RU2491151C1 - Method of producing articles from composite powders - Google Patents
Method of producing articles from composite powders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491151C1 RU2491151C1 RU2012122496/02A RU2012122496A RU2491151C1 RU 2491151 C1 RU2491151 C1 RU 2491151C1 RU 2012122496/02 A RU2012122496/02 A RU 2012122496/02A RU 2012122496 A RU2012122496 A RU 2012122496A RU 2491151 C1 RU2491151 C1 RU 2491151C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- container
- layer
- materials
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения материальных объектов из порошков лазерным плавлением и может быть использовано для получения композиционных изделий сложной конфигурации из различных порошковых материалов, например биметаллические изделия, изделия с каналами из другого материала и т.п.The invention relates to a method for producing material objects from powders by laser melting and can be used to obtain composite products of complex configuration from various powder materials, for example, bimetallic products, products with channels from another material, etc.
Из уровня техники известен способ изготовления изделий из порошковых материалов, заключающийся в прессовании порошкового материала в пресс-формах (Кипарисов С.С. и Либенсон Г.А. «Порошковая металлургия». - М.: Металлургия, 1991 г., стр.289).The prior art method of manufacturing products from powder materials, which consists in pressing the powder material in the molds (Kiparisov S. S. and Libenson G. A. "Powder metallurgy." - M .: Metallurgy, 1991, p. 289 )
Недостатком известного способа является тот факт, что для каждого типоразмера изделия необходимо изготавливать индивидуальную пресс-форму сложной конструкции из дорогостоящих инструментальных сталей и твердых сплавов, что повышает стоимость изделий. Конструктивные особенности пресс-формы не позволяют получать изделия сложной конфигурации, имеющие внутренние полости переменного сечения, закрытые полости и т.п. Все это вместе ограничивает технологические возможности известного способа.The disadvantage of this method is the fact that for each size of the product it is necessary to produce an individual mold of complex design from expensive tool steels and hard alloys, which increases the cost of products. The design features of the mold do not allow to obtain products of complex configuration having internal cavities of variable section, closed cavities, etc. All this together limits the technological capabilities of the known method.
Известно также устройство для получения объемных изделий, в котором описан способ, заключающийся в формировании изделия путем подачи порошка приспособлением в рабочее пространство над технологической платформой с дальнейшим его лазерным спеканием (Патент РФ №2299787, B22F 3/105, 2004 г.).A device for producing bulk products is also known, in which a method is described that consists in forming a product by feeding powder by a device into the workspace above the technological platform with its further laser sintering (RF Patent No. 2299787, B22F 3/105, 2004).
Недостатками известного способа являются также невозможность изготовления композиционных изделий из различных видов порошковых материалов.The disadvantages of this method are the inability to manufacture composite products from various types of powder materials.
Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является способ изготовления градиентных материалов из порошков, заключающийся в последовательном нанесении на технологическую платформу слоев из различных материалов и селективном спекании заданной области каждого слоя (Патент РФ №2401180, B22F 3/105, 2008 г.).The closest solution in technical essence and the achieved result is a method of manufacturing gradient materials from powders, which consists in sequentially applying layers of various materials on the technological platform and selectively sintering a given area of each layer (RF Patent No. 2401180,
Недостатком известного технического решения является невозможность получения изделия, содержащее части из различных материалов в наносимом слое за один проход, что сокращает сортамент получаемых изделий.A disadvantage of the known technical solution is the inability to obtain products containing parts from various materials in the applied layer in one pass, which reduces the range of products.
Технический результат заявленного способа заключается в обеспечении возможности подачи в заданную область плавления порошковых материалов, различных сортамента и фракции, что в итоге позволяет расширить его технологические возможности по сравнению с известным способом.The technical result of the claimed method is to provide the possibility of supplying a given melting region of powder materials, various assortment and fractions, which ultimately allows to expand its technological capabilities compared to the known method.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в способе изготовления изделий из композиционных порошкообразных материалов, заключающемся в плавлении посредством воздействия лазерного излучения на порошкообразный материал, послойно подаваемого из программно организованного и ортогонально установленного по отношению к плоскости формирования функциональных слоев изделия дозатора-контейнера на заданные участки рабочей поверхности регулируемой технологической платформы, которые идентичны участкам на поперечных разрезах предварительно сформированной посредством заданной программы трехмерной компьютерной модели изделия, согласно изобретению дозатор-контейнер выполняют ячеистым, в каждой ячейке которого формируют выходное отверстие, а подачу порошкообразного материала осуществляют посредством вибрационного воздействия в вертикальном направлении на каждую из ячеек дозатора-контейнера с технологически регламентированной частотой, обеспечивающей в зоне выходного отверстия виброкипящий слой порошкообразного материала, при этом диаметр «D» выходного отверстия выполняют в пределах (3-10)×d, где d - диаметр гранул порошкообразного материала.The technical result achieved is achieved by the fact that in the method of manufacturing products from composite powder materials, which consists in melting by the action of laser radiation on a powder material, layer-by-layer supplied from a software-organized and orthogonally set relative to the plane of formation of the functional layers of the product dispenser-container to predetermined sections work surface of an adjustable technological platform that are identical to sections across according to the invention, the dispenser-container is made cellular, in each cell of which an outlet is formed, and the supply of powdered material is carried out by vibrating in the vertical direction to each of the cells of the dispensing container with a technologically regulated frequency providing in the area of the outlet a vibro-boiling layer of powdered material, while the diameter p "D" of the outlet is performed in the range of (3-10) × d, where d is the diameter of the granules of the powdered material.
