测试几何图形轨迹精度测试几何图形见图A.1所示