УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности, к устройствам для изготовления объемных изделий с градиентом свойств, преимущественно из порошков различных материалов с определенным набором фракций.
Известно устройство для изготовления изделий из порошкообразных материалов, включающее рабочую камеру, источник лазерного излучения, колодец построения, в котором размещен поршень с платформой построения, при этом устройство включает два неподвижных бункера с поршнем для дозированной подачи порошка и два разравнивающих ролика для перемещения порошка из бункеров на платформу построения (CN 204639137, B22F 3/105, опубл. 16.09.2015).
Известное устройство обеспечивает изготовление за один непрерывный технологический цикл изделия, сформированного из двух видов порошка. Недостатком известного устройства является невозможность подачи в область построения изделия с более сложным градиентом из различных порошков без остановки технологического цикла. При изготовлении сложных изделий требуются периодические остановки технологического цикла для загрузки в неподвижные бункеры порошков с соответствующими свойствами, что увеличивает время изготовления детали и снижает ее качество.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для изготовления изделий из порошкообразных материалов, включающее источник лазерного излучения, колодец построения, в котором размещен поршень с платформой построения, и рабочую камеру, выполненную с двумя боковыми полостями, вынесенными за пределы боковых стенок рабочей камеры, одна из которых снабжена блоком подачи порошка, включающем размещенный вне боковой полости внешний питатель, окно для загрузки порошка из внешнего питателя в размещенный под окном в боковой полости подвижный бункер для подачи порошка на платформу построения. Возможность использования второго порошка при изготовлении изделия в известном решении реализуется применением второго бункера, жестко соединенного с основным подвижным бункером, причем окно для загрузки порошка во второй бункер не предусмотрено (CN 204724851, B22F 3/105, B33Y 30/00, опубл. 28.10.2015).
Недостатком известного устройства является сложность осуществления технологического процесса изготовления изделия. Кроме того, известное устройство не позволяет осуществить одновременную подачу в разные области платформы построения разных порошков, для образования нескольких участков одного слоя изделия с разными свойствами. В известном устройстве такая операция возможна только посредством поэтапной замены порошкового материала в подвижном бункере. Перечисленные недостатки увеличивают временные затраты, необходимые на изготовление сложных многослойных и/или градиентных структур.
Задачей и техническим результатом полезной модели является снижение трудоемкости изготовления, уменьшение времени изготовления и обеспечение возможности изготовления изделия с участками одного слоя, обладающими различными свойствами.
Технический результат достигается тем, что устройство для изготовления изделий из порошкообразных материалов содержит источник лазерного излучения, колодец построения с размещенными в нем поршнем и платформой построения и рабочую камеру, выполненную с двумя боковыми полостями, вынесенными за пределы боковых стенок рабочей камеры, причем одна из упомянутых боковых полостей выполнена с окнами для загрузки порошка и снабжена размещенными один за другим двумя блоками для подачи порошка на платформу построения, каждый из которых состоит из питателя порошка, закрепленного вне боковой полости на верхней ее плоскости посредством разъемного соединения и выполненного с возможностью подачи порошка через упомянутое окно, и бункера для подачи порошка, размещенного внутри боковой полости под упомянутым окном для загрузки порошка с возможностью перемещения над платформой построения в другую боковую полость и обратно и снабженного средством регулирования расхода порошка и его разравнивания.
Технический результат также достигается тем, что источник лазерного излучения выполнен с возможностью формирования нескольких лазерных лучей.
Реализацию устройством по полезной модели своего назначения можно проиллюстрировать примером с использованием фиг. 1 и 2.
Устройство для получения изделий из порошкообразных материалов включает рабочую камеру 1 с источником лазерного излучения 2, а также колодец построения 3. В колодце построения 3 размещены поршень 4 и платформа построения 5, на которой посредством лазерных лучей 14 осуществляют формирование изделия 15 со сложной градиентной структурой. Рабочая камера 1 с полостью 7 выполнена с двумя боковыми полостями 11 и 12, вынесенными за пределы боковых стенок рабочей камеры 1.
