本文件规定了航空航天用金属材料激光粉末床熔融设备系统性能和可靠性的鉴定和再鉴定的要求和试验方法。 本文件适用于航空航天用金属材料激光粉末床熔融设备交付、定期复检或保养、维修后的系统性能和可靠性验证。

ICS25.030
CCSJ59
中华人民共和国国家标准
GB/T43233—2023
增材制造
、航空航天用
系统性能和可靠性
金属材料激光粉未床熔融设备验收试验AdditivemanufacturingSystemperformance andreliabilityAcceptancetestsfor laser-based powder bed fusion equipment of metals for aerospace application(ISO/ASTM52941:2020,AdditivemanufacturingSystemperformanceandreliabilityAcceptancetestsforlasermetalpowder-bedfusion machines formetallicmaterialsforaerospaceapplication,Mo2023-11-27发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-11-27实施
GB/T43233—2023
规范性引用文件
术语和定义
环境和操作条件
鉴定试验
一般要求
激光束试验
机械功能试验
加热系统
成形室内气氛
数据记录
安全系统
可选试验
再鉴定
7试验报告
附录A（资料性）
附录B（资料性）
参考文献
用于轨迹精度试验的几何图形
试验报告示例
GB/T43233—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用ISO/ASTM52941：2020《增材制造系统性能和可靠性航空航天用金属材料激光金属粉末床熔融设备验收试验》。本文件与ISO/ASTM52941：2020的技术差异及其原因如下，用规范性引用的GB/T35351和GB/T41507替换了ISO/ASTM52900和ISO/ASTM52921（见第3章），沿用我国增材制造领域术语惯用的定义方式，以便于使用；更改了环境和操作条件中健康安全的要求（见第5章），符合我国行业标准的规定；用规范性引用的GB/T41572替换了ISO11154（见6.2.3），以满足当前我国增材制造用脉冲激光器试验的要求；
增加了激光束位置的试验步骤（见6.2.7），以提高试验的可操作性本文件做了下列编辑性改动：
为与现有标准协调，将标准名称改为《增材制造系统性能和可靠性航空航天用金属材料激光粉未床熔融设备验收试验》；删除了ISO/ASTM52941：2020中6.8.3的热线风速仪示例，因热线风速仪的操作按照使用说明书的要求即可，无需以示例描述，也不能包含所有场景：一更改了用于轨迹精度试验的几何图形和试验报告示例两个资料性附录的顺序（见附录A和附录B)，根据其在正文中被移作附录之前所处位置的前后顺序；将资料性引用文件ISO11154在“参考文献”中列出。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国增材制造标准化技术委员会（SAC/TC562)归口。本文件起草单位：安徽省春谷3D打印智能装备产业技术研究院有限公司、安徽拓宝增材制造科技有限公司、国营芜湖机械厂、中机生产力促进中心有限公司、山东创瑞增材制造产业技术研究院有限公司、中航迈特粉冶科技（北京)有限公司、无锡市检验检测认证研究院、广东汉邦激光科技有限公司、南京晨光集团有限责任公司、西安增材制造国家研究院有限公司、安徽铭谷激光智能装备科技有限公司、中国航发商用航空发动机有限责任公司、湖南华曙高科技股份有限公司、华南理工大学、华质卓越生产力促进(北京)有限公司、宁波晶钻科技股份有限公司、烟台哈尔滨工程大学研究院、上海材料研究所、西安赛隆增材技术股份有限公司。本文件主要起草人：吕晨、张成林、蔡小叶、薛莲、吕忠利、李波、冒浴沂、刘建业、胡伟叶、陈祯、彭丰、李雅莉、潘良明、王迪、栗晓飞、张军安、董涛、杨启云、赵培。I
1范围
GB/T43233—2023
增材制造系统性能和可靠性航空航关用金属材料激光粉未床熔融设备验收试验本文件规定了航空航天用金属材料激光粉末床熔融设备系统性能和可靠性的鉴定和再鉴定的要求和试验方法。
本文件适用于航空航天用金属材料激光粉末床熔融设备交付、定期复检或保养、维修后的系统性能和可靠性验证。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T35351
增材制造术语
术语坐标系和测试方法（GB/T41507—2022，ISO/ASTM52921：GB/T41507免费标准下载网bzxz
增材制造
2013,MOD
脉冲激光时域主要参数测量方法GB/T41572
