Способ изготовления объемных изделий и устройство для его осуществления Российский патент 2017 года по МПК B22F3/105 B22F7/00 B33Y10/00 B33Y30/00 

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано при изготовлении объемных изделий из разнородных материалов, у которых различные участки обладали разными свойствами.

К таким изделиям можно отнести теплообменники, предназначенные для работы в агрессивных средах, у которых внешняя часть должна быть выполнена из нержавеющей стали, а внутренняя часть - из материала с большой удельной теплопроводностью, например, меди.

К ним также можно отнести инструмент, работающий в буровых скважинах, внешняя поверхность которых должна быть абразивно устойчивой, и так далее.

Известен способ для изготовления объемных изделий из разнородных материалов, включающий послойную насыпку, планаризацию и программируемое селективное спекание заданной области одного из материалов в плоскости каждого слоя с последующим удалением излишнего порошка и послойной насыпки, планаризации и программируемого селективного спекания заданной области другого материала в плоскости того же слоя спекания [1]

Известно также устройство для изготовления объемных изделий с внешней оболочкой, включающее открытый сверху контейнер, в котором размещено с возможностью вертикального перемещения относительно последнего опорное устройство для изготовления объемных изделий, привод опорного устройства с блоком управления, дозирующие устройства и размещенные на рабочей плоскости, задаваемой верхними краями контейнера, устройство с приводами соответственно планаризации слоя порошка и послойного лазерного спекания [1]

Эти способ и устройство требуют больших временных затрат для изготовления изделий и поэтому являются недостаточно эффективными.

Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в уменьшении времени и удешевлении создания изделий.

Указанный результат достигается за счет того, что в способе изготовления объемных изделий, включающем создание внешней оболочки путем послойной насыпки, планаризации и программируемого селективного спекания заданной области в плоскости каждого слоя спекания с последующим удалением излишнего порошка, оболочку создают группами слоев, и после создания каждой из групп слоев заполняют внутреннюю полость оболочки на высоту группы материалом с последующим тепловым воздействием лазерным лучом на всю его глубину. Для изготовления внешней оболочки и внутренней полости оболочки применяют материалы различающегося состава. Внешнюю оболочку и внутреннюю полость оболочки формируют в различных энергетических режимах.

Указанный результат достигается также за счет того, что устройство для изготовления объемных изделий с внешней оболочкой, включающее открытый сверху контейнер, в котором размещено с возможностью вертикального перемещения относительно последнего опорное устройство для изготовления объемных изделий, привод опорного устройства, дозирующие устройства и размещенные на рабочей плоскости, задаваемой верхними краями контейнера, устройства с приводами соответственно планаризации слоя порошка, послойного лазерного спекания и удаления излишнего материала, и программатор работы приводов, снабжено соединенным с программатором работы приводов задатчиком количества слоев групп внешней оболочки, устройствами удаления излишнего порошка из внутренней полости оболочки и заполнения внутренней полости рабочим материалом. Устройство снабжено дополнительным устройством лазерного спекания материала внутренней полости оболочки с блоком переключения энергетических режимов работы.

Пример выполнения заявляемого устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено заявляемое устройство, на фиг. 2 - место А, на фиг. 3 - схема привода устройства.

Устройство для изготовления объемных изделий с внешней оболочкой выполнено в виде открытого сверху контейнера 1, в котором размещено с возможностью вертикального перемещения относительно последнего опорное устройство 2 для изготовления объемных изделий 3 с приводом 4 и размещенное над рабочей плоскостью 5, задаваемой верхними краями контейнера 1, размещены устройства 6, 7 соответственно планаризации слоя порошка и послойного лазерного спекания с приводами 8, 9.

Устройство имеет дозирующие устройства 10 и 11 для планаризации слоя порошка и заполнения внутренней полости 12 рабочим материалом, а также устройства удаления излишнего порошка 13, 14 с поверхности слоев и из внутренней полости оболочки 12 с соответствующими приводами 15-18.

