Устройство подготовки металлических порошков для спекания деталей технологией послойного синтеза

Полезная модель относится к области машиностроения именно к области, порошковой металлургии, в частности, к технологии лазерного послойного синтеза сложных деталей из металлического мелкодисперсного порошка и может найти применение в разных отраслях машино-авиастроения.

Задачей полезной модели является, создание конструкции устройства подготовки металлических порошков для спекания технологией послойного синтеза, обеспечивающей одновременное многоместное хранение и дозированную выдачу металлических порошков различных марок для спекания подпорки из относительно дешевых сплавов, чем обеспечила бы снижение себестоимости.

Поставленная задача достигается тем, что устройство подготовки металлических порошков для спекания технологией послойного синтеза, предназначенное для установки на стенде для послойного синтеза содержит устройство для хранения порошка, выполненное в виде бункера для хранения рабочего порошка, и смонтированное на плите установки, а так же механизм дозирования шиберного типа. Устройство для хранения порошка снабжено дополнительным бункером для хранения технологического порошка, при этом оба бункера смонтированы на плите установки. Механизм дозирования шиберного типа выполнен в виде позиционного поворотного диска с отверстием, снабженного позиционным приводом. Причем сквозное отверстие выполнено с объемом равным объему порции порошка. Механизм дозирования шиберного типа так же оснащен позиционным шиберным устройством с отверстием снабженным пневмоприводом, и предназначенным для подачи порции выбранной марки порошка спекания в зону спекания. Кроме того механизм дозирования шиберного типа снабжен позиционным ползуном с пневмоприводом, предназначенным для высыпания порошка в зоне спекания. Механизм дозирования шиберного типа установлен под плитой установки, таким образом, что при повороте позиционного поворотного диска выполненное в нем отверстие занимает положение под одним из бункеров.

Таким образом, устройство подготовки металлических порошков для спекания технологией послойного синтеза обеспечивает одновременное многоместное хранение и дозированную выдачу различных марок металлических рабочих порошков и технических порошков для спекания подпорки из относительно дешевых сплавов.

Формула полезной модели состоит из 1 пункта, чертежи - 3 фигуры.

Область техники

Полезная модель относится к области машиностроения именно к области, порошковой металлургии, в частности, к технологии лазерного послойного синтеза сложных деталей из металлического мелкодисперсного порошка и может найти применение в разных отраслях машино-авиастроения.

Уровень техники

Известны несколько марок машин для лазерного синтеза обладающие различными устройствами для хранения и дозирования порошкового материала. Например машина "Concept M2 (Германия) (источник информации http://www.mcp.by/equipment?id=49, 2009 год) - оборудованная рабочим столом и подстольным вертикальным цилиндром, предназначенным для хранения порошка одной марки, причем величина вертикального хода поршня вверх обеспечивает необходимую порцию порошка, подлежащую горизонтальному транспортированию механическими ножами (лезвиями) в рабочую зону для выравнивания и для спекания одного слоя.

Машины Pnenix, например машина Pnenix - 250 (по источнику www1.pomori.ru, 2009 год), состоящая, из лазерно-оптической системы, рабочей камеры. Рабочая камера выполнена с вертикально подвижным рабочим столом и подстольным вертикальным цилиндром, предназначенным для хранения порошка одной марки, причем величина вертикального хода поршня вверх обеспечивает необходимую порцию порошка - механизм дозированной подачи. Кроме того, машина снабжена механизмом выравнивания порции порошка выполненным в виде цилиндра. Так же рабочая камера снабжена системами вакуумирования, очистки и защиты газовой среды, системами контроля температуры спекаемого слоя, охлаждения детали, системой управления и программным обеспечением.

Наиболее близкой по техническому решению является машина "Trumpf" (источник - всемирная сеть Интернет http://www.ru.trumpf.com, 2009 год) оборудована бункером для хранения порошка и шиберным механизмом для дозирования порции порошка и доставки его в зону выравнивания слоев.

Недостатком всех упомянутых устройств подготовки порошков к спеканию является применение единой марки порошка при выполнении всего технологического цикла спекания детали.

Известно, что для спекания любых деталей необходимо, прежде всего, спечь временную технологическую подпорку, на которой в дальнейшем спекается основная деталь. Для деталей из дорогостоящих сплавов, в т.ч. жаропрочных и тугоплавких, спекание подпорки, удаляемой в последствии, происходит из порошков этих сплавов, что увеличивает материальные и энергетические затраты изготовления сложных деталей (например, дискообразных, а также малогабаритных и т.д.). Удаление подпорки с применением технологии механообработки (в т.ч. резанием) происходит после охлаждения и очистки изготовленной детали.

Кроме того, при необходимости спекания детали на упомянутых машинах с применением нескольких различных марок порошков (после остановки технологического процесса спекания с охлаждением камеры) следует выполнить следующие операции:

1. Очистку или бункера или цилиндра механизма подготовки порошка, от использованного порошка.

