CCSJ39DB51（工作組討論稿征求意見稿送審稿報批稿）XXXX-XX-XX發(fā)布IDB51/TXXXX—XXXX 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4一般要求 24.1人員 24.2設(shè)備 24.3原材料 34.4環(huán)境 34.5安全與防護 35工藝過程 35.1工藝原理 35.2工藝流程 35.3模型處理 45.4仿真分析 45.5數(shù)據(jù)處理 45.6加工準備 45.7參數(shù)設(shè)定 55.8增減材加工 65.9清理 65.10過程檢驗 65.11后處理 65.12質(zhì)量檢驗 7 8DB51/TXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由四川省經(jīng)濟和信息化廳提出、歸口、解釋并組織實施。本文件起草單位：四川省增材制造技術(shù)協(xié)會、中國兵器裝備集團自動化研究所有限公司、太行國家實驗室輕量化結(jié)構(gòu)與材料制造研究部、南京英尼格瑪工業(yè)自動化技術(shù)有限公司、中國航發(fā)航空科技股份有限公司、中國核動力研究設(shè)計院、重慶大學、西華大學、成都航空職業(yè)技術(shù)學院、成都工業(yè)學院、四川省康復輔具技術(shù)服務(wù)中心、測試狗（成都）實驗檢測有限公司、四川工程職業(yè)技術(shù)大學。。。本文件主要起草人：王敏、王長春、雷力明、程遠、董巍、李湉、張舜、楊晨、張敬賢、何戈寧、胡彧、權(quán)國政、彭必友、徐磊、周海洋、門正興、何岷洪、張強、羅文波、吳代建。。。本次為首次發(fā)布。1DB51/TXXXX—XXXX薄壁金屬構(gòu)件激光電弧增減材復合制造工藝規(guī)范本文件規(guī)定了薄壁金屬構(gòu)件激光電弧增減材復合制造工藝的一般要求和工藝過程。本文件適用于薄壁金屬構(gòu)件激光/電弧增材與機械銑削/打磨減材復合的制造工藝，其它定向能量沉積增材與其它減材加工復合的增減材工藝參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(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，僅該日期對應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/T10858鋁及鋁合金焊絲GB/T14895.7特種加工機床術(shù)語第7部分：增材制造機床GB/T17359-2012微束分析能譜法定量分析GB/T29070無損檢測工業(yè)計算機層析成像(CT)檢測通用要求GB/T35021增材制造工藝分類及原材料GB/T35351增材制造術(shù)語GB/T35352-2017增材制造文件格式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/T39251增材制造金屬粉末性能表征方法GB/T39253增材制造金屬材料定向能量沉積工藝規(guī)范GB/T39254增材制造金屬制件機械性能評價通則GB/T39329增材制造測試方法標準測試件精度檢驗GB/T39331增材制造數(shù)據(jù)處理通則GB/T41507增材制造術(shù)語坐標系和測試方法GB/T42621增材制造定向能量沉積-銑削復合增材制造工藝規(guī)范GB/T42622-2023增材制造激光定向能量沉積用鈦及鈦合金粉末GB/T43481增材制造三維工藝模型數(shù)據(jù)質(zhì)量要求GB/T43302-2023增材制造用鈦及鈦合金絲材GB/T43615增材制造定向能量沉積金屬成形件超聲檢測方法JY/T0584-2020掃描電子顯微鏡方法通則3術(shù)語和定義GB/T14895.7、GB/T35351界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1薄壁金屬構(gòu)件Thin-walledmetalcomponent2DB51/TXXXX—XXXX在截面內(nèi)最大的特征尺寸與壁厚之比較小的金屬構(gòu)件，通常是由薄板、薄殼或細長桿件組成。