Установка для выращивания изделий селективным лазерным плавлением

Полезная модель относится к области установок для изготовления изделий повышенной точности из порошковых материалов, в частности к установкам селективного лазерного плавления металлических порошков и может найти применение в различных отраслях машино- и авиастроения.
Известна установка для получения изделий из порошковых материалов, содержащая каркас, изготовленный в виде сварной конструкции коробчатой формы, механизм дозированной вертикальной подачи порошка и разравнивающий нож, подающий порошок в зону спекания, при этом механизм дозированной вертикальной подачи выполнен в виде вертикального цилиндра с поршнем, открытый конец которого установлен в плоскости рабочего стола, а разравнивающий нож установлен консольно на задней стенке защитной камеры (RU 154761 U1, B05C 19/04, 18.11.2014).
Однако недостаток известного устройства заключается в высокой трудоемкости наладки устройства выравнивания порошка, неравномерности нанесения слоя порошка за счет консольного закрепления ножа, а также не обеспечивается устойчивость платформы для выращивания в горизонтальном положении, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на точности и качестве выращиваемых изделий.
Задачей заявленной полезной модели является высокой точности нанесения порошкового материала за счет сохранения точного положения подложки для выращивания в процессе лазерного плавления. Для этого установка для выращивания изделий селективным лазерным плавлением содержит: рабочий стол с бункером-питателем порошка, бункером для выращивания изделия, бункером для сбора излишков порошка и устройством для выравнивания слоя порошка с разравнивающим ножом, при этом в бункере-питателе расположен механизм дозированной вертикальной подачи порошка в зону плавления, выполненный в виде вертикального поршня, связанного с двигателем его перемещения, а в бункере для выращивания изделия расположен приводной механизм перемещения подложки, выполненный в виде вертикального цилиндра с поршнем и двигателя, рабочий стол снабжен неподвижной опорой, установленной под бункерами, и двумя направляющими рельсами, закрепленными на его торцах, при этом бункер-питатель и бункер для выращивания изделия выполнены с общей стенкой, на которой с каждой из сторон, обращенной внутрь соответствующего бункера, закреплены рельсовые направляющие с установленными на них каретками, на которых закреплены поршни соответствующих бункеров, причем в каждом поршне выполнено осевое несквозное отверстие, в котором размещена и закреплена гайка с винтом шариковинтовой передачи (ШВП), двигатели винтов которой закреплены на упомянутой неподвижной опоре, при этом устройство для выравнивания слоев порошка выполнено в виде двух кареток, установленных на соответствующем упомянутом рельсе рабочего стола с возможностью перемещения, и закрепленного на каретках корпуса, а разравнивающий нож закреплен на корпусе с возможностью регулировки его параллельного расположения относительно подложки для выращивания.
На фиг. 1 представлена установка для выращивания изделий селективным лазерным плавлением.
Установка содержит рабочий стол 12 в виде плиты с квадратными отверстиями, под которыми закреплены бункер для выращивания 1 изделия с приводным механизмом перемещения подложки 7, выполненным в виде вертикального цилиндра с поршнем 8 и двигателем 5, и бункер-питатель 2 с механизмом дозированной вертикальной подачи порошка в зону плавления, выполненным в виде вертикального поршня 8, связанного с двигателем 5 его перемещения, и одним прямоугольным отверстием 13, под которым закреплен бункер для сбора избыточного порошка. Бункер для выращивания 1 и бункер-питатель 2 имеют общую стенку, на которой с каждой из сторон, обращенной внутрь соответствующего бункера, закреплены по две рельсовые направляющие 10. На рельсовых направляющих 10 установлены каретки 6, на которых закреплены поршни 8 соответствующих бункеров. В каждом поршне 8 выполнено осевое несквозное отверстие, в котором размещена и закреплена гайка 4 с винтом 3 шариковинтовой передачи (ШВП). двигатели винтов 3 ШВП закреплены на неподвижной опоре 11. Поршни 8 имеют специальные проушины для крепления к кареткам 6. Каждый винт 3 ШВП приводится в движение соответствующим двигателем 5. При вращении винтов 3 происходит перемещение соответствующего поршня 8 в вертикальном направлении. В верхней части поршня 8 бункера для выращивания 1 изделия выполнено уширение в виде плиты для размещения подложки 7 для выращивания с резиновым уплотнением 9 с торцов для предотвращения попадания порошка в зазор между поршнем 8 и стенками бункера 1. С торцов рабочего стола 12 закреплены две направляющие рельсы 14. На рельсах 14 установлены каретки 15.На каретках 15 закреплен корпус 16 устройства для выравнивания слоев порошка. К корпусу 16 крепится нож 17 с возможностью регулировки параллельного его расположения относительно подложки для выращивания 7. Над подложкой 7 расположена система перемещения лазерного луча (сканатор), и лазерный излучатель (ЛИ).
Установка работает, в автоматическом режиме по заданной программе. Изделие строится послойной селективным лазерным плавлением.
В бункер-питатель 2 порошка загружается подготовленный порошок. Далее путем вертикального перемещения за счет поворота винта 3 шариковинтовой передачи двигателем 5 порошок подается на поверхность рабочего стола. При этом поршень 8 направляется по кареткам 6 рельсовых направляющих 10. Разравнивающим ножом 17 устройства для выравнивания слоев порошка с бункера-питателя 2 смещают необходимое количество порошка на рабочую подложку 7 путем перемещения кареток 15 по направляющим рельсам 14. Излишки порошка нож 17 сгребает в бункер для сбора избыточного порошка. Управляемый сканатором луч лазера воздействует лазерным излучением по заданной траектории на порошок, нанесенный на подложку. При этом на первом этапе сплавление порошка происходит с подложкой, а далее с предыдущим выращенным слоем. После выращивания слоя, подложку для выращивания со сформировавшимся слоем опускают вниз за счет перемещения поршня 8 при вращении винта 3 шариковинтовой передачи, при этом каретки 6 перемещаются вдоль направляющих рельс 10, обеспечивая устойчивое положение подложки 7 в горизонтальной плоскости. Весь цикл повторяется до тех пор, пока изделие не будет готово.
Установка обеспечивает высокую точность нанесения слоя порошка на подложку для выращивания за счет того, что устройство для выравнивая слоев крепится непосредственно к рабочему столу через рельсовые направляющие с каретками, и за счет обеспечения устойчивого горизонтального положения подложки за счет того, что поршень и плита для размещения подложки для выращивания выполнены в виде единой детали, а направляющие выполнены в виде рельс с каретками. Жесткость и устойчивость предложенной конструкции обеспечивает высокую точность выращенной детали.