תפקידה של Dye Penetrant Testing in Certification of Additive Manufacturing Parts

ייצור תוספתי (AM) הפך את הייצור על פני שטח אוויר, רפואי, רכב, ומגזרי אנרגיה על ידי מתן יתרונות מורכבים גיאמטריה מורכבים אשר היו בעבר בלתי אפשרי או בלתי-כלכליים לייצר.עם זאת, עם החופש הזה מגיע קבוצה חדשה של אתגרים אבטחת איכות. פגמים פורצי פני השטח - כגון סדקים, היתוך, היתוך שלם, ושכבת דלמנטום - יכול לסכן את השלמות המכנית של חלקי הסמכה המיוצרים באופן מסורתי (AMPT)

תוצאות בדיקות Dye Penetrant Testing

בדיקת סדקים מבוססת על הסכם NDT המבוססת על capillary המשמשת לזיהוי הפסקות הפתוחות אל פני השטח.העיקרון הוא פשוט: עטורה נוזלית דלת-הראייה (לעתים קרובות בצבע בהיר או פלואורסנט) מוחל על פני השטח הנקי מאוד ומאפשרת לראות פגמים פורצים על פני השטח על ידי פעולה capillary.

התהליך נשלט על ידי סטנדרטים כגון ASTM E1417/E1417M (Standard Practice for Liquid Penetrant Testing), ISO 3452 (מבחן לא הרסני - בדיקות Penetrant), ו- ASME סעיף V. עבור חלקי AM, הסטנדרטים האלה לעתים קרובות מתייחסים בשילוב עם הסמכה ספציפית בתעשייה כמו ASME BPVC, ISO 13485 או FAA Advisory Circulars.

מדוע DPT הוא בעיקר אופטימיזציה לייצור תוספתי

תהליכי ייצור אדקטיבית - בין אם אבקת היתוך מיטה (PBF), הנחת אנרגיה מכוונת (DED), מכווץ סילון או חדירה חומרית - לייצר חלקים עם תכונות משטח נפרדות בהשוואה לחלקים תת-קרקעיים או נוצרים.חוספסים, חלקיקים מומסים חלקית, ואפקטים של מדרגה DT יכולים להסוות או לחקות פגמים.

  • (FLT:0) בדיקה ראשונה חלקיקים (FAI): FIRLT:1 לפני תהליך AM חדש הוא מוסמך, DPT עוזר לאמת כי איכות פני השטח עונה על מפרט העיצוב.
  • (ב) ,0) בדיקות עיבוד: 1FLT 1 כמה מערכות AM מאפשרות ניקוי ביניים ו- DPT של חלקים שנבנו חלקית כדי לזהות את דלמנטום או סדק חם לפני ששכבות נוספות מופקדות.
  • (ב) כפלת הביטול: 1 (ב) לאחר תמיכה בהסרת, בגרות או בהשלמת פני השטח, DPT מאשר כי לא הוצגו סדקים חדשים.
  • (FLT:0) אישור של חלקי בטיחות קריטיים: קיד 1 (באווירה והשתלות רפואיות, DPT הוא לעתים קרובות צעד חובה בתוכנית ההסמכה.

אחת הסיבות העיקריות לכך ש- DPT היא כל כך יעילה עבור AM היא שסוגים רבים של AM – כגון חוסר היתוך, קרע חם או מיקרו-צריפים - מנטרים את פני השטח חלק.אפילו פגמים תת-קרקעיים בתכונות דלות-קיר עשויות להתפשט אל פני השטח תחת עומסי שירות, וגילוי מוקדם באמצעות DPT יכול למנוע כשל בשירות.

DPT ב-Promission Workflow

הסמכה של חלק מיוצר תוספתי אינה מבחן יחיד; זוהי תוכנית מקיפה הכוללת אופי חומרי, בדיקות מכניות, אימות תהליך, ו NDT. DPT בדרך כלל מתאים מודול NDT של תוכנית הסמכה. להלן הוא רצף טיפוסי של שלבים מעורבים DPT בתוכנית הסמכה AM:

הכנה מוקדמת ומשטח

החלק חייב להיות חופשי מכל שכבות זיהום - שמנים, נזלות, אבקה רופפת, נוזל מאצ'ינג, או oxidation שכבות - שיכול לחסום פגמים או לייצר אינדיקציות כוזבות.עבור AM חלקים, זה לעתים קרובות דורש שלבים מרובים ניקוי: פתרון wiping, ניקוי קולי במניאקציה מתאימה, ולעתים חומצת אור וכו 'כדי להסיר מתכת ממשטח של ניקוי לא אמין, הוא בהכרח ניקוי (DPTD) תלוי במידת הצורך.

