РАКЕЛЬ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЛОЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА УСТРОЙСТВА СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области производства трехмерных изделий с применением технологии селективного лазерного плавления, в частности к устройствам для формирования слоя порошкового материала на поверхности платформы послойного изготовления изделия.
Известен ракель устройства для распределения порошка при производстве трехмерных изделий методом лазерного плавления, включающий держатель, выполненный в виде прямоугольного бруска и соединенный с ним винтами нож, выполненный из керамического материала (оксида алюминия) в виде прямоугольного бруска, который снабжен режущей кромкой, воздействующей на порошок, с радиусом скругления, 20-60 мкм.
(CN 104646665, В22F 3/00,опубликовано 27.05.2015)
Недостатком известного технического решения является высокая трудоемкость изготовления и наладки, а также не оптимальная форма режущей кромки, которая не обеспечивает равномерность распределения порошка на поверхности рабочего бункера.
Наиболее близким является ракель устройства для формирования слоя порошкового материала при производстве трехмерных изделий методом лазерного плавления, выполненный из алюминия или его сплавов, на поверхность которого нанесено износостойкое покрытие методом твердого анодирования.
(US 6336480, B22F 3/00, В29С 41/12; В29С 41/36; В29С 67/00, опубликовано 08.01.2002)
Недостатком известного технического решения является недостаточная твердость и износостойкость покрытия, полученного методом твердого анодирования (преимущественно в сернокислотных ваннах анодирования при низких температурах электролита), а также отсутствие скругления режущей кромки ракеля, приводящее к неравномерному распределению порошка на поверхности рабочего бункера.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышения равномерности распределения порошка на поверхности рабочего бункера и снижение величины абразивного изнашивания ножа ракеля за счет повышения микротвердости его режущей кромки.
Технический результат достигается посредством того, что ракель для формирования слоя порошкового материала устройства селективного лазерного плавления включает нож, на поверхность которого нанесено покрытие, полученное твердым анодированием, при этом ракель содержит соединенные между собой держатель и нож, причем держатель выполнен в виде прямоугольного бруска, снабженного в нижней части прорезью для размещения ножа, а нож в нижней части в направлении выравнивания порошка снабжен скруглением с радиусом 15-25 мм и покрыт слоем толщиной 100-300 мкм, полученным микродуговым анодированием.
Полезная модель может быть проиллюстрирована примером с использованием фиг. 1, где:
1 - держатель;
2 - нож;
3 - покрытие;
R - радиус скругления нижней части ножа.
Сущность заявленного технического решения заключается в следующем.
Ракель является быстро изнашиваемым и ответственным за качество формирования изделия элементом устройства селективного лазерного плавления для изготовления трехмерных объектов. Назначение ракеля - забор порции порошкового материала, его равномерное распределение ножом на поверхности платформы послойного формирования изделия и удаление излишков.
Ракель по полезной модели включает соединенные между собой держатель 1, выполненный в виде прямоугольного бруска, снабженного в нижней части прорезью для размещения ножа, а также нож 2, размещенный в указанной прорези.
Держатель 1 соединен с кареткой устройства селективного лазерного плавления, обеспечивающей перемещение держателя 1 и ножа 2 в процессе выравнивания порошка и удаления его излишков. Расположение ножа ракеля в держателе позволяет повысить равномерность распределения порошка, поскольку нож воздействует на порошок только за счет своей массы.
Для повышения износостойкости рабочей поверхности ножа 2 на него наносят покрытие 3 методом микродугового анодирования. Использование метода микродугового анодирования имеет преимущество перед другими методами анодирования для формирования износостойких и твердых покрытий: формирование покрытий большой толщины (до 400 мкм и выше), что дает возможность использования механической обработки (лезвийной обработки) для удаления верхней, более пористой части сформированного покрытия, и полировку рабочей поверхности с высоким классом чистоты (до Ra1)
Скругление радиусом 15-25 мм (при толщине ножа 15-20 мм) нижней части ножа в направлении выравнивания порошка обеспечивает повышение равномерности распределения порошка на поверхности рабочего бункера и снижение величины абразивного изнашивания ножа ракеля.
а
k
а
к
Для формирования износостойкого твердого покрытия допустимо использовать известные способы микродугового анодирование, например, в щелочном растворе силиката натрия при различных режимах (анодном, анодно-катодном). При этом в процессе микродугового анодирования амплитуда анодного и катодного напряжения преимущественно находится в пределах от 800 В до 1200 В. При анодировании в импульсном анодно-катодном режиме частота напряжения находится в пределах от 200 Гц до 400 Гц при соотношении анодного тока (I) и катодного тока (I) преимущественно 1>I/I>1.
После процесса микродугового анодирования нож вынимают из электролита, промывают в проточной воде и сушат.
Далее рабочую поверхность ножа механически шлифуют и полируют до значений шероховатости Ra0,8.
Полученные характеристики заявленного ракеля приведены в таблице.
Как видно из таблицы, заявленный ракель обладает повышенными характеристиками рабочей поверхности, которая в 15,3 раза превышает микротвердость материала основания (подложки) из сплава Д16Т, при этом коэффициент трения покрытия меньше в 30 раз.
Использование полезной модели при формировании изделия в устройстве селективного лазерного плавления из порошка нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т с размерами 20-40 мкм показали достижение технического результата: повышения равномерности распределения порошка на поверхности рабочего бункера и снижение величины абразивного изнашивания ножа ракеля за счет повышения микротвердости его нижней части, воздействующей на порошок.