《增材制造+设计+金属材料激光粉末床熔融gbt+42617-2023》详细解读

《增材制造设计金属材料激光粉末床熔融gb/t42617-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号和缩略语4.1符号4.2缩略语5工艺特性5.1零件尺寸contents目录5.2PBF工艺优势5.3PBF工艺局限5.4经济性和效率5.5功能约束5.6尺寸、形状和位置精度5.7数据质量、分辨率、表示形式6设计准则6.1材料和结构特性6.2支撑结构contents目录6.3成形方向、位置和摆放6.4材料的各向异性6.5表面粗糙度6.6后处理6.7设计关注附录A(资料性)本文件与ISO/ASTM52911-1:2019结构编号对照情况附录B(资料性)本文件与ISO/ASTM52911-1:2019技术差异及其原因contents目录附录C(资料性)PBF-LB/M用原材料附录D(资料性)应用案例参考文献011范围03适用于各类金属材料激光粉末床熔融增材制造，包括但不限于不锈钢、钛合金、铝合金等。01适用于金属材料激光粉末床熔融增材制造过程的设计、生产、检验与交付。02涉及相关术语和定义、设计要素、制造过程控制、检验与试验以及交付要求。1范围022规范性引用文件所引用的规范性文件均来自国内外权威机构或标准化组织，确保标准的科学性和可靠性。国内外权威标准根据增材制造金属材料激光粉末床熔融技术的特点和需求，有针对性地筛选相关规范性文件，提高标准的适用性。针对性筛选随着技术和标准的不断发展，及时更新所引用的规范性文件，保持标准的时效性。及时更新2规范性引用文件033术语和定义123增材制造是一种通过逐层堆积材料来制造物体的过程，与传统的减材制造方法相比，具有节省材料、制造复杂形状等优势。定义AdditiveManufacturing（AM），也称为3D打印。英文名称增材制造广泛应用于航空航天、医疗、汽车、电子等领域。应用领域3术语和定义044符号和缩略语L表示长度或宽度方向的尺寸，单位通常为毫米（mm）。V表示体积，单位根据上下文确定，如立方毫米（mm³）或立方米（m³）。R表示半径，单位通常为毫米（mm）。4符号和缩略语054.1符号材料相关符号01包括材料的种类、状态、处理方式等，如不同金属粉末的标识、熔融状态的表示等。这些符号有助于准确描述和记录实验过程中的材料信息。工艺相关符号02涉及激光功率、扫描速度、粉末层厚度等关键工艺参数，以及熔融、凝固、热处理等工艺步骤的符号表示。这些符号有助于精确控制制造过程，确保产品质量。尺寸与形位公差符号03用于表示增材制造产品的尺寸精度和形位公差，如直线度、平面度、圆度等。这些符号对于评估产品的几何特征和互换性具有重要意义。4.1符号064.2缩略语LPBFLaserPowderBedFusion，激光粉末床熔融。AMAdditiveManufacturing，增材制造。SLMSelectiveLaserMelting，选区激光熔化。4.2缩略语075工艺特性粉末粒度与分布影响打印件的致密度和表面粗糙度，需严格控制粉末的粒度和分布范围。粉末流动性良好的粉末流动性可确保铺粉的均匀性，提高打印成功率。粉末松装密度对打印件的尺寸精度和内部质量有重要影响。5工艺特性085.1零件尺寸尺寸精度零件尺寸需满足一定的精度要求，标准中规定了尺寸精度的评估方法和允许偏差，以确保零件的互换性和使用性能。尺寸稳定性增材制造的零件在使用过程中需要保持尺寸稳定性，标准对零件的尺寸稳定性进行了要求，并提供了相应的测试方法。尺寸范围标准规定了增材制造零件的尺寸范围，包括最大尺寸和最小尺寸，确保零件的可制造性和质量。5.1零件尺寸095.2PBF工艺优势通过激光束精确熔化金属粉末，实现材料的逐层堆积，最大限度地减少材料浪费。粉末床熔融技术PBF工艺能够制造出接近最终形状的零件，减少后续机加工的需求，提高材料利用率。近净成形能力未熔化的粉末可以经过筛分和处理后重新使用，进一步降低生产成本。可回收再利用5.2PBF工艺优势105.3PBF工艺局限较高的制造成本由于PBF工艺需要使用高功率激光器和昂贵的金属粉末材料，导致其制造成本相对较高。制造效率限制PBF工艺在逐层堆积制造过程中，每层都需要进行激光扫描和粉末铺设，因此制造效率受到一定限制，不适合大规模快速生产。5.3PBF工艺局限115.4经济性和效率通过精确计算所需粉末材料量，减少材料浪费，降低生产成本。优化原材料使用提高设备利用率节能减排合理安排打印任务和设备维护时间，确保设备处于最佳工作状态，提高生产效率。采用环保型打印材料和节能技术，降低生产过程中的能耗和排放，实现绿色制造。0302015.4经济性和效率125.5功能约束几何约束涉及增材制造零件形状、尺寸及位置关系的限制条件。物理约束针对材料性能、工艺过程及后处理等方面的约束。功能性约束为确保零件在使用过程中满足特定功能要求而设定的约束。5.5功能约束135.6尺寸、形状和位置精度