2.הופנה מהדף Penetrant

העטלנט מוחל על ידי מברשת, ריסוס, או ספאם.עבור מורכבים AM גיאוגרפימטים, רגישות נמוכה, סחף רגישות גבוהה נוטה מועדף כי זה יכול להגיע לסדקים הדוקים ו pores עמוק. Dwell זמן (זמן העטטנט נשאר על פני השטח) חייב להיות נחוש על בסיס גודל הפגם הצפוי וחומר - בדרך כלל 10 ל סדקים עמוקים מדי זמן יכול להוביל בעיות קצרות מדי.

3.More Overess Penetrant Removal

זהו הצעד הרגיש ביותר של המפעיל.המטרה היא להסיר את כל פני השטח מבלי לצייר אותו מתוך פגמים.עבור עטים שניתן לשטיפת מים, תרסיס מים עדין בטמפרטורה מבוקרת ולחץ משמש.עבור לאחר-emulsifiable או פותרים עבריינים, מחוסנים מחומסים עם פותר משמשים.

4 יבש

החלק יבש בעדינות, בדרך כלל תנור אוויר מאולץ בטמפרטורות לא מעל 60 מעלות צלזיוס (140 ° F) כדי למנוע פגיעה הפין לכוד בפגמים. חלק מהם מאפשרים אוויר מכובש עם בד נקי, ללא lint.

5.התמכה של מפתח

מפתחים מוחלים כציפוי דק, אחיד.עבור AM חלקים עם משטחים גסים, מפתח רטוב לא-אקריד (NAWD) משמש לעתים קרובות כי הוא מתכווץ במהירות ומספק ניגוד טוב.המפתח חייב להיות מיושם אפילו; puddling או כתמים עבים יכולים לערפל סימנים.

6.הסבר ופרשנות

לאחר שהמפתח יושב זמן (בדרך כלל 7 עד 30 דקות, בהתאם לסוג היזם), החלק נבדק תחת תאורה מתאימה.סימנים פלואורסנט דורשים אזור כהה ואור UV (365 nm) כל אינדיקציות מוערכות נגד קריטריונים קבלה המוגדרים ברמת הסמכה. רמות קבלה משותפת עבור חלקי AMTM Follow ASTM E433 (העברת תמונות עבור נוזל Penetrant Inspection) או הגבלת לקוחות ספציפית.

7. Post-Inspection ניקוי

לאחר בדיקה, יש להסיר את המפתח וכל עטראן שנותרה, במיוחד אם יש להשתמש בחלק בשירות. עבור חלקי רפואה או אווירופייס, הליכים ניקוי ספציפיים נדרשים כדי להימנע מזיהום של החלק החתום.

תקני הסמכה וגופי הסמכה עבור AM DPT

בעוד DPT עצמו עוקב אחר תקני NDT כלליים, הסמכה של חלקי AM מוסיפה שכבות של דרישות.מספר תקני מפתח ומסמכים הדרכה רלוונטיים:

  • (FLT:0ASTM F3187-23FLT:1: מדריך סטנדרטי לקביעת אנרגיה ישירה של מתכת - כולל דרישות NDT.
  • (FLT:0) ISO/ASTM 52920FLT:1: ייצור אדקטיבית - עקרונות ההקצאה - מזכיר NDT כחלק מהסמכת התהליך.
  • סעיף VFLT:0 (ASME BPVC סעיף VFLT:1: שיטות NDT, כולל DPT, עבור כלי לחץ - מוחל יותר ויותר על רכיבי לחץ AM.
  • (FLT:0FAA AC 33.15-1FLT:1: הסמכה של חלקים המיוצרים באופן תוספתי עבור מנועי מטוסים - הפניות DPT.
  • (FLT:0) ISO 1348503FLT:1: מכשירים רפואיים - מערכות ניהול איכות דורשות הליכים בדיקה תועדות כולל DPT.

עבור יישומים קריטיים, אנשי NDT המבצעים DPT חייבים להיות מוסמכים לתכנית מוכרת כגון ASNT SNT-TC-1A או NAS 410.תעשיית AM ראתה דחיפה להכשרה ספציפית יותר, כי המאפיינים של פני השטח של חלקי AM שונים מחומרי wrought או יצוקה.