Одна из боковых полостей 11 выполнена с окнами 13 для загрузки порошка и снабжена размещенными один за другим двумя блоками для подачи порошка на платформу построения 5. Каждый упомянутый блок состоит из бункера 8, 9 для подачи порошка и питателя порошка 16, закрепленного вне боковой полости 11 на верхней ее плоскости посредством разъемного соединения 17. Каждый упомянутый блок выполнен с возможностью подачи порошка через окно 13. Бункеры 8 и 9 для подачи порошка выполнены с возможностью перемещения над платформой построения 5 из одной боковой полости 11,12 и обратно, а также размещения внутри боковой полости 11 под окном 13 для загрузки порошка. При этом оба бункера 8 и 9 снабжены средством регулирования расхода порошка и его разравнивания.
Устройство по полезной модели работает следующим образом.
В блок управления устройства (не показан) загружают программное обеспечение, которое включает в себя: компьютерный образ изделия, разбитый на горизонтальные слои с заданными характеристиками; программу, управляющую работой источником лазерного излучения 2, который может быть выполнен с возможностью формирования нескольких лазерных лучей. В блок управления также загружают программу, управляющую всеми подвижными элементами устройства в соответствии с разработанным алгоритмом формирования конкретного изделия. В питатели 16 загружают порошки с различными свойствами в соответствии с заданными характеристиками образа изделия. Согласно командам, исходящим из блока управления внешние питатели через окна 13, выполненные в боковой камере 11, осуществляют дозированную раздельную подачу порошков в первый 8 и второй 9 бункеры. Через приводной механизм бункер 8 перемещается к колодцу построения 3, при этом платформа построения 5 опущена на величину формируемого слоя. В момент прохождения бункера 8 над поверхностью платформы построения 5 в сторону другой боковой камеры 12 осуществляется дозированный сброс порошка с использованием средства регулирования расхода порошка на поверхность платформы 5, а также его равномерное распределение (разравнивание) формовочным ножом подвижного бункера. Блок дозированной подачи порошка оснащен отверстиями для сброса излишков порошка (не показаны) в сборочную емкость. С использованием источника лазерного излучения 2 производится селективное лазерное плавление/спекание первого слоя изделия. В зависимости от виртуальной модели конкретного изделия цикл формирования последующего слоя может быть повторен при опускании поршня 4 на соответствующую величину и перемещении подвижного бункера 8 в исходное положение обратно в боковую камеру 11. Или без остановки технологического цикла, подвижный бункер 8 может быть остановлен в крайнем положении боковой камеры 12, а последующий слой сформирован из порошка другого вещества, посредством перемещения второго подвижного бункера 9 над платформой построения 5, в сторону камеры 12. При этом последующий слой порошка на платформу построения 5 может быть нанесен как из бункера 9, посредством его индивидуального обратного перемещения в полости 7, так и из бункера 8, посредством обратного перемещения обоих бункеров, без сброса порошка из бункера 9. Такая возможность в сравнении с прототипом увеличивает скорость формирования многослойных изделий из нескольких видов порошков. Кроме того, за счет фиксации внешних питателей посредством разъемных соединений и использования затворов окон обеспечивается возможность замены внешнего питателя с одним видом порошка на внешний питатель с другим видом порошка без остановки технологического цикла и без разгерметизации внутреннего объема устройства, что позволяет сократить временные затраты на производство деталей, изготовленных из трех и более различных видов порошка.
Количество дополнительных блоков подачи порошка может быть увеличено, например, до трех, а их окна 13 могут быть выполнены как в боковой камере 11, так и в боковой камере 12, например по три отверстия с каждой стороны, с соответствующим закреплением над каждым из них, посредством разъемных соединений дополнительных внешних питателей. Кроме того, формирователь лазерного излучения может быть выполнен с возможностью формирования нескольких лазерных лучей, например двух, что позволит осуществлять формирование одного слоя из двух разных видов порошка одновременно, за счет индивидуальной работы двух подвижных бункеров в двух разных областях платформы построения и воздействия на эти области по отдельности двух лазерных лучей, что также ускоряет изготовление сложных изделий. Кроме того, заявленная полезная модель может включать более чем одну рабочую камеру с формирователем лазерного излучения, например две. А также соответствующие каждой рабочей камере два отдельных колодца построения и блок дозированной подачи порошка с соответствующим количеством сквозных окон, что позволит за один временной интервал, затрачиваемый на изготовление одной детали, на одном устройстве изготовить две детали.