CN110261306A - 一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法 - Google Patents

一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，包括以下步骤：对金属粉末进行干燥处理；将金属粉末放置于清洁处理过的平底表面皿中；对装有金属粉末的平底表面皿进行振动处理；将振动处理后的平底表面皿固定在旋转平台上旋转处理；将经过旋转处理的平底表面皿置于显微镜下进行检测。本发明借助于振动和离心的作用，使得金属粉末在平底表面皿内振动和流动，其中金属粉末中的夹杂物及不规则的大颗粒由于外力的作用而聚集于金属粉末表面，再通过显微镜进行观察、统计及分析，本发明检测操作简单、准确率高、检测成本低，可大幅提高增材制造用金属粉末中夹杂物的检测效率。

Description

一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法
技术领域：
本发明属于增材制造用金属粉末的纯净度检测技术领域，特别涉及一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法。
背景技术：
增材制造无需模具、可快速成形、可制造近乎无限复杂的几何构型，具有材料制备过程与零件成形过程一体化的特征，与等材制造、减材制造等传统制造方式相比可大幅缩减产品开发周期，降低开发成本，减少能源和资源的消耗。作为一项新兴的变革性的制造技术，增材制造技术已经成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力之一。
在增材制造流程中，金属粉末的性能是产品最终性能的关键影响因素之一，金属粉末中的夹杂物会影响金属粉末的性能，进而影响最终产品的性能。对于增材制造金属零部件而言，金属粉末的质量直接影响到零部件的安全系数和使用寿命，而夹杂物是影响金属粉末质量的主要因素之一。金属粉末中夹杂物的研究目前已经成为是各国增材制造领域备受关注的问题。
目前针对增材制造用金属粉末中夹杂物的检测方法有水淘析法、静电分离法、扫描电镜法和工业CT法。水淘析法和静电分离法的检测工序繁琐，且只能收集陶瓷夹杂物，不能检测粘连夹杂物的金属颗粒，且需借助其他仪器设备，使试样在操作过程中被污染而影响检测结果的准确性。扫描电镜法和工业CT法由于其价格昂贵，在增材制造用金属粉末中夹杂物的检测方面也受到了限制。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对金属粉末进行干燥处理；
2)将金属粉末放置于清洁处理过的平底表面皿中；
3)对装有金属粉末的平底表面皿进行振动处理；
4)将振动处理后的平底表面皿固定在旋转平台上旋转处理；
5)将经过旋转处理的平底表面皿置于显微镜下进行检测。
其中，步骤1)所述干燥处理指将金属粉末放置于真空干燥箱中，真空干燥箱内温度调整为100-120℃，干燥处理1-2h，随后干燥箱温度调至室温，金属粉末在干燥箱中自然冷却至室温。
步骤2)所述金属粉末通过牛角药匙取到平底表面皿中，所述牛角药匙和平底表面皿在使用前均通过高压枪和无纺布进行清洁处理并烘干，所述牛角药匙每次取样30-50g金属粉末。
步骤3)所述振动处理采用0.035KW三相异步电机处理，三相异步电机的振幅为1-15mm，频率为50Hz，振动处理时间为3-5分钟。
步骤4)所述旋转平台为0.55KW三相异步电机，旋转处理的速度为50-1400r/min，旋转处理时间为3-5分钟。
步骤5)所述显微镜下进行检测时显微镜的放大倍数为10-56倍。
步骤2)-步骤5)所述平底表面皿的尺寸为25mm×φ(120-160)mm。
步骤5)所述显微镜下进行检测时将平底表面皿固定在显微镜载物台上。
本发明主要针对球形度高、流动性好、粒径分布在15-53μm的增材制造用金属粉末进行的检测。
与现有技术相比，本发明的一个方面具有如下有益效果：
本发明在检测金属粉末时，将金属粉末置于平底表面皿中，借助于振动和离心的作用，使得金属粉末在平底表面皿内振动和流动，其中金属粉末中的夹杂物及不规则的大颗粒由于外力的作用而聚集于金属粉末表面，再通过显微镜进行观察、统计及分析，本发明检测操作简单、准确率高、检测成本低，可大幅提高增材制造用金属粉末中夹杂物的检测效率。
附图说明：
图1为本发明的金属粉末位于平底表面皿中的示意图；
图2为本发明的金属粉末经过旋转处理后的示意图；
图3为本发明的金属粉末形貌示意图；
图4为经振动和旋转处理后金属粉末表面聚集示意图；
图5为经振动和旋转处理后金属粉末夹杂物示意图。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1-5所示，本发明以粒度分布为15-53μm的增材制造用TC4金属粉末为例，详述实施方法。
实施例一:
一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对金属粉末进行干燥处理；2)将金属粉末放置于清洁处理过的平底表面皿中；3)对装有金属粉末的平底表面皿进行振动处理；4)将振动处理后的平底表面皿固定在旋转平台上旋转处理；5)将经过旋转处理的平底表面皿置于显微镜下进行检测。
其中，步骤1)所述干燥处理指将金属粉末放置于真空干燥箱中，真空干燥箱内温度调整为100℃，干燥处理1h，随后干燥箱温度调至室温，金属粉末在干燥箱中自然冷却至室温。
步骤2)所述金属粉末通过牛角药匙取到平底表面皿中，所述牛角药匙和平底表面皿在使用前均通过高压枪和无纺布进行清洁处理并烘干，所述牛角药匙每次取样30g金属粉末。
步骤3)所述振动处理采用0.035KW三相异步电机处理，三相异步电机的振幅为3mm，频率为50Hz，振动处理时间为3分钟。
步骤4)所述旋转平台为0.55KW三相异步电机，旋转处理的速度为300r/min，旋转处理时间为3分钟。
步骤5)所述显微镜下进行检测时将平底表面皿固定在显微镜载物台上，显微镜下进行检测时显微镜的放大倍数为10倍。