היתרונות של DPT עבור AM הסמכה

DPT מציע כמה יתרונות ברורים שהופכים אותה לשיטת עבור AM חלק הסמכה:

  • (FLT:0) Cost-יעילות: FLT:1 DPT דורש ציוד זול יחסית (penetrant, מפתח, מנורת UV, תחנת ניקוי) בהשוואה לשיטות כמו סריקת CT או בדיקות קוליות בשלב.
  • (FLT:0Speed:03:03:1) עבור חלקים קטנים בגודל בינוני AM, ניתן להשלים את מחזור DPT המלא תוך שעה, המאפשר הסמכה מהירה במהלך בדיקה חלקיקים או ייצור דגימה.
  • (FLT:0) רגישות: ⁇ FLT:1) דחפורים בעלי רגישות גבוהה יכולים לזהות סדקים צרים כמו 1-2 מיקרונים רחב, אשר מספיק עבור רוב סוגי הפגמים של AM.
  • (FLT:0)Versatility: FLT:1 DPT פועל על כל חומר שאינו קידוד - מתכות, קרמיקה, פולימרים מסוימים - וניתן ליישם אותם על צורות מורכבות שבהן שיטות NDT אחרות קשה ליישם.
  • (FLT:0) ,Ease of פרשנות: 1FLT) מעידות הן ברורות מבחינה ויזואלית, צמצום הצורך בניתוח נתונים מתוחכם (לעומת רנטגן או אולטרסאונד).
  • (ב) [15] לא-הרסן: חלק 1 נשאר פונקציונלי לאחר בדיקות, אשר חיוני עבור רכיבים אשר נכנסים לשירות.

הגבלות ושיטות NDT

למרות התועלת שלה, DPT יש מגבלות שיש לנהל בהקשר של הסמכה AM:

  • (ב) ⁇ :0 ⁇ בלבד: ⁇ 1 (ב) מומים תת-קרקעיים, כגון נקבוביות פנימית או חוסר היתוך שאינו שובר את פני השטח, אינם נראים לעין לחלקי AM, שבו פגמים פנימיים נפוצים, DPT חייב להיות מתווסף בשיטות נפחיות כגון: FLT:2F3) LTDComputed tomography (CT) מספק מיפוי פנימי איטי יותר, אך איטי יותר.
  • בדיקה לא נכונה (UT) - רגישה לדיכאון ולפגמים פנימיים, אך דורשת הפיכה טובה וגישה טובה.
  • Eddy Current Testing (ECT) - שימושי עבור פני השטח וסדקים ליד פנים בחומרים מוליכים.
  • (FLT:0) רגישות ניקיון: חלקי AM עשויים להיות אבקה שורית תקועה בסדקים או מיקרופורס, מה שמוביל לסימנים מזויפים.
  • (ב) ⁇ :0) פגמים מושרשים: ⁇ 1:1 , DPT מציין את נוכחותו וצורתו של פגם אך אינו יכול למדוד את עומקו.
  • (FLT:0) אופרטטור התלות: 1FLT:1 הכשרה נכונה ודבקות בנוהל הם חיוניים; אי דיוק של דפוסים מדממים או רעש רקע יכול להוביל לדחיית שווא או פגמים מפספסים.
  • (FLT:0) הגבלות אוויריות: 1FLT:1 חומרים פוריים (מתכות מופרכות, חלק מהפולימרים AM) סופגים את העטלף, מה שהופך את הפרשנות לבלתי אפשרית.

    • תוכנית הסמכה חזקה עבור חלקי AM בדרך כלל משתמש שילוב של שיטות NDT.לדוגמה, להב טורבינות המיוצר באמצעות אבקת לייזר אבקת היתוך יכול לעבור סריקה CT כדי לבדוק ערוצי קירור פנימיים, אז DPT כדי לזהות כל סדקי פני השטח יזמו במהלך הדבקה או מאצ'ינג חם.התוצאות מכווצות על ידי מעבר כדי להבטיח כי אין פגמים קריטיים מפספסים.

    מחקרים: DPT ב AM הסמכה

    חללים חמים

    יצרנית אווירוspace מובילה החליפה את החבט אלומיניום מכונה קונבנציונלי עם גרסה טטניום המיוצרת באופן תוספתי.תוכנית האישור הנדרשת DPT על כל שש הפנים של ה- DPT חשפה סדקים משטח קטנים ברדיוס ריכוז מתח שלא היה גלוי במהלך בדיקה חזותית.העיצוב שונה כדי להגדיל את רדיוס מלא, ולאחר מכן DPTs עבר את ה-AMcke וזכה ל-10,000 שעות טיסה ללא תקרית.