Способ изготовления изделий из композиционных порошкообразных материалов поясняется чертежами, где:A method of manufacturing products from composite powder materials is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 схематично изображено устройство для осуществления способа для изготовления изделий из порошкообразных материалов;- figure 1 schematically shows a device for implementing the method for the manufacture of products from powder materials;
- на фиг.2 - вид сверху устройства по фиг.1;- figure 2 is a top view of the device of figure 1;
- на фиг.3 изображен дозатор-контейнер;- figure 3 shows a dispenser container;
- на фиг.4 изображена общая схема устройства в трехмерном формате для осуществления заявленного способа;- figure 4 shows a General diagram of a device in three-dimensional format for implementing the inventive method;
- на фиг.5 изображен дозатор-контейнер в трехмерном формате.- figure 5 shows the dispenser container in a three-dimensional format.
Заявленный способ изготовления изделий из композиционных порошкообразных материалов осуществляется следующим образом.The claimed method of manufacturing products from composite powder materials is as follows.
В начале технологического процесса изготовления изделия посредством заданной программы создается трехмерная компьютерная модель изделия (далее - 3D-модель), разделенная на множество поперечных сечений. Каждое из указанных поперечных сечений соответствует (идентично) функциональному слою изделия в конкретном его сечении, т.е. устанавливаются границы участков на технологической платформе 1, на которые будет наноситься порошкообразный материал 2.At the beginning of the manufacturing process of the product using the specified program creates a three-dimensional computer model of the product (hereinafter - 3D model), divided into many cross sections. Each of these cross sections corresponds (identically) to the functional layer of the product in its specific section, i.e. the boundaries of the sites on the
Достигается это процессом следующих взаимосвязанных действий.This is achieved by the process of the following interconnected actions.
Технологическая платформа 1, которую выполняют с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, смещают вниз относительно базовой поверхности 3 основания 4 на расстояние, равное толщине наносимого слоя порошкообразного материала 2 в пределах нескольких десятков микрон. Затем порошкообразный материал 2 наносят тонким слоем на соответствующие вышеуказанные участки рабочей поверхности 5 технологической платформы 1. Распределение порошкообразного материала 2 осуществляют дозатором-контейнером 6, который выполняют в виде комплекта ячеек 7 с выходными отверстиями 8, диаметр которых выбирают из условия, исключающего выпадение гранул порошкообразного материала 2 из ячеек 7 за счет сил статического (сухого) трения. Экспериментальным путем установлено, что диаметр "D" выходного отверстия 8 в ячейках 7 дозатора-контейнера 6 необходимо выполнять исходя из следующей зависимости D=(3-10)×d, где d - диаметр гранул порошкообразного материала 2, что подтверждается примерами, представленными в таблице.
Дозировку порошкообразного материала 2 проводят посредством вибрационного воздействия в вертикальном направлении на каждую из ячеек 7 дозатора-контейнера 6 с регламентированной частотой, за счет вибрационного воздействия на порошкообразный материал 2, например пьезокристаллов 9, создавая при этом в зоне выходного отверстия 8 виброкипящий слой порошкообразного материала 2. Вибрационное воздействие в пьезокристаллах 9 проводят в момент, когда соответствующая ячейка 7 дозатора-контейнера 6 расположена над соответствующим участком рабочей поверхности 5 технологической платформы 1. Т.е. происходит процесс дозированной подачи порошкообразного материала 2. Далее дозатор-контейнер 6 перемещают в свое первоначальное положение, и средство уплотнения порошкообразного материала 2 в виде ролика 10 перемещают по базовой поверхности 3, осуществляя при этом прессование порошкообразного материала 2 (с небольшим усилием для увеличения однородности слоя порошкообразного материала 2 и уменьшения его пористости).The dosage of the powdered
Далее лазер 11 в соответствии со сформированной по компьютерной модели траекторией движения перемещают в заданное положение, и он осуществляет плавление порошкообразного материала 2 на соответствующих участках рабочей поверхности 5, формируя при этом функциональный слой 12 изделия заданной толщины. В этих зонах порошкообразный материал 2 плавится и затвердевает. После формирования первого функционального слоя 12 изделия технологическую платформу 1 смещают вниз на расстояние, соответствующее толщине следующего функционального слоя 12 изделия, и соответствующим образом процесс повторяется. Таким образом, из сплавленных функциональных слоев 12 порошкообразного материала 2 формируется изделие в целом.Next, the laser 11 in accordance with the generated by the computer model of the trajectory of movement is moved to a predetermined position, and it melts the
Для создания композиционных объектов из различных порошкообразных материалов 2 дозаторы-контейнеры 6 объединяют в систему 13 дозирования порошкообразного материала, которая содержит необходимое количество, заданное составом изделия, дозаторов-контейнеров 6.To create composite objects from
Примеры реализации способа.Examples of the method.