步骤2)-步骤5)所述平底表面皿的尺寸为25mm×φ120mm。
实施例二:
一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对金属粉末进行干燥处理；2)将金属粉末放置于清洁处理过的平底表面皿中；3)对装有金属粉末的平底表面皿进行振动处理；4)将振动处理后的平底表面皿固定在旋转平台上旋转处理；5)将经过旋转处理的平底表面皿置于显微镜下进行检测。
其中，步骤1)所述干燥处理指将金属粉末放置于真空干燥箱中，真空干燥箱内温度调整为110℃，干燥处理1.5h，随后干燥箱温度调至室温，金属粉末在干燥箱中自然冷却至室温。
步骤2)所述金属粉末通过牛角药匙取到平底表面皿中，所述牛角药匙和平底表面皿在使用前均通过高压枪和无纺布进行清洁处理并烘干，所述牛角药匙每次取样40g金属粉末。
步骤3)所述振动处理采用0.035KW三相异步电机处理，三相异步电机的振幅为5mm，频率为50Hz，振动处理时间为4分钟。
步骤4)所述旋转平台为0.55KW三相异步电机，旋转处理的速度为500r/min，旋转处理时间为4分钟。
步骤5)所述显微镜下进行检测时将平底表面皿固定在显微镜载物台上，显微镜下进行检测时显微镜的放大倍数为20倍。
步骤2)-步骤5)所述平底表面皿的尺寸为25mm×φ140mm。
实施例三:
一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对金属粉末进行干燥处理；2)将金属粉末放置于清洁处理过的平底表面皿中；3)对装有金属粉末的平底表面皿进行振动处理；4)将振动处理后的平底表面皿固定在旋转平台上旋转处理；5)将经过旋转处理的平底表面皿置于显微镜下进行检测。
其中，步骤1)所述干燥处理指将金属粉末放置于真空干燥箱中，真空干燥箱内温度调整为120℃，干燥处理2h，随后干燥箱温度调至室温，金属粉末在干燥箱中自然冷却至室温。
步骤2)所述金属粉末通过牛角药匙取到平底表面皿中，所述牛角药匙和平底表面皿在使用前均通过高压枪和无纺布进行清洁处理并烘干，所述牛角药匙每次取样50g金属粉末。
步骤3)所述振动处理采用0.035KW三相异步电机处理，三相异步电机的振幅为8mm，频率为50Hz，振动处理时间为5分钟。
步骤4)所述旋转平台为0.55KW三相异步电机，旋转处理的速度为800r/min，旋转处理时间为5分钟。
步骤5)所述显微镜下进行检测时将平底表面皿固定在显微镜载物台上，显微镜下进行检测时显微镜的放大倍数为40倍。
步骤2)-步骤5)所述平底表面皿的尺寸为25mm×φ160mm。
其中，图1为本发明的金属粉末位于平底表面皿中的示意图，颜色较深的圆点为金属粉末中的夹杂物、颜色较浅的圆点为金属粉末，此时夹杂物在金属粉末的内部，不易被检测到；
图2为本发明的金属粉末经过旋转处理后的示意图，此时夹杂物已浮到金属粉末表面；
图3为本发明的金属粉末形貌示意图；
图4为经振动和旋转处理后金属粉末表面聚集示意图，图中圈出部分即为聚集位置；
图5为经振动和旋转处理后金属粉末夹杂物示意图，图中圈出部分为夹杂物。
本发明在检测金属粉末时，将金属粉末置于平底表面皿中，借助于振动和离心的作用，使得金属粉末在平底表面皿内振动和流动，其中金属粉末中的夹杂物及不规则的大颗粒由于外力的作用而聚集于金属粉末表面，再通过显微镜进行观察、统计及分析，本发明检测操作简单、准确率高、检测成本低，可大幅提高增材制造用金属粉末中夹杂物的检测效率。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对金属粉末进行干燥处理；
2)将金属粉末放置于清洁处理过的平底表面皿中；
3)对装有金属粉末的平底表面皿进行振动处理；
4)将振动处理后的平底表面皿固定在旋转平台上旋转处理；
5)将经过旋转处理的平底表面皿置于显微镜下进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：步骤1)所述干燥处理指将金属粉末放置于真空干燥箱中，真空干燥箱内温度调整为100-120℃，干燥处理1-2h，随后干燥箱温度调至室温，金属粉末在干燥箱中自然冷却至室温。
3.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：步骤2)所述金属粉末通过牛角药匙取到平底表面皿中，所述牛角药匙和平底表面皿在使用前均通过高压枪和无纺布进行清洁处理并烘干。
4.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：步骤3)所述振动处理采用0.035KW三相异步电机处理，三相异步电机的振幅为1-15mm，频率为50Hz，振动处理时间为3-5分钟。
5.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：步骤4)所述旋转平台为0.55KW三相异步电机，旋转处理的速度为50-1400r/min，旋转处理时间为3-5分钟。
6.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：步骤5)所述显微镜下进行检测时显微镜的放大倍数为10-56倍。
7.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：步骤2)-步骤5)所述平底表面皿的尺寸为25mm×φ(120-160)mm。
8.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：步骤5)所述显微镜下进行检测时将平底表面皿固定在显微镜载物台上。
9.根据权利要求3所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：所述牛角药匙每次取样30-50g金属粉末。
10.根据权利要求1所述的一种增材制造用金属粉末夹杂物检测方法，其特征在于：所述增材制造用金属粉末的粒径为15-53μm。
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