GB/T43141激光增材制造机床通用技术条件ISO11146（所有部分）激光和激光相关设备激光光束宽度、发散角和光束传输比的试验方法(Lasers and laser-related equipment-Test methods for laser beam widths,divergence angles andbeam propagation ratios)
注：GB/T26599.1—2011
激光和激光相关设备、激光光束宽度、发散角和光束传输比的试验方法第1部分：无像散和简单像散光束（ISO11146-1：2005，IDT）3术语和定义
GB/T35351和GB/T41507界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
度scanningspeed
扫描速度
激光束在成形平台(工作面)平面内运动的相对线速度。3.2
热机时间
warm-up time
根据设备制造商的规定，从启动设备到能够开始成形的时间3.3
供粉平台feedingplatform
向铺粉装置（3.4)供应粉末的移动平台。3.4
铺粉装置
powder spreading device
将粉末均匀分布在成形面上的机械装置。1
GB/T43233—2023
额定激光功率
ratedlaserpower
激光器制造商规定的最大输出功率。3.6
最小束腰位置
minimumbeamwaistposition
光束能量最集中、横截面积最小的位置。4设备
航空航天用金属材料激光粉末床熔融设备（以下简称“设备”)应按照设备说明书进行安装、操作和维护。
环境和操作条件
鉴定试验期间的环境和操作条件应符合设备制造商规定的范围，并符合设备用户在生产过程中规定的条件，例如：
a）温度；
b）湿度；
公共设施（例如电力、压缩空气、保护气体以及水的供应）；冲击/振动；
成形室压力；
气体纯度；
防静电措施；
h）氧含量。
应符合GB/T43141中激光辐射和防火防爆的规定。鉴定试验
一般要求
设备鉴定试验应至少包括6.2～6.7中规定的要求。应根据测量仪器说明书使用经校准的测量仪器进行测量。2激光束试验
6.2.1连续激光器的激光功率试验连续激光器应进行激光功率测量，如适用，宜参照ISO11554的规定进行激光功率的设置值应与实测值进行比较。在工作区域（即在成形室内）使用经校准的测量仪器进行测量。仪器应能准确测量实际激光功率范围。激光功率测量应符合生产要求，覆盖典型功率范围。如果该范围未知，建议至少在三个点进行测量，包括额定激光功率的30%和90%。应根据设备制造商的规定执行热机时间。6.2.2连续激光器的功率稳定性试验功率稳定性宜参照ISO11554的规定进行测量。如果ISO11554不适用，宜按照以下步骤进行2
测量：
如果规定了热机时间，应在热机时间结束后立即开始功率稳定性测量；GB/T43233—2023
除供需双方另有约定外，应在无粉末的情况下，在所有光学元件后进行以下功率测量，以证明b）
激光功率稳定性：
1）设备执行热机时间后的最大额定激光功率：2）在激光器以最大额定激光功率至少保持15min后，在2min内获得的最大额定激光功率。c）两次测量值之间的偏差不应超过士5%。注：额定激光功率的定义见3.5。6.2.3脉冲激光器试验
脉冲激光器特性应按照GB/T41572的规定进行测量，试验项目由合同双方协商确定。6.2.4激光束特性评估
激光束的特性（光斑大小、轮廓和对称性）应在成形平面用合适的试验设备进行测定，激光束与工作面垂直。
除供需双方另有约定，激光束特性的评估应按照ISO11146（所有部分）的要求进行结果应与光斑尺寸、轮廓和对称性要求进行比较。6.2.5最小束腰位置评估
热机时间结束后，应在中心和成形区域边缘的四个点确定最小束腰位置（焦点）。应对照成形表面的高度给出轴束腰位置的值。最小束腰位置可通过在不同成形平台高度（轴）的测试板上用激光扫描相同路径产生的线来确定。最细的线的轴高度值代表焦点位置。6.2.6最小束腰位置热稳定性评估热机时间完成后，应在额定激光功率的10%、50%和90%下进行最小束腰位置稳定性的评估。应使用合适的试验设备，在工作平面上用激光束在垂直方向上进行评估。除合同双方另有约定，每个设定的功率最短运行时间应为15min。根据使用的测量方法，应将该评估结果与6.2.5中的评估结果和/或6.2.4中的光斑大小评估结果进行比较。
6.2.7激光束位置试验
应确定激光束相对于工作平面（场校正的精度。宜参照以下方法进行测量：可使用激光在测试板上按照50条X50条纵横线构成的网格路径进行扫描，以网格左下方的格点为参照点，测试每个网格格点的激光束位置与规定位置的X-Y偏差失量；可使用二次元测量仪测试。
除供需双方另有约定，激光束位置与规定位置的X-Y偏差矢量不应超过土0.06mm。6.2.8轨迹精度