Заявленный способ использовался при изготовлении изделия в форме параллелепипеда размерами 15×20×→10 мм из медного порошкообразного материала 2 марки ПМС-1 и полимер - песчаной смеси (15% полимера, остальное - кварцевый песок). Средний размер гранул медного порошкообразного материала 2 и песка - около 100 мкм. В крайние ячейки 7 дозатора-контейнера 6 засыпался медный порошкообразный материал 2, а в центральную секцию - песок с полимерной связкой. Порошкообразные материалы 2 наносились в состоянии свободной насыпки на рабочую поверхность 5 технологической платформы 1 последовательными слоями. Толщина наносимых функциональных слоев 12 составляла около 200 мкм. Частота вибрации в пьезокристаллах 9-0,2 кГц.The claimed method was used in the manufacture of a product in the form of a parallelepiped with dimensions of 15 × 20 × → 10 mm from
Порядок нанесения функциональных слоев 12 следующий: пять слоев только медного порошкообразного материала 2, сорок слоев, состоящих из двух порошкообразных материалов 2 так, что песок образовал прямоугольник 7×12 мм, в окружении медного порошкообразного материала 2, затем снова пять слоев медного порошкообразного материала 2. Каждый слой облучался вертикально направленным относительно рабочей поверхности 5 технологической платформы 1 параллельным лучом непрерывного Nd:YAG лазера 11 (длина волны 1,06 мкм). Скорость перемещения луча 5 мм/с, диаметр луча 5 мм, мощность излучения 100 Вт.The procedure for applying the
При использовании заявленного способа было сформировано монолитное изделие, имеющее медную оболочку, внутри которой находится полимерно-песчаная смесь, играющая роль наполнителя.When using the inventive method, a monolithic product was formed having a copper shell, inside of which there is a polymer-sand mixture playing the role of a filler.
Так же заявленный способ использовался для изготовления изделия в форме параллелепипеда размерами 5×20×10 мм из порошкообразного материала никелевого сплава, порошкообразных материалов марки ПГ10Н01 и порошкообразного материала железа марки ПЖ. Средний размер частиц - 160 мкм.Also, the claimed method was used for the manufacture of a parallelepiped-shaped product with dimensions of 5 × 20 × 10 mm from powdered nickel alloy material, powdered materials of grade ПГ10Н01, and powdered material of iron of grade ПЖ. The average particle size is 160 microns.
В наружные ячейки 7 дозатора-контейнера 6 засыпался порошкообразный материал 2 никеля, а в центральную секцию - железа. Порошкообразные материалы 2 наносились на технологическую платформу 1 таким образом, чтобы граница между насыпанными порошкообразными материалами 2 представляла собой прямую линию и делила зону плавления пополам. Частота вибрации в пьезокристаллах 9-0,4 кГц. Каждый слой облучался вертикально направленным относительно технологической платформы 1 параллельным лучом непрерывного Nd:YAG лазера 11 (длина волны излучения 1,06 мкм). Скорость перемещения луча 5 мм/с, диаметр луча 5 мм, мощность излучения 100 Вт.Powdered
В результате плавления было сформировано изделие в виде биметаллической полосы.As a result of melting, a product was formed in the form of a bimetallic strip.