5.6尺寸、形状和位置精度严格控制粉末材料质量为确保增材制造产品的尺寸精度，应选用粒度分布均匀、流动性好的金属粉末材料。优化工艺参数通过调整激光功率、扫描速度、铺粉厚度等关键工艺参数，可有效控制产品的尺寸精度。后处理及检测增材制造完成后，应进行必要的后处理，如热处理、机械加工等，以提高产品尺寸精度，并实施精确检测确保产品质量。145.7数据质量、分辨率、表示形式5.7数据质量、分辨率、表示形式准确性确保所提供的增材制造数据具备高准确性，以减少制造过程中的误差和偏差。完整性数据应包含制造所需的所有信息，确保制造过程的顺利进行。一致性数据在不同环境和平台下应保持一致性，以确保制造结果的可预测性。156设计准则确保零部件的功能需求得到满足，考虑增材制造的特点进行结构优化。针对不同行业和应用场景，制定相应的功能性设计标准。强调设计过程中的功能验证与测试，确保产品性能稳定可靠。6设计准则166.1材料和结构特性包括不锈钢、铝合金、钛合金等多种金属粉末，具有优异的力学性能和耐腐蚀性。金属粉末材料通过添加陶瓷、增强纤维等，提高金属材料的强度、硬度及耐磨性。复合材料根据客户需求，研发具备特定性能的新型金属粉末材料。定制化材料6.1材料和结构特性176.2支撑结构具有较高的稳定性和支撑强度，适用于大型复杂零件的打印。块状支撑结构较为轻盈，可以在保证支撑效果的同时减少材料使用。树枝状支撑由线条构成的网状结构，透气性较好，适用于需要较好热交换的零件打印。网状支撑6.2支撑结构186.3成形方向、位置和摆放减少支撑结构根据零件形状和结构特点，选择合适的成形方向，以减少支撑结构的使用，提高打印效率和降低成本。保证精度和表面质量成形方向的选择应确保打印零件的关键尺寸和表面质量不受影响，避免出现明显的台阶效应或表面粗糙度问题。考虑后处理便利性在选择成形方向时，还应考虑打印完成后零件的后处理便利性，如易于去除支撑结构、便于进行热处理等。6.3成形方向、位置和摆放196.4材料的各向异性概念描述各向异性是指材料在不同方向上呈现出不同的物理、化学或力学性能。形成原因增材制造过程中，金属粉末在激光束的作用下逐层熔化并凝固，从而形成具有特定结构和性能的金属零件。由于制造过程的特殊性，金属零件在微观结构和性能方面会表现出各向异性。影响因素材料的各向异性与制造工艺参数、粉末特性、后处理等因素密切相关。6.4材料的各向异性206.5表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它是反映表面微观不平度或纹理特性的重要指标。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观质量等密切相关。6.5表面粗糙度216.6后处理热处理与应力释放针对金属打印件，常需进行热处理，以消除内应力、提高材料性能。机械加工与精整根据需求，对打印件进行必要的机械加工，如切削、打磨等，以达到精度要求。清理与拆卸完成打印后，首先需对打印件进行清理，去除支撑结构，并从打印平台上拆卸下来。6.6后处理226.7设计关注考虑材料性能根据增材制造产品的应用需求和服役环境，选择具有合适物理、化学和机械性能的粉末材料。粉末质量评估对所选粉末材料进行严格的质量评估，包括粉末的粒度、形貌、流动性以及化学成分等，确保粉末质量符合标准要求。材料可追溯性建立粉末材料的可追溯性体系，确保原材料来源可靠，生产过程可监控，产品质量可追踪。6.7设计关注23附录A(资料性)本文件与ISO/ASTM52911-1:2019结构编号对照情况附录A(资料性)本文件与ISO/ASTM52911-1:2019结构编号对照情况提供了本文件与ISO/ASTM52911-12019之间的结构编号对照表，便于读者查阅和对比。详细说明了每个结构编号在本文件和ISO/ASTM52911-12019中的具体含义，确保准确理解。通过对照情况，可以清晰地了解本文件与ISO/ASTM52911-12019在内容上的关联和差异。24附录B(资料性)本文件与ISO/ASTM52911-1:2019技术差异及其原因本文件对增材制造、金属材料、激光粉末床熔融等术语进行了详细定义，并与ISO/ASTM52911-1:2019进行了比对，确保了术语使用的一致性和准确性。在某些术语的解释上，本文件根据国内实际情况进行了调整，使其更符合中国市场的需求和标准。针对一些新增的术语，本文件也给出了明确的定义和解释，以反映增材制造技术的最新发展。附录B(资料性)本文件与ISO/ASTM52911-1:2019技术差异及其原因25附录C(资料性)PBF-LB/M用原材料粉末纯度与杂质控制金属粉末应具有高纯度，严格控制杂质元素含量，以确保最终打印部件的力学性能和耐腐蚀性。粉末松装密度与振实密度合适的松装密度与振实密度有助于实现均匀的粉末铺展，提高打印件的致密度和性能。粉末形态与粒度分布金属材料粉末应具有规则的球形或近球形颗粒，粒度分布应符合增材制造工艺要求，以保证粉末的流动性与铺展性。附录C(资料性)PBF-LB/M用原材料26附录D(资料性)应用案例功能性零部件制造利用激光粉末床熔融技术，可以制造出具有特定性能的功能性铝合金零部件，如散热片、热交换器等，提高产品的综合性能。轻量化结构件制造铝合金具有密度低、强度高等特点，通过激光粉末床熔融技术，可以制造出形状复杂的轻量化结构件，广泛应用