薄板與薄殼壁厚推薦0.5至5mm；細長桿件長徑比推薦10至100，桿徑推薦大于1mm。3.2減材加工頭Subtractivemanufacturinghead安裝在運動機構(gòu)上夾持減材加工工具，并為工具提供回轉(zhuǎn)運動對已沉積層進行加工的部件。3.3激光電弧增減材復合制造hybridadditiveandsubtractivemanufacturingwithlaser-arc采用增減材復合制造設(shè)備，通過激光/電弧增材和機械加工減材（銑削、打磨等）實現(xiàn)工件一體成形的工藝。4一般要求4.1人員工藝人員應具備激光電弧增減材復合制造工藝基礎(chǔ)知識，熟悉激光電弧增減材復合制造設(shè)備（以下簡稱“設(shè)備”）操作，掌握完整工藝生產(chǎn)流程。設(shè)備操作人員應接受相關(guān)培訓，考核合格后方可上崗，培訓由設(shè)備廠商或已接受培訓并考核合格的人員實施。（注：培訓內(nèi)容包括但不限于設(shè)備的操作、維護、校準、軟件使用、安全防護、材料處理、后處理、數(shù)據(jù)處理、異常情況處理等。）4.2設(shè)備設(shè)備通常包括但不限于激光器、電源、焊機、減材加工頭、沉積頭、運動機構(gòu)、轉(zhuǎn)臺、原材料輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)、保護氣系統(tǒng)、預熱系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、表面精度/尺寸精度檢測系統(tǒng)、清洗打磨系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等。激光電弧增減材復合材制造設(shè)備組成與技術(shù)要求如下：1）數(shù)字電弧增材電源：輸出功率應不小于10kW，可調(diào)節(jié)電流范圍不低于50A~250A，可調(diào)節(jié)電壓范圍不低于10V~25V，暫載率應為100%（注：當增材電流不超過200A時）；2）激光器應具備xx功率（根據(jù)薄壁的定義規(guī)定且功率衰減應≤2.5%/年；實際輸出功率可在最大輸出功率的10%～100%范圍內(nèi)自由設(shè)定；3）增材槍體：應能承受數(shù)字增材電源所輸出的電流與電壓，同時具備一種或多種絲材的送絲要求及冷卻功能；最大承受功率不小于激光器的最大輸出功率；4）減材加工頭：應能夠精確夾持減材加工工具（如銑刀、砂輪等夾持精度需達到±0.05mm，確保刀具在高速旋轉(zhuǎn)和加工過程中的穩(wěn)定性；并且為工具提供回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)速度應可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍根據(jù)不同加工任務(wù)而定（如0rpm-12000rpm），以實現(xiàn)對已沉積層的精確加工，滿足不同表面粗糙度和尺寸精度要求；5）運動控制系統(tǒng)：可帶動增材槍體、減材加工頭全范圍覆蓋增材制造軟件規(guī)劃的增材區(qū)域，如：使用機械臂帶動增材槍體，重復定位精度應不大于0.05mm，絕對定位精度應不大于0.8mm；6）吸煙除塵系統(tǒng)：具有實時處理增材過程煙塵的功能；7）增減材制造軟件系統(tǒng)：應具備對輸入的增材結(jié)構(gòu)數(shù)模進行區(qū)域劃分、分層切片、路徑規(guī)劃、路徑仿真、工藝規(guī)劃、生成增減材程序等基本功能；8）過程監(jiān)控系統(tǒng)：硬件部分一般由電流電壓傳感器、熔池視覺傳感裝置、溫度傳感裝置、氣體流量傳感裝置、顯示裝置、存儲裝置等組成；軟件部分一般由數(shù)據(jù)傳感模塊、顯示模塊、用戶操作界面模塊、數(shù)據(jù)庫模塊等組成；3DB51/TXXXX—XXXX9）X射線檢測設(shè)備1）X射線檢測儀器應滿足GB/T36015-2018的要求。