RU2086356C1

RU2086356C1 - Method of manufacture of three-dimensional products from powder materials

Info

Publication number: RU2086356C1
Application number: RU92011747A
Authority: RU
Inventors: Николай Константинович Толочко; Сергей Николаевич Дука; Николай Васильевич Соболенко; Игорь Анатольевич Ядройцев; Виктор Иванович Горюшкин; Владимир Сергеевич Дубовец; Дмитрий Николаевич Свирский
Original assignee: Николай Константинович Толочко; Сергей Николаевич Дука; Николай Васильевич Соболенко; Игорь Анатольевич Ядройцев; Виктор Иванович Горюшкин; Владимир Сергеевич Дубовец; Дмитрий Николаевич Свирский
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: mechanical and instrumentation engineering; applicable in manufacture of products complicated in shape from powder materials. SUBSTANCE: method includes layer-by-layer application of powder to base, layer selective sintering under the action of concentrated energy flux of powder part adjacent to product surface in accordance with system cutting the product in direction parallel to forming layers, and subsequent volume sintering in furnace of obtained blank in form of shell with powder contained in shell hollow. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано для получения трехмерных сложнофасонных изделий из порошковых материалов. The invention relates to mechanical engineering and instrumentation and can be used to obtain three-dimensional complex shaped products from powder materials.

Известен способ изготовления трехмерных изделий из порошковых материалов, включающий формирование и спекание порошка [1]
Недостатком способа является необходимость применения пресс-форм, что снижает производительность процесса получения изделий и повышает их стоимость, особенно в условиях единичного и мелкосерийного производства. Кроме того, пресс-формы по техническим причинам далеко не всегда позволяют получать изделия сложной конфигурации, имеющие внутренние полости, переменные сечения, сложный рельеф поверхности и т.п.A known method of manufacturing three-dimensional products from powder materials, including the formation and sintering of powder [1]
The disadvantage of this method is the need to use molds, which reduces the productivity of the process of obtaining products and increases their cost, especially in conditions of single and small-scale production. In addition, for technical reasons, molds do not always allow obtaining products of complex configuration having internal cavities, variable cross-sections, complex surface topography, etc.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ изготовления трехмерных изделий из порошковых материалов, включающий послойное нанесение порошка на подложку и его послойное избирательное спекание под действием концентрированного потока энергии согласно системе плоскостей, секущих изделие в направлении, параллельном формирующим его слоям [2]
Данный способ исключает применение пресс-форм, однако обладает низкой производительностью, обусловленной сравнительно большой длительностью процессов избирательного спекания изделий.The closest in technical essence to the claimed object is a method of manufacturing three-dimensional products from powder materials, including layer-by-layer deposition of powder on a substrate and its layer-by-layer selective sintering under the action of a concentrated energy flow according to a system of planes cutting the product in a direction parallel to its forming layers [2]
This method eliminates the use of molds, however, it has a low productivity due to the relatively long duration of the processes of selective sintering of products.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности изготовления изделий. The problem to which the invention is directed, is to increase the productivity of manufacturing products.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе изготовления трехмерных изделий из порошковых материалов, включающем послойное нанесение порошка на подложку и его послойное избирательное спекание под действием концентрированного потока энергии согласно системе плоскостей, секущих изделие в направлении, параллельном формирующим его слоям, послойно спекают часть порошка, прилегающую к поверхности изделия, после чего полученную оболочку изделия с находящимся в ее плоскости порошком подвергают объемному спеканию. The essence of the invention lies in the fact that in the method of manufacturing three-dimensional products from powder materials, including layer-by-layer deposition of powder on a substrate and its layer-by-layer selective sintering under the action of a concentrated energy flow according to a system of planes cutting the product in a direction parallel to its forming layers, part of the powder is sintered adjacent to the surface of the product, after which the resulting shell of the product with the powder in its plane is subjected to bulk sintering.

Предложенный способ осуществляется с помощью известного устройства для изготовления изделий из порошковых материалов, содержащего горизонтальную подложку, установленную с возможностью вертикального перемещения, средство послойной подачи материала на подложку и источника концентрированного потока энергии, например лазера, снабженного средством сканирования [2] а также известного устройства для объемного спекания, например, электрических или газовых печей [1]
Пример конкретного осуществления.The proposed method is carried out using a known device for the manufacture of products from powder materials containing a horizontal substrate mounted with the possibility of vertical movement, means for layer-by-layer supply of material to the substrate and a source of concentrated energy flow, for example, a laser equipped with scanning means [2] as well as a known device for volume sintering, for example, of electric or gas furnaces [1]
An example of a specific implementation.

Изготавливают изделие в форме куба (50 мм³) из порошка марки ПМС-1. Наносят порошок послойно на подложку (толщина слоев 0,2 мм). Спекают поочередно часть слоев порошка, прилегающую к поверхности изделия, под действием лазерного излучения (длина волны излучения 1,06 мкм, мощность 100 Вт, диаметр луча 4 мм, скорость перемещения луча 5 мм/с, общее время спекания оболочки изделия 2,8 ч). Спекают полученную оболочку изделия с находящимся в ее полости порошком в электрической печи при 1000^oC в течение 3 ч. Общее время спекания изделия 5,8 ч.A product is made in the form of a cube (50 mm ³ ) from PMS-1 brand powder. Apply powder layer by layer on a substrate (layer thickness 0.2 mm). Alternately, part of the powder layers adjacent to the surface of the product is sintered under the action of laser radiation (radiation wavelength 1.06 μm, power 100 W, beam diameter 4 mm, beam movement speed 5 mm / s, total sintering time of the product shell 2.8 hours ) The resulting product shell is sintered with powder in its cavity in an electric furnace at 1000 ^° C for 3 hours. The total sintering time of the product is 5.8 hours.

Пример (сравнительный). Example (comparative).

Изготавливают изделия в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того, что спеканию лазерным лучом подвергают весь объем изделия. Общее время спекания 8,3 ч, что в 1,4 раза больше чем в примере 1. Products are made under conditions analogous to Example 1, except that the entire volume of the product is subjected to laser sintering. The total sintering time of 8.3 hours, which is 1.4 times longer than in example 1.

Производительность изготовления изделий повышается при получении предложенным способом не единичных образцов, а партии изделий, каждое из которых спекают под действием лазера, а затем все изделия совместно спекают в печи. Так при изготовлении 10 изделий в соответствии с условиями приведенных выше примеров производительность повышается в 2,7 раза. Productivity of manufacturing products increases when the proposed method does not obtain single samples, but a batch of products, each of which is sintered under the influence of a laser, and then all products are sintered together in a furnace. So in the manufacture of 10 products in accordance with the conditions of the above examples, productivity is increased 2.7 times.

Claims

A method of manufacturing three-dimensional products from powder materials, including layer-by-layer deposition of powder on a substrate and layer-by-layer selective sintering under the action of a concentrated energy flow according to a system of planes cutting the product in a direction parallel to its forming layers, characterized in that layer-by-layer selective sintering under the action of a concentrated energy flow in the areas of each layer forming the shell in the form of a general contour of the surface of the manufactured product, and then applied I spend all the layers in the final sintering furnace.