使用超声波分析3D打印金属零件中的残余应力

​残余应力（RS）是金属3D打印中一个臭名昭著的问题，快速加热和冷却会导致潜在的大量缺陷，零件故障，甚至损坏增材制造（AM）机器。
 

其他因素也起作用，例如晶粒尺寸，孔隙率，空隙，形状或结构，载体和加工参数。

RS可能会导致印刷零件出现以下问题：

1.形变

2.耐疲劳性差

3.运行期间严重故障

4.较低的耐化学性

5.较低的磁化强度

6.力量下降

由于这些原因，从打印场景模拟到优化打印设置和工艺参数到使用传感器尝试闭环过程控制等多种方法，都被用来避免或补偿打印期间的RS。

使用可自我校正的系统在整个版本中正确打印。然后一旦完成打印，将使用后处理来减少RS在成品零件中的影响。

即使采用上述所有方法来解决金属零件中的RS，一旦印刷后仍需要能够以非破坏性的方式检查零部件以确保符合规格要求。研究人员强调在构建期间和构建之后进行RS测试的超声测试（UT）的潜力。

在测试和表征材料时，声音的使用已有很长的历史，在查找诸如变形，分层或结构破坏之类的问题时可能非常有价值。

作为一种非破坏性的测试方法，UT涉及将短脉冲超声波发送到被测材料中以检测内部缺陷。

研究人员提出了该技术的许多好处，包括准确性、速度、可重复性、可负担性、可以测试的材料种类不受限制，温度影响最小以及该材料无损，甚至可以整合到其中。

3D打印机内置的监控系统存在空间分辨率有限，微分多轴应力问题。它更适合在整个部分而不是特定区域中测量RS。

与其他测试技术相比，例如钻孔（HD）和X射线衍射。尽管HD和X射线衍射仍然是最常见的RS测量方法，为工业用户提供了精确度和可靠性，但在小样本量，粗糙表面而不是理想的测量抛光方面仍然存在限制，并且整体X射线。

HD测量也可能具有破坏性，并带来许多错误。

研究人员重点介绍了目前正在致力于将UT用于RS测试的许多研究进展，包括空间分辨声谱（SRAS），该技术使用两个激光来检查表面和近地下特征，以及多种其他基于激光的方法。
 

尽管当今大多数机器都依赖X射线，红外热像仪和高分辨率热像仪，但这些UT技术可以并入金属AM系统中以执行零件的原位监控，这种方法在下一代金属，AM机器中具有巨大的潜力，主要用于测量RS，空隙，粗糙度和缺陷。

最显着的挑战仍然在数据交换，表面效果和空间分辨率领域。也就是说，需要优化UT设备与AM硬件之间的链接。

UT作为质量控制机制的最大挑战是AM零件的复杂几何形状。

随着用户继续使用3D打印部件，这些部件被认为是坚固且功能强大的，他们必须了解打印参数的影响并相应地进行更新。

还必须分析材料特性之间的联系，以提高质量、精度和生产效率。

阅读到结尾的小伙伴，希望今天有关3D打印的知识可以带给你新的认知。 要是想了解更多的3D打印知识，欢迎持续关注白令三维哦~