2）X射線數(shù)字成像裝置系統(tǒng)分辨率應優(yōu)于1.5LP/mm，分辨率測試方法應符合GB/T36015-2018附錄A的需求。像質(zhì)計靈敏度應優(yōu)于2.0%，像質(zhì)計靈敏度測試方法符合GB/T36015-2018附錄4.3原材料4.3.1概述激光電弧增減材復合制造工藝的主要材料種類包括金屬粉末和金屬絲材。4.3.2金屬粉末金屬粉末的主要性能指標包括：粒徑及粒徑分布、球形率、流動性、松裝密度、化學成分、物理力學性能等。金屬粉末的檢驗指標應根據(jù)工藝確定，其它特殊要求需供需雙方協(xié)商確定，檢驗方法應按照GB/T39251、GB/T42622-2023等規(guī)定進行。4.3.3金屬絲材金屬絲材的主要性能指標包括：線徑、化學成分、物理力學性能等。金屬絲材的檢驗指標應根據(jù)工藝確定，其它特殊要求需供需雙方協(xié)商確定。檢驗方法可參照GB/T10858、GB/T43302-2023等規(guī)定進行。4.4環(huán)境設(shè)備運行環(huán)境及周圍環(huán)境應符合GB/T39253中的5.4規(guī)定。4.5安全與防護工藝過程安全與防護參考GB/T39253中的5.5，5.6規(guī)定。5工藝過程5.1工藝原理沉積頭在運動控制系統(tǒng)的驅(qū)動下，按照給定的速度與軌跡運動，運動過程中，金屬粉末或金屬絲材在激光/電弧作用下熔化沉積，沉積若干層后，獲取沉積尺寸與設(shè)計尺寸對比，基于對比情況進行沉積補償或減材加工，減材加工由減材加工頭在運動控制系統(tǒng)的驅(qū)動下按照給定的速度與軌跡開展。重復上述過程，最終實現(xiàn)薄壁零件一體成形。電弧僅適用于金屬絲材。激光電弧耦合作用時，金屬絲材首先在電弧作用下熔化沉積，而激光對熔池進行攪拌，以提高沉積的精度。5.2工藝流程典型的薄壁金屬構(gòu)件激光電弧增減材復合制造工藝流程如圖1所示（后續(xù)需優(yōu)化改進）：4DB51/TXXXX—XXXX圖1典型的激光電弧增減材復合制造工藝流程5.3模型處理a)直接通過三維建模軟件建立零件模型或?qū)嶓w模型進行掃描并輸入三維建模軟件實現(xiàn)模型建立；b)根據(jù)激光電弧增減材制造工藝特點，結(jié)合模型薄壁特征、工藝仿真補償，對模型成形方向、擺放角度、懸垂結(jié)構(gòu)、支撐添加等進行處理；c)根據(jù)零件特征和增材方式，確定加工余量，激光束推薦余量值為0.3-0.5mm，電弧加工推薦余量值為2-5mm。d)對所建立的模型，按需求進行分層切片與工藝規(guī)劃；e)根據(jù)預留加工余量尺寸，進行減材工藝規(guī)劃；f)零件模型文件應轉(zhuǎn)換為激光電弧增減材復合制造系統(tǒng)可讀取的格式，如STL、STP、CLI、PLY、OBJ等，文件轉(zhuǎn)換過程中應注意設(shè)置適宜的轉(zhuǎn)換精度，轉(zhuǎn)換完成后宜修復數(shù)據(jù)存在的錯誤，如法向錯誤、破洞、裂縫等。5.4仿真分析根據(jù)零件工藝特征，利用仿真分析軟件對零件工藝過程進行仿真分析，獲取加工過程溫度、形變等信息。已獲取的規(guī)劃路徑也要經(jīng)仿真軟件進行模擬和校核，避免發(fā)生碰撞或加工工具不可達現(xiàn)象。5.5數(shù)據(jù)處理將三維模型設(shè)置適宜的分層厚度，得到可以控制設(shè)備運動和過程的數(shù)據(jù)，供增減材復合制造系統(tǒng)設(shè)備使用。5.6加工準備5.6.1原材料準備5DB51/TXXXX—XXXX5.6.1.1金屬粉末準備金屬粉末應滿足4.3.2要求。每次添加粉末時應核對所添加粉末的質(zhì)量證明文件，記錄金屬粉末牌號、批號、使用日期等信息。為保證金屬粉末的流動性，可對金屬粉末進行烘干等操作，確認符合制造工藝要求。5.6.1.2金屬絲材準備金屬絲材應滿足4.3.3要求。