应在测试板上按照给定的扫描速度扫描几何图形，以确定轨迹精度。附录A给出了用于轨迹精度试验的几何图形示例。应记录扫描速度宜在最大工作范围和扫描速度范围内确定轨迹精度的儿何图形，并用光学仪器进行测量。应评估以下内容：
GB/T43233—2023
一闭合或互补轮廓处入口点与出口点的一致性；一一改变方向时的轨迹精度（光学系统的惯性）；一不同扫描轨迹之间的重叠区域（例如轮廊和实体）。6.2.9扫描速度
应在X和Y方向以及（45土15）方向进行扫描速度测量。测量的扫描速度可由用户指定、示例：可通过成形平台上的测试板上的激光熔道（熔痕)来确定扫描速度。为此，在规定的时间段内扫描约定的轨迹，通过测量熔道长度，并除以实际的激光开启时间。例如，在激光控制台进行实际激光开启时间的测量。除非供需双方另有约定，测量的扫描速度与规定值的最大允许偏差为士5%。6.2.10多激光束设备
如果使用多激光束设备制造零件，且每个零件完全在一个激光工作区内，则在每个工作区内的激光束都应符合6.2.1～6.2.9的规定。如果使用多激光束设备制造零件，其中任何零件跨越一个以上的激光工作区，则应按照供需双方的约定进行额外的交叉校准。
当多个激光束在成形区域内的任何一点上聚焦同一位置时，除非供需双方另有规定，任何两个激光束的距离不应超过0.06mm。
应记录测量结果。
6.3机械功能试验
6.3.1一般要求
应测量机械结构的定位精度和重复定位精度。6.3.2成形平台定位
成形平台的定位精度和重复定位精度应在最大的工作范围内进行测定，例如使用千分表。为此，成形平台应遂步移动，每次移动距离宜等于粉层厚度值或其倍数应在至少五个成形平台高度（0%、25%、50%、75%、100%）处进行测量，每个平台高度应至少进行5次连续移动，平台在最高位置处空载，在最低位置处承受重量负载。重量负载应与待加工材料（相对密度）和承载能力有关，至少为承载能力的30%。公差应由供需双方协商确定。
6.3.3供粉平台定位
本条仅适用于配有供粉平台的设备。供粉平台的定位精度和重复定位精度应在规定的运动范围内进行测定，例如使用千分表。为此，供粉平台应逐步移动，每次移动距离宜等于供粉层厚度值或其倍数，应在至少五个供粉平台高度（0%、25%、50%、75%、100%）处进行测量，每个平台高度应至少进行5次连续移动，平台在最高位置处空载，在最低位置处承受重量负载。应根据待加工材料（相对密度）和承载能力规定重量负载。公差应由供需双方协商确定。6.3.4其他送粉机构
如果设备使用非供粉平台的方法将粉末输送至送粉区域，则需指定一种方法测量和验证送粉精度送粉精度应由供需双方协商确定。4
6.3.5铺粉装置的运动
应在工作条件下，检测铺粉装置的铺粉均匀性、可重复性6.4加热系统
加热系统的功能应按照设备用户的规定进行演示或验证。6.5成形室内气氛
GB/T43233—2023
应对设备运行过程中的气氛环境进行规定，并通过传感器和控制系统等确保其符合规定的要求应对传感器进行校准，并提供校准证明。应对设备的气密性进行规定，可通过测试给定时间段内的压力变化进行试验，并记录试验结果。6.6
5数据记录
应演示或验证系统的数据记录功能6.7安全系统
应演示或验证系统的安全功能
可选试验
6.8.1示例件和测试件
在鉴定试验时，可根据ISO/ASTM52902制造示例件和/或测试件。宜考虑以下因素：a)
表面不规则，例如凸出物、凹坑；b)
缺陷；
多余（部分熔融)材料；
制件颜色（尤其是钛)和/或粉尘痕迹，作为保护气体不足的标志：显微照片上显示孔洞和未熔透，可用射线透视检查；几何尺寸精度；
裂缝。
成形区域评估
不同位置的成形质量可通过成形平台上成形区域来评估。图1是成形区域评估的超声波检测示例。宜规定具体的无损检测方法和步骤。5
GB/T43233—2023
标引符号说明：
X—X坐标，单位为毫米（mm)；
YY坐标，单位为毫米（mm）；
Y.—信号功率。
图1成形区域评估的超声波检测示例6.8.3气体流量试验
试验装置：热线风速仪（用来测量流体或气体的速度和方向的装置）。Y2
试验方法：通过测量放置在流体或气流中的导线（被电流加热）的热损失来实现图2给出了成形平台的测量位置示例。图2
再鉴定
成形平台的测量位置示例
如果对设备进行了改造或对操作条件进行了重大变更（如改造、修理或更换关键部件、重新安置设备），则应重新进行相关的鉴定试验。软件变更可按需重新鉴定设备。设备的关键部件包括：
激光源；
气体系统；
光学系统；
运动轴；
一铺粉装置；
成形平台的加热装置。
试验报告
应完整记录试验结果。试验报告（见附录B中的示例）应至少包括以下信息：a)
设备的型号和名称；
设备序列号；
环境和操作条件；
试验范围（相关材料和操作限制）；试验结果，见第6章；
试验日期；
试验地点；
试验人员；
审核人员；
意见和建议；
本文件编号。
GB/T43233—2023
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。