RU2664954C2 - Способ Стрельцова усовершенствования 3D принтера, предназначенного для изготовления металлических изделий - Google Patents
Способ Стрельцова усовершенствования 3D принтера, предназначенного для изготовления металлических изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664954C2 RU2664954C2 RU2014109458A RU2014109458A RU2664954C2 RU 2664954 C2 RU2664954 C2 RU 2664954C2 RU 2014109458 A RU2014109458 A RU 2014109458A RU 2014109458 A RU2014109458 A RU 2014109458A RU 2664954 C2 RU2664954 C2 RU 2664954C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- nozzle
- electric arc
- product
- inert gas
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
- B41N3/00—Preparing for use and conserving printing surfaces
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к 3D принтерной технике, предназначенной для изготовления металлических изделий сложной формы. Заявленный способ позволяет в 3D принтере вместо лазера, имеющего низкий кпд, и металлических порошковых «чернил» использовать форсунки специальной конструкции, создающие узкую диаграмму направленности распыления металла, что вполне позволяет им по точности конкурировать с лазером. Таким образом, получаем следующие преимущества: экономию энергии, улучшение прочностных характеристик изделий, появляется вероятность изготовления объемных сложных деталей из аморфных металлических сплавов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к 3D принтерной технике, предназначенной для изготовления металлических изделий сложной формы. Прототипами заявленного изобретения являются: заявка на изобретение № 2002122072 RU и японское изобретение - патент № 4578317 JP. Заявленный способ, отличается тем, что вместо лазера, имеющего низкий КПД, в 3D принтере, предназначенном для изготовления металлических изделий, используют ультразвуковую электродуговую фокусирующую форсунку.
Для этого в атмосфере инертного газа (например, аргон) форсунку, имеющую по оси полый канал, подключают к положительному полюсу электрического источника питания, металлическую подложку будущего изделия подключают к отрицательному полюсу электрического источника питания. Возбуждают ультразвуковые колебания форсунки. Вдоль осевого канала форсунки подают предварительно расплавленный металл, который после выхода из канала форсунки разбрызгивается под действием ультразвуковых колебаний. Между форсункой и подложкой возникает электрическая дуга. В дополнение к ультразвуковому распылению также возможна организация газовой пульверизации с помощью аргона или др. инертного газа. Капли расплавленного металла в следствие термоэмиссии и потери электронов приобретают положительный заряд и летят в сторону отрицательно заряженного изделия, приобретая дополнительный разогрев в дуговом разряде. Кроме того, в сторону изделия капли расплавленного металла увлекает газовый поток, обдувающий форсунку в направлении изделия, а при необходимости и гравитационное поле Земли.
Вокруг форсунки установлена фокусирующая цилиндрическая насадка, аналогичная описанной в японском патенте № 4579317 Jp. Холодный инертный газ, вытекая из такой фокусирующей цилиндрической насадки, движется в сторону изделия и, расширяясь от тепла электродугового разряда, обжимает электродутовой разряд вместе с распыленными в нем каплями металла в пятно малого диаметра, которое перемещают по поверхности изделия, осуществляя локальное послойное наращивание металла на изделии. Применение подобной фокусирующей цилиндрической насадки обеспечивает узкую (точечную) диаграмму набрызгивания расплавленного металла, что в совокупности позволит заявленному способу конкурировать в 3D принтере с лазером при изготовлении крупногабаритных металлических изделий низкого класса точности.
Учитывая то, что указанная выше японская фирма «NAKAYAMA STEEL WORKS, LTD» успешно применяет описанный в патенте № 4579317 Jp способ фокусировки набрызгивания расплавленного металла для нанесения аморфных металлических покрытий на валы автомашин в течение нескольких лет, можно надеяться, что при использовании подобной форсунки в 3D принтере и подборе определенных технологических режимов удастся получить объемные толстые металлические 3D изделия сложной формы с аморфной структурой расположения атомов. (Как известно, металлы с аморфной структурой расположения атомов не подвержены коррозии и обладают прочностными характеристиками в несколько раз лучшими по сравнению с традиционными металлическими изделиями с кристаллической решеткой).