每次更換金屬絲材時應核對絲材的質(zhì)量證明文件，記錄金屬絲材牌號、批號、使用日期等信息，并檢查絲材表面是否存在毛刺、凹坑等缺陷。為保證成形質(zhì)量，必要時可對絲材進行烘干操作。5.6.1.3基材準備根據(jù)零件材料種類及大小，選擇合適的基材，使用前打磨表面氧化層并清洗干凈。5.6.2設(shè)備準備5.6.2.1設(shè)備狀態(tài)確認對設(shè)備能量源、原材料輸送、運動機構(gòu)等各系統(tǒng)狀態(tài)進行全面檢查確認，檢查保護氣是否充足，確保設(shè)備狀態(tài)符合加工需求。5.6.2.2氣氛控制根據(jù)材料特性或客戶要求，確定是否要在氬氣等保護氣氛或真空環(huán)境下進行制造，根據(jù)需求進行氣氛控制。5.6.2.3溫度控制根據(jù)材料特性、客戶要求或工藝過程要求，確定加工過程基材和層間溫度控制要求，進行相應控制。5.7參數(shù)設(shè)定5.7.1一般要求應記錄加工過程中的各工藝參數(shù)，形成可追溯文件，有條件的可采用數(shù)字化管理系統(tǒng)。5.7.2增材參數(shù)設(shè)定應根據(jù)設(shè)備特征及客戶要求設(shè)定增材參數(shù)，包括激光功率、激光模式、電弧電壓、電弧電流、掃描速率、送粉/送絲速率、材料類型、絲材直徑、搭接率、零件預熱溫度、冷卻溫度、保護氣類型和流量、掃描路徑、打印頭位置姿態(tài)、焊絲干伸長量、推焊還是拉焊（激光在前還是電弧在前）等。5.7.3減材參數(shù)設(shè)定應根據(jù)設(shè)備特征及客戶要求設(shè)定減材參數(shù)，包括加工方式、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、進給量、刀具規(guī)格、銑削深度、加工過程等。5.7.4其它參數(shù)設(shè)定6DB51/TXXXX—XXXX薄壁金屬構(gòu)件增減材制造過程，應根據(jù)零件特征及客戶要求，設(shè)定增減材交替參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等，包括基材預熱溫度、增減材交替層數(shù)、預熱溫度、預熱時間、冷卻溫度、冷卻時間、保持溫度、保溫時間、環(huán)境溫度和濕度等。5.8增減材加工5.8.1激光電弧增材制造激光電弧增材制造過程應符合GB/T39253中6.6的規(guī)定。對制造過程工藝參數(shù)進行監(jiān)控和記錄，制造過程可通過反饋控制系統(tǒng)對工藝參數(shù)進行適當調(diào)整。根據(jù)制造零件特征，根據(jù)需要進行零件預熱。根據(jù)零件特征，提前確定增減材交替時機。5.8.2形面測量加工工程中可通過設(shè)備配備的接觸式或非接觸式側(cè)頭進行形面測量。5.8.3減材加工減材加工主要以銑削、磨削為主。銑削過程以干冷或氣冷為主，采用粗加工和小切深的精加工方式配合進行。根據(jù)制造零件特征，根據(jù)需要進行零件冷卻。根據(jù)零件特征，提前確定增減材交替時機。5.9清理成形完成后，宜將零件在保護氣氛或真空環(huán)境下冷卻到環(huán)境溫度或特定溫度再行清理。金屬粉末、切屑的清理可采用防靜電毛刷、防爆吸塵器、高壓氣等進行清理，清理過程中不應損壞零件。清理粉末、切屑的過程應符合4.5要求。每次減材加工后，應立即進行清理，防止殘留物質(zhì)影響質(zhì)量。5.10過程檢驗制造過程中對零件進行過程檢驗，包括但不限于外觀缺陷、外形尺寸等檢驗。在不影響客戶預期使用要求的前提下，可以通過對零件采用修補、變形校正、機械加工等補救方式來滿足要求。5.11后處理5.11.1概述薄壁金屬構(gòu)件增減材復合制造工藝的后處理通常包括零件移除、支撐去除、熱處理、表面處理等，供方根據(jù)需方要求選擇合適的后處理方法。5.11.2零件移除從基材上移除零件時不應破壞零件和影響零件性能，常用的零件移除方式有：電火花切割、機械加工、手工去除等。5.11.3支撐去除7DB51/T