无损检测在增材制造技术中应用的研究进展

2018-04-23 14:24

5．增材制造无损检测技术的展望

无损检测在增材制造中的应用存在许多问题，无损表征需要描述的内容有小尺寸孔隙、固有缺陷、复杂几何尺寸和复杂的内部特征等，NASA还没有完全接受增材制造的一个主要原因是目前增材制造过程中仍缺乏足够的无损评价手段。

对于材料和产品缺陷，无损检测方法中的原位检测目前还不健全，例如对材料沉积和实时测量的高速成像，对不连续的热梯度、空隙和夹杂物的原位检测。此外，目前的控制方法，对于增材制造工件的微观结构等，无法实现传感器的反馈控制。若想解决应用中的这些问题，就必须使开发和实施原位无损检测技术，确保最大程度上检测材料缺陷。由无损检测方法测得的工艺参数可能包括在线传送、送粉密度、变形、残余应力、结构成分、吸收功率，裂纹和孔隙等。

阻碍无损检测技术作为一种原位检测工具应用的难点在于：

1）快速融化和冷却，使得实时监测微小缺陷十分困难，

2）任何无损检测方法都必须维持增材制造环境所需的条件，如室内气压和激光保护安全系统，

3）大部分增材制造设备的设计不易于集成NDE传感器，必须采取预防措施确保无损检测传感器的插入不影响增材制造加工，

4）大多数增材制造设备无法开放控制。

总之，对增材制造技术的无损检测研究还有许多工作要做，增材制造技术本身缺陷的特征及形成机理还需要积累，针对这些缺陷的无损检测技术应用及增材制造设备和无损检测设备的集成都存在大量的问题需要研究。目前，增材制造设备存在的关键障碍是现有的无损检测方法和技术无法用于增材制造材料检测和制造过程中的零件检测，或者是无法用于原位检测。同时，采用传统的无损检测技术对增材制造完成的零件进行检测，仍然很具有挑战性。

6．结论

增材制造技术工艺过程的各个阶段都对无损检测提出了明确的要求，缺乏足够的无损检测手段是阻碍增材制造技术进一步广泛应用的关键原因。目前存在的主要问题，一方面是无损检测技术本身的应用局限性，另一方面是增材制造和无损检测设备的集成问题。

除了增材制造过程中可能存在的缺陷外，残余应力也是一个需要重点监测的对象。在众多的无损检测手段中，激光超声技术无论是对于残余应力的检测，还是对增材制造缺陷的检测都最具有应用潜力。

（作者：陈建伟，赵扬，巨阳，刘帅，马健）

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