    Implant (Cobalt-Chrome hip Stem)

    חברת מכשירים רפואית השתמשה ב- אלקטרונים beam נמס (EBM) כדי לייצר צמחי היפוך cobalt-chrome.ההגשה הרגולטורית הנדרשת NDT ל- ISO 13485 ו- ASTM F3046. DPT נבחרה לבדיקה סופית לאחר הליטוש. במהלך ההסמכה הראשונית, DPT זיהה מיקרו-קracks באזור הצוואר שבו הגזע עומד בראש העובר.

    הפרקטיקה הטובה ביותר ליישום DPT ב AM הסמכה

    כדי למקסם את היעילות של DPT עבור חלקי AM, לשקול את הפעולות הבאות:

    • (FLT:0) ניהול הליך DPT ייעודי עבור AM:03FLT ( 1 גנרי) לא יכול לקחת בחשבון את הטופוגרפיה הייחודית של חלקי AM.כולל צעדים ניקוי ספציפיים (למשל, ניקוי קולי בסוהר המתאים לחומר) וזמני מגורים מורחבים במידת הצורך.
    • (FLT:0) ,Use High-sרגישות פלואורסנט: FLT:1 במיוחד עבור יישומים קריטיים, ל- DPT פלואורסנט יש ניגוד טוב יותר מאשר צבע גלוי ויכול לחשוף פגמים דקים יותר.
    • (FLT:0)Conduct DPT על קופונים נציג: OVAFLT:1 עבור הסמכה תהליך, כוללים DPT על קופונים עדים מאותה מחזור בנייה כדי לאמת כי איכות פני השטח עקבית.
    • (FLT:0) Integrate DPT עם הדמיה דיגיטלית: VisalFLT:1 ; סריקה כל הסימנים לעקביות. מערכות DPT אוטומטיים (ריסוס וסריקה) מתעוררים לייצור AM גבוה.
    • (FLT:0)Validate DPT עם הערכה הרסנית: ההרחבה 1 (בפיתוח תהליכים), חלקי חלקים שנבחנו על ידי DPT כדי לאשר כי סימנים מתאימים לפגמים אמיתיים.
    • (FLT:0) אנשי NDT על סוגים מסוימים של פגם: FLT 1 קריקרים ב AM עשויים להיות בסדר, מרופפים, או מוכווני לאורך בניית שכבות.

    מגמות עתידיות

    התפקיד של DPT ב AM הסמכה מתפתח.מערכות DPT באינטרנט החל עטוטנט ומפתח בתוך תא בנייה עבור ניטור בזמן אמת נחקרים. אלגוריתמים בינה מלאכותית (AI) יכולים כעת לסווג סימנים ולבודד בין משטח שפיר לבין סדקים קריטיים, צמצום זמן הבדיקה.

    כסטנדרטי הסמכה עבור AMבוגר (למשל, העבודה להיעשות על ידי ASTM F42 ו ISO TC 261), DPT יהיה כנראה התייחסות מפורשת במפרטים החומריים והתהליך.לדוגמה, הטיוטה:0ASTM F317803FLT 1 עבור אבקת היתוך אבקת טיטניום כולל דרישה עבור פני השטח NDT, אשר באופן בלתי פתיר נקודות DPT או זרם.

    מסקנה

    בדיקת Dye Penetrant היא מאפשרת קריטי עבור הסמכה של חלקי ייצור תוספים.היכולת שלה לזהות פגמים פורצי פני השטח - לעתים קרובות המסוכן ביותר מבחינת עייפות - בשילוב עם עלות נמוכה ותפנית מהירה, הופך אותו הכרחי באבטחת איכות AM. עם זאת, זה לא פתרון עמידה; תוכנית הסמכה מקיפה תשלב DPT עם נפח NDT ובדיקה מכנית כדי לאפיין באופן מלא על ידי מנגנונים מאובטחים, לאחר ניקוי תהליכים מאובטחים, כדי להבטיח, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מנגנונים מאובטחים, מקיפים מקיפים , מקיפים מקיפים , מנגנונים מנגנונים , , מנגנונים מאובטחים , , , מנגנונים מאובטחים מקיפים , תקנים מקיפים מקיפים מקיפים , מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים מקיפים âPT âPT âPT

    (ב) לקריאה נוספת על NDT לייצור תוספים, ראה:2FLT:0ear:0.10.2017 (הופנה מהדף NDT for Additive ManufacturingFLT:2,3FLT:0.10.7) ,4.