ICS 25.030 J 39 中华人民共和国国家标准 GB/T39253—2020 增材制造 金属材料定向能量沉积工艺规范 Additive manufacturingSpecification for directed energy deposition of metal materials 2021-06-01实施 2020-11-19发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T39253—2020 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 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这些专利的责任 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国增材制造标准化技术委员会（SAC/TC562）归口。 本标准起草单位：西北工业大学、北京航空航天大学、西安航天发动机有限公司、中机生产力促进中 心、南京中科煜宸激光技术有限公司、华中科技大学、中国航发北京航空材料研究院、中国航空综合技术 研究所、首都航天机械有限公司、机械科学研究总院集团有限公司、无锡市产品质量监督检验院、珠海天 威飞马打印耗材有限公司、西门子（中国）有限公司、大连理工大学、青岛海尔智能技术研发有限公司、北 京煜鼎增材制造研究院有限公司、北京遥感设备研究所、郑州机械研究所有限公司、哈尔滨福沃德多维 智能装备有限公司。 本标准主要起草人：林鑫、刘栋、于君、杨欢庆、薛莲、华晨、李润声、梁家誉、栗晓飞、罗志伟、单忠德、 高银涛、张涛、李长鹏、吴东江、刘永辉、钱婷婷、李海斌、明宪良、高站起、胡丽刚 1 GB/T39253—2020 增材制造 金属材料定向能量沉积工艺规范 1范围 本标准规定了金属材料定向能量沉积工艺的类别、一般要求、工艺过程、质量检验和技术资料交付， 本标准适用于以激光、电子束、电弧、等离子束为能量源的金属材料定向能量沉积工艺。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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 GB8702电磁环境控制限值 GB9448焊接与切割安全 GB/T11651个体防护装备选用规范 GB15577粉尘防爆安全规程 GB/T15605 粉尘爆炸泄压指南 GB 25493 以激光为加工能量的快速成形机床安全防护技术要求 GB/T35022 增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料 GB/T35351 增材制造术语 GB/T 37698 增材制造 设计要求、指南和建议 GB/T 39247 增材制造 金属制件热处理工艺规范 GB/T39254 增材制造 金属制件机械性能评价通则 GB 50019 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 AQ4273 粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范 3术语和定义 GB/T35351界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 沉积层depositionlayer 工作状态下，原材料在定向能量源的作用下熔化，并在工作表面上沉积的凝固层。 3.2 沉积道depositiontrack 工作状态下，原材料与能量束的汇聚点做单次非折线运动时所沉积的区域 3.3 沉积路径 depositionpath 工作状态下，原材料与能量束的汇聚点的移动路径。 3.4 搭接率overlapratio 正常工艺状态下，相邻沉积道部分区域重合的宽度与单沉积道宽度的比率。 1 SAG GB/T39253—2020 3.5 送粉率powderfeedingrate 单位时间内，通过送料系统送出的粉末原材料重量或体积。 3.6 基材substrate 用于构件沉积的板材或块材。 3.7 沉积头depositionhead 将能量和原材料输送到熔池的装置。 3.8 切片厚度 slicethickness 模型切片过程中设计的定向能量沉积过程沿沉积方向的单沉积层厚度。 3.9 随炉样品 samplealong withpart 在零件或实物成形的同时，额外制备的同制造批次样坏或试样。 4类别 根据不同的能量源，金属材料定向能量沉积工艺可分为激光定向能量沉积工艺、电子束定向能量沉 积工艺、电弧定向能量沉积工艺、等离子束定向能量沉积工艺；根据原材料形态的不同可分为送粉定向 能量沉积工艺和送丝定向能量沉积工艺。两种分类方式的具体组合详见表1。 表1金属材料定向能量沉积工艺类别 能量源 原材料 激光 电子束 电弧 等离子束 金属粉末 V 金属丝材 V V 注：“/”表示可以采用表格左边的原材料状态进行沉积 5一般要求 5.1人员 操作者应接受培训，考核合格后才能操作设备，培训应由设备厂商或已接受培训并合格的人员来 实施。 注：培训内容包括但不限于粉末床熔融设备和辅助设备的操作、维护、校准、软件使用、安全防护、原材料处理、后处 理、数据处理、异常情况处理等。 