2. Засыпание порошка новой марки в бункер или в цилиндр с опущенным штоком для последующего формирования слоя порошка.

Таким образом, применение выше упомянутых машин, увеличивает цикл производства детали, при условии изготовления детали из различных порошков, одновременно возрастает трудоемкость изготовления детали и ее себестоимость.

Сущность полезной модели

Задачей полезной модели является, создание такой конструкции устройства подготовки металлических порошков для спекания деталей технологией послойного синтеза, которая обеспечила бы одновременное многоместное хранение и дозированную выдачу металлических порошков различных марок для спекания подпорки из относительно дешевых сплавов, чем обеспечила бы снижение себестоимости спекания деталей из металлического порошка с применением технологии послойного спекания.

Поставленная задача достигается тем, что устройство подготовки металлических порошков для спекания технологией послойного синтеза содержит устройство для хранения порошка, выполненное в виде бункера для хранения рабочего порошка, и смонтированное на плите установки, а так же механизм дозирования шиберного типа. Устройство для хранения порошка снабжено дополнительным бункером для хранения технологического порошка, при этом оба бункера смонтированы на плите установки. Механизм дозирования шиберного типа выполнен в виде позиционного поворотного диска с отверстием, снабженного позиционным приводом. Причем сквозное отверстие выполнено с объемом равным объему порции порошка. Механизм дозирования шиберного типа так же оснащен позиционным шиберным устройством с отверстием, снабженным пневмоприводом, и предназначенным для подачи порции выбранной марки порошка спекания в зону спекания. Кроме того, механизм дозирования шиберного типа снабжен позиционным ползуном с пневмоприводом, предназначенным для высыпания порошка в зоне спекания. Механизм дозирования шиберного типа установлен под плитой установки, таким образом, что при повороте позиционного поворотного диска выполненное в нем отверстие занимает положение под одним из бункеров.

Таким образом, устройство подготовки металлических порошков для спекания деталей технологией послойного синтеза обеспечивает одновременное многоместное хранение и дозированную выдачу различных марок металлических рабочих порошков и технических порошков для спекания подпорки из относительно дешевых сплавов.

Перечень фигур на чертежах.

Полезная модель устройства подготовки металлических порошков для спекания технологией послойного синтеза поясняется чертежами, на которых:

Фиг.1. - показывает устройство подготовки металлических порошков для спекания деталей технологией послойного синтеза в исходном положении, вид сверху на плиту стенда;

Фиг.2. - показывает сечение В-В устройства подготовки порошков;

Фиг.3. - показывает сечение С-С устройства подготовки порошков.

Осуществление полезной модели

Стенд для изготовления деталей технологией послойного синтеза состоит из каркаса, на котором смонтированы механизм устройства подготовки порошков с бункерами механизмом дозированной подачи порошка шиберного типа, механизмом выравнивания слоя порошка. Кроме того, устройство снабжено оптоволоконным лазером модели ЛС-03, механизмом вертикального перемещения лазерной оптической головки, состоящим из оптической головки лазера жестко закрепленной (с исключением возможного сдвига) на штоке линейного сервопривода, шток линейного сервопривода перемещается по направляющей, жестко закрепленным (с исключением возможности сдвига) крепежными элементами на кронштейне экспериментального стенда. Механизм вертикального перемещения оптической головки предназначен для создания различных диаметров светового пятна лазерного луча, без изменения фокусного расстояния, как в автоматическом так и в ручном режиме. А так же устройство снабжено шкафом управления, рабочей камерой (с системами вакуумирования, наддува защитного газа, очистки, охлаждения камеры, контроля фактической температуры спекаемого порошка), рабочим столом 8 с возможностью его вертикального перемещения при помощи высокоточного шагового винтового привода с ЧПУ, пультом управления с режимами как ручного, так и автоматического управления стенда с программным обеспечением, защитным кожухом, выполненным из металлического листа с минимальной отражающей способностью.

Устройство подготовки металлических порошков для спекания (фиг.1, 2), выполнено в виде плиты 3 со смонтированными на ней двумя бункерами 2 содержащими рабочие и технологические марки порошков 4, позиционного поворотного диска 5, позиционно шиберного устройства 6, позиционного ползуна 7 соответствующими им приводами 10, 13, 14.

Стальная плита 3 жестко неподвижно закреплена на каркасе стенда 1.

Бункеры 2 выполнены из металлических листов.

Сектор поворотного диска 5 (фиг.1), выполнен из стальной пластины со сквозным отверстием 9, (фиг.3) предназначенным для отбора и формирования порции порошка необходимой марки, причем объем этого отверстия определяет дозированную порцию порошка. Горизонтальное перемещение сектора поворотного диска 5 обеспечивает позиционный привод 10 с ЧПУ, соединенный с плитой 3 посредством втулки 11.