Для управления приводами при создании оболочки применен программатор 19 управления приводами и задатчик 20 количества слоев группы L внешней оболочки. Кроме того, устройство снабжено дополнительным устройством 21 с блоком переключения энергетических режимов работы для лазерного спекания материала внутренней полости оболочки с приводом 22.

Способ изготовления объемных изделий заключается в следующем.

Сначала создают на опорном устройстве 2 донную часть 23 изделия.

Затем создают внешнюю оболочку 24 путем послойной насыпки, планаризации и программируемого селективного спекания заданной области в плоскости каждого слоя спекания с последующим удалением излишнего порошка.

Оболочку создают группами слоев, и после создания каждой из групп слоев, заполняют внутреннюю полость 23 оболочки 22 на высоту группы L материалом с последующим тепловым воздействием лазерным лучом на всю его глубину.

Для изготовления внешней оболочки и внутренней полости оболочки могут применятся материалы различающегося состава.

Внешнюю оболочку и внутреннюю полость оболочки формируют в различных энергетических режимах.

Таким образом, данное техническое решение позволит:

- уменьшить время создания изделий;

- удешевить создание изделий.

Источники информации

1. Патент РФ №2401180, МКИ B22F 3/105, B23K 26/16, 2008.

Группа изобретений относится к изготовлению объемных изделий из порошка в виде заполненной оболочки с донной частью. Формируют на опоре донную часть, затем формируют внешнюю оболочку по высоте из групп слоев, причем каждую из групп слоев формируют путем послойной насыпки порошка, его планаризации и послойного лазерного спекания заданной области в плоскости каждого слоя с получением оболочки заданной высоты, после формирования каждой группы слоев внутреннюю полость полученной внешней оболочки заполняют порошком на высоту этой группы слоев и проводят лазерное спекание порошка внутренней полости упомянутой оболочки на всю его глубину. Предложено устройство для послойного изготовления объемного изделия из порошка упомянутым способом. Обеспечивается снижение времени создания изделий. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ послойного изготовления объемного изделия из порошка в виде заполненной оболочки с донной частью, отличающийся тем, что формируют на опоре донную часть, затем формируют внешнюю оболочку по высоте из групп слоев, причем каждую из групп слоев формируют путем послойной насыпки порошка, его планаризации и послойного лазерного спекания заданной области в плоскости каждого слоя с получением оболочки заданной высоты, после формирования каждой группы слоев внутреннюю полость полученной внешней оболочки заполняют порошком на высоту этой группы слоев и проводят лазерное спекание порошка внутренней полости упомянутой оболочки на всю его глубину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внешнюю оболочку формируют из материала, отличного от материала порошка, которым заполняют внешнюю оболочку.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внешнюю оболочку формируют в энергетическом режиме, отличном от энергетического режима, в котором ведут лазерное спекание порошка во внутренней полости оболочки.

4. Устройство для послойного изготовления объемного изделия из порошка в виде заполненной оболочки с донной частью, содержащее открытый сверху контейнер, в котором с возможностью вертикального перемещения размещено опорное устройство для формирования объемного изделия с приводом, дозирующие порошок устройства и приводные устройства планаризации слоя порошка и устройства послойного лазерного спекания и удаления излишнего порошка, отличающееся тем, что оно снабжено задатчиком количества слоев в группах слоев для изготовления внешней оболочки, устройствами для заполнения порошком внутренней полости полученной внешней оболочки, удаления излишнего порошка из внутренней полости оболочки и лазерного спекания порошка внутренней полости упомянутой оболочки и блоком переключения режимов послойного лазерного спекания и выполнено с возможностью управления приводами опорного устройства, устройства послойного лазерного спекания и устройства удаления излишнего порошка посредством программатора, соединенного с задатчиком количества слоев в группах слоев для изготовления внешней оболочки, при этом устройство планаризации слоя порошка размещено над рабочей плоскостью, задаваемой верхними краями контейнера.