5.2设备 5.2.1概述 5.2.1.1金属材料定向能量沉积设备主要由能量源、沉积头、原材料输送系统、气氛控制系统、运动控制 系统、除尘系统、循环过滤系统、过程监控系统等部分组成。可根据能量源的不同进行分类，包括以激光 2 GB/T39253—2020 为能量源的定向能量沉积设备，以电子束为能量源的定向能量沉积设备和以电弧、等离子束为能量源的 定向能量沉积设备。 5.2.2要求 5.2.2.1金属材料定向能量沉积设备的检验、验收应符合设备厂商或相关标准要求。 5.2.2.2金属材料定向能量沉积设备交付前应有合格证明文件，且各项技术指标参数符合工艺相关 要求。 5.2.2.3设备使用说明文件应包含定期检查的项目、周期和标准。 5.2.2.4用于金属材料定向能量沉积工艺过程的仪器仪表应按国家或企业的有关规定定期计量检定、 校准。 5.3原材料 5.3.1概述 金属材料定向能量沉积工艺的原材料为金属粉未或金属丝材 5.3.2金属粉末 5.3.2.1性能 金属粉末的主要性能指标包括：化学成分、粒度及粒度分布、流动性、氧含量、球形率、松装密度、空 属粉末检验指标应根据工艺要求确定，其他特殊要求需供需双方协商确定。除供需双方协商确定外，检 验方法应按照GB/T35022规定的要求执行 5.3.2.2重复使用 使用过的粉末过筛后经检测不符合5.3.2.1的要求时，由供需双方协商确定其使用或采用环保方式 处理。 5.3.3金属丝材 金属丝材的主要性能指标包括：丝材直径、圆度、化学成分、表面质量、力学性能、氧含量等。 金属丝材的牌号和化学成分应符合相关标准要求，或者在制造前由供需双方协商确定。金属丝材 检验指标应根据工艺要求确定，其他特殊要求需供需双方协商确定。检验方法可参照GB/T29713、 GB/T10858、GB/T15620等规定的要求执行。 5.3.4污染防护 应采取必要措施防止粉末或丝材在使用、贮存、运输、筛分（粉未）、清理等过程中被污染。 5.3.5交付及贮存 材料供应商应提供相关粉末或丝材的安全技术说明书和质量证明文件，质量证明书应包括牌号、批 号以及相关检测指标的检测结果。 src粉末应有效密封在密闭、静电防护（当粉末粒径≤100um时）且阻燃的容器内，并存放在干燥、阴 凉、无腐蚀的环境下，对于易燃易爆的金属粉末，也可采用具有还原特性的液体，如水或煤油等进行封 存；丝材应存放在干燥、阴凉、无腐蚀的环境下。 3. GB/T39253—2020 5.4环境 5.4.1温度和湿度 推荐的工作环境温度为5℃～35℃，湿度<75%。 5.4.2通风和照明 安装设备的场地应具备良好的通风和照明条件，应按照GB50019的规定执行。 5.4.3磁场 磁场要求主要适用于以电子束为能量源的定向能量沉积设备，其所处环境的磁场强度应不影响电 子束聚焦和扫描偏转控制。 5.5安全 5.5.1以激光为能量源的定向能量沉积设备安全防护应符合GB25493的规定，并需安装氧浓度检测 仪。氧浓度检测仪应安装在接近有潜在惰性气体泄漏的位置，例如阀门以及管道连接处，并应定期进行 计量检定、校准或替换，并有校准或替换记录。 5.5.2以激光为能量源的定向能量沉积设备成形室的防爆泄压装置应符合GB/T15605的规定。 5.5.3以电子束为能量源的定向能量沉积设备其周围电磁辐射应符合GB8702的规定 5.5.4 以电子束为能量源的定向能量沉积设备应保持良好接地 5.5.5 以电弧、等离子束为能量源的定向能量沉积设备安全防护应符合GB9448的规定 5.5.6 粉末在运输、贮存、清理、筛分等过程中的操作及相关设备防爆安全应符合GB15577的规定。 5.5.7 定向能量沉积设备所采用的除尘系统安全应按照AQ4273的规定执行 5.6 6人员防护 5.6.1 粉末在使用、贮存、清理、筛分时，操作人员应按照GB/T11651的规定使用个体防护用品 5.6.2必要时，建议在使用保护气体的操作场所为操作人员配备呼吸保护装置。 5.6.3使用以电子束为能量源的增材制造定向能量沉积设备时，应佩戴相应的X射线剂量计。在事故 或应急情况下，根据情况应对有关人员进行个人检测， SZIG 6工艺过程 6.1流程图 典型的金属材料定向能量沉积工艺流程如图1所示。 4 GB/T39253—2020 模型设计 模型切片 成形准备 参数设定 成形过程 清理 T 不合格 初步检验 「合格 是 (修复) 后处理 是否可修复 1 否 不合格 质量检验 报废 」合格 交付 图1 典型的工艺流程图 6.2模型设计 6.2.1 对实体进行扫描并输入三维建模软件实现模型建立或直接通过三维建模软件建立零件模型。 6.2.2 模型设计时应包含加工余量，同时宜包含随炉样品、直接取样的取样位置、沉积路径等。 6.2.3 沉积路径应根据零件的数量、结构、性能要求、成形时间等因素确定。 6.2.4 零件的模型设计应符合GB/T37698的有关规定。 6.3模型切片 6.3.1 零件模型文件应能够转换为定向能量沉积系统可读取的格式，如STL、NC或AMF格式等 6.3.2应根据定向能量沉积工艺选取相应的切片厚度，切片数据转换为定向能量沉积系统所能识别的 运动和过程控制数据，通常包括轮廓和填充数据。 6.4 成形准备 6.4.1原材料准备 6.4.1.1 金属粉末的准备 用于成形制造的粉末材料应符合5.3.2的要求。 5