Таким образом, заявленная совокупность признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет расширить технологические возможности предложенного способа по сравнению с известным способом за счет обеспечения возможности подачи в заданную область плавления порошковых материалов различных сортамента и фракции, что в итоге позволяет изготавливать композиционные изделия сложной конфигурации из различных порошкообразных материалов.Thus, the claimed combination of features set forth in the claims, allows to expand the technological capabilities of the proposed method compared to the known method by providing the ability to supply to the specified melting region powder materials of various assortment and fractions, which ultimately allows to produce composite products of complex configuration from various powdered materials.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary attributes unknown at the priority date from the prior art sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для получения материальных объектов из порошкообразных материалов лазерным плавлением и может быть использован для получения композиционных изделий сложной конфигурации из различных видов порошкообразных материалов, в частности монолитное изделие, имеющее медную оболочку, внутри которой находится полимерно-песчаная смесь, играющая роль наполнителя и изделие в виде биметаллической полосы;- the object embodying the claimed technical solution, in its implementation is intended to obtain material objects from powder materials by laser melting and can be used to obtain composite products of complex configuration from various types of powder materials, in particular a monolithic product having a copper shell inside which is polymer - sand mixture, playing the role of a filler and a product in the form of a bimetallic strip;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the independent clause of the formula below, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of the patentability conditions of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122496/02A RU2491151C1 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Method of producing articles from composite powders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122496/02A RU2491151C1 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Method of producing articles from composite powders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2491151C1 true RU2491151C1 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=49163761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012122496/02A RU2491151C1 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Method of producing articles from composite powders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2491151C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614291C2 (en) * | 2014-11-19 | 2017-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" | Method of making 3-d products and apparatus for realising said method |
CN111299579A (en) * | 2020-03-09 | 2020-06-19 | 深圳市晶莱新材料科技有限公司 | Method for improving internal quality of SLM metal printing product |
RU2758696C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-11-01 | Алексей Владимирович Мишуков | Method for manufacturing bimetallic parts of a steel-bronze system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5957006A (en) * | 1994-03-16 | 1999-09-28 | Baker Hughes Incorporated | Fabrication method for rotary bits and bit components |
EP1700686A2 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-13 | 3D Systems, Inc. | Laser sintering powder recycle system |
RU2305024C2 (en) * | 2005-07-11 | 2007-08-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Темп" | Method for producing blanks of powder mixture on base of tungsten, apparatus for performing the same and feeder to it |
RU2401180C2 (en) * | 2008-08-15 | 2010-10-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Method of producing gradient materials from powders and device to this end |
-
2012
- 2012-05-31 RU RU2012122496/02A patent/RU2491151C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5957006A (en) * | 1994-03-16 | 1999-09-28 | Baker Hughes Incorporated | Fabrication method for rotary bits and bit components |
EP1700686A2 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-13 | 3D Systems, Inc. | Laser sintering powder recycle system |
RU2305024C2 (en) * | 2005-07-11 | 2007-08-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Темп" | Method for producing blanks of powder mixture on base of tungsten, apparatus for performing the same and feeder to it |
RU2401180C2 (en) * | 2008-08-15 | 2010-10-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Method of producing gradient materials from powders and device to this end |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614291C2 (en) * | 2014-11-19 | 2017-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" | Method of making 3-d products and apparatus for realising said method |
CN111299579A (en) * | 2020-03-09 | 2020-06-19 | 深圳市晶莱新材料科技有限公司 | Method for improving internal quality of SLM metal printing product |
RU2758696C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-11-01 | Алексей Владимирович Мишуков | Method for manufacturing bimetallic parts of a steel-bronze system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11155071B2 (en) | Methods and keyway supports for additive manufacturing | |
JP6427844B2 (en) | Machine and method for powder-based additive manufacturing | |
JP5740716B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional structure | |
JP7156948B2 (en) | An economical method for manufacturing metal parts | |
US10357828B2 (en) | Methods and leading edge supports for additive manufacturing | |
CN110167696B (en) | Method and apparatus for continuously refreshing recoater blades for additive manufacturing | |
Chatterjee et al. | An experimental design approach to selective laser sintering of low carbon steel | |
US10780636B2 (en) | Recoating unit, recoating method, device and method for additive manufacturing of a three-dimensional object | |
JP4742148B2 (en) | Apparatus and method for producing a three-dimensional object in a layer direction from a powdery forming material | |
WO2016031279A1 (en) | Powder for layer-by-layer additive manufacturing, and process for producing object by layer-by-layer additive manufacturing | |
Bineli et al. | Direct metal laser sintering (DMLS): Technology for design and construction of microreactors | |
EP2875928B1 (en) | Method of manufacturing a mould tool | |
RU2491151C1 (en) | Method of producing articles from composite powders | |
CN106903878A (en) | Three-dimensional moulding device and 3-dimensional object formation | |
CN107810072B (en) | Method and device for additive manufacturing of components | |
KR102003217B1 (en) | Three-dimensional object | |
JP7401242B2 (en) | powder material | |
RU2491152C1 (en) | Method of producing articles from composite powders | |
RU128533U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCTION OF PRODUCTS FROM COMPOSITE POWDERED MATERIALS | |
EP3210762B1 (en) | Additive layer manufacturing | |
RU2491153C1 (en) | Method of producing articles from composite powders | |
US10702919B2 (en) | Method for manufacturing alloy molded product | |
KR102023027B1 (en) | Method and apparatus of producing a metal powder sheet used in additive manufacturing of metallic products | |
RU124608U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING PRODUCTS FROM POWDERED MATERIALS | |
EP3820674B1 (en) | Production method with molten filaments on a powder bed |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180601 |