Позиционное шиберное устройство (шибер) 6 смонтировано под сектором поворотного диска 5, (фиг.2). Шибер 6 выполнен в виде металлической пластины со сквозным отверстием 12 (фиг.3), и предназначен для подачи порции выбранной марки порошка 4 в зону выравнивания его слоя (рабочего стола 8). Шибер 6 приводится в движение пневмоприводом 13, жестко закрепленным на плите 3.

Позиционный ползун 7 смонтирован под сектором поворотного диска 5. Ползун 7 выполнен в виде металлической пластины и предназначен для высыпания порошка на рабочий стол 8. Ползун 7 приводится в движение пневмоприводом 14 (фиг.1), который жестко закреплен винтами на плите 3.

Шток 15 пневмопривода 13, а также шток 16 пневмопривода 14 жестко соединены винтами с пластинами шибера 5 и ползуна 7 соответственно (фиг.1).

Плоскопараллельное перемещение шибера 6 и ползуна 7 происходит по направляющим 17 выполненным в виде параллельных пластин, жестко соединенных со стендом 1. (фиг 3).

Работа устройство подготовки металлических порошков для спекания деталей технологией послойного синтеза осуществляется следующим образом:

В исходном положении (фиг.1) разные марки порошков насыпаны в бункеры 2, сквозное отверстие 9 сектора поворотного диска 5 находится в среднем положении между бункерами 2, шибер 6 и ползун 7 находятся в крайнем левом положении (фиг.1, 2).

В соответствии с программным обеспечением, включением привода 10 сектора поворотного диска 5 сквозное отверстие 9 переводят к бункеру 2, содержащему технологический порошок. В этом положении засыпают порошок выбранной марки в сквозное отверстие 9 (формирование порции порошка). Включают привод 10, сектор поворотного диска 5 переводит сквозное отверстие 9 с порцией порошка в исходное положение (фиг.1) для засыпания порции порошка в сквозное отверстие 12 шибера 6.

Включением приводов 13, 14 шибера 6 и ползуна 7 порцию порошка переводят в зону рабочего стола 8, при возврате ползуна 7 в исходное положение (без возврата шибера 6) порция порошка высыпается в зоне рабочего стола 8 для последующего формирования (в т.ч. выравнивания) его слоя. После чего шибер 6 возвращается в исходное положение. (фиг.1)

Порция порошка для подпорки спекается лазерным лучом с подложки детали в соответствии с программным обеспечением режимов спекания подпорки.

После окончания спекания подпорки в соответствии с программным обеспечением, рабочий стол опускают на высоту одного слоя, сектор поворотного диска 5 переводит сквозное отверстие 9 к следующему бункеру 2, где происходит формирование порции порошка из рабочей (жаропрочной, например) марки сплава детали в соответствии с принятой технологией.

Включением шибера 6 и ползуна 7 порцию порошка рабочей марки переводят в зону рабочего стола 8 для формирования слоя порошка и последующего его спекания в соответствии с программным обеспечением режимов спекания.

После спекания данного слоя порошка основной марки повторяются циклы образования других слоев порошка основной марки, с опусканиями рабочего стола 8, до окончательного изготовления всей детали. Затем готовую деталь охлаждают, очищают и удаляют из установки.

Таким образом при помощи предлагаемой полезной модели в начале изготавливают подпорку из металлических порошков с пониженной температурой спекания, и в дальнейшем спекают детали из жаропрочных и тугоплавких сплавов. При спекании сложных деталей (типа дискообразных, плоских, малогабаритных и т.д.) из дорогостоящих порошков жаропрочных и тугоплавких сплавов, применение предлагаемой полезной модели устройства подготовки металлических порошков обеспечивает снижение себестоимости спекания сложных деталей за счет обеспечения возможности одновременного хранения и дозированной подачи нескольких различных марок порошков.

Устройство подготовки металлических порошков для спекания деталей технологией послойного синтеза, предназначенное для установки на стенде для послойного синтеза и содержащее устройство для хранения порошка, выполненное в виде бункера для хранения рабочего порошка, и смонтированное на плите установки и механизм дозирования шиберного типа, отличающееся тем, что устройство для хранения порошка снабжено дополнительным бункером для хранения технологического порошка, при этом оба бункера смонтированы на плите установки, а механизм дозирования шиберного типа выполнен в виде позиционного поворотного диска с отверстием, снабженного позиционным приводом, причем сквозное отверстие выполнено с объемом, равным объему порции порошка, позиционного шиберного устройства с отверстием, снабженного пневмоприводом и предназначенного для подачи порции выбранной марки порошка спекания в зону спекания, позиционного ползуна, снабженного пневмоприводом, предназначенного для высыпания порошка в зоне спекания, при этом механизм дозирования шиберного типа установлен под плитой установки таким образом, что при повороте позиционного поворотного диска выполненное в нем отверстие занимает положение под одним из бункеров.