Общая схема ультразвуковой фокусирующей форсунки показана на фигуре № 1, где 1 - металлическое изделие сложной формы, на которое осуществляют набрызгивание очередного слоя металла; 2 - разбрызгивающая форсунка, совершающая ультразвуковые колебания; 3 - канал подачи предварительно расплавленного металла; 4 - канал подачи инертного газа, предназначенного для распыления (пульверизации) расплавленного металла; 5 - электродуговой разряд с металлическими каплями, сужающийся в пятно малого диаметра под действием расширяющегося инертного газа 6, подаваемого в цилиндрическую насадку 7, окружающую форсунку; 8 - электрический источник, создающий дуговой разряд; 9 - инертный газ, нагнетаемый в зазор между форсункой и цилиндрической насадкой, увлекающий капли разбрызганного металла в направлении изделия.
Подобная электродуговая форсунка позволит изготавливать на 3D - принтере сложные металлические изделия (возможно с аморфной структурой расположения атомов) с меньшим количеством оксидов по сравнению 3D лазерными принтерами, использующими порошковые металлические «чернила».
Таким образом, замена в 3D принтере лазера на разбрызгивающие электродуговую фокусирующую форсунки (или их совместное, поочередное использование) дает следующие преимущества:
1) экономит энергию,
2) улучшает прочностные характеристики изделий,
3) отрывает перспективу изготовления объемных сложных деталей из аморфных металлических сплавов.
Claims (1)
- Способ усовершенствования 3D принтера, предназначенного для изготовления металлических изделий, отличающийся тем, что используют ультразвуковую электродуговую фокусирующую форсунку самостоятельно либо совместно с лазером и порошковыми металлическими чернилами осуществляющую разбрызгивание предварительно расплавленного металла в атмосфере инертного газа, при этом для распыления металла форсунку подвергают ультразвуковым колебаниям и/или осуществляют распыление расплавленного металла (пульверизацию) путем продувки через форсунку инертного газа, между форсункой и изделием создают электродуговой разряд, в цилиндрическую насадку, надетую снаружи на форсунку, нагнетают холодный инертный газ, который, вытекая из насадки, увлекает за собой металлические капли в сторону изделия и, расширяясь от тепла электродугового разряда, обжимает электродуговой разряд вместе с распыленными в нем каплями металла в пятно малого диаметра, которое перемещают по поверхности изделия, осуществляя на изделии локальное послойное наращивание металла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109458A RU2664954C2 (ru) | 2014-03-11 | 2014-03-11 | Способ Стрельцова усовершенствования 3D принтера, предназначенного для изготовления металлических изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109458A RU2664954C2 (ru) | 2014-03-11 | 2014-03-11 | Способ Стрельцова усовершенствования 3D принтера, предназначенного для изготовления металлических изделий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014109458A RU2014109458A (ru) | 2015-09-20 |
RU2664954C2 true RU2664954C2 (ru) | 2018-08-23 |
Family
ID=54147503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014109458A RU2664954C2 (ru) | 2014-03-11 | 2014-03-11 | Способ Стрельцова усовершенствования 3D принтера, предназначенного для изготовления металлических изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2664954C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010022895A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nakayama Steel Works Ltd | アモルファス皮膜の形成装置および形成方法 |
JP2013247036A (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-09 | Nakayama Amorphous Co Ltd | 耐食性、導電性、成形性に優れた薄板およびその製造方法 |
JP2013245406A (ja) * | 2013-05-23 | 2013-12-09 | Nakayama Amorphous Co Ltd | 耐食性、導電性、成形性に優れた固体高分子型燃料電池用セパレータ材料およびその製造方法 |
-
2014
- 2014-03-11 RU RU2014109458A patent/RU2664954C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010022895A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Nakayama Steel Works Ltd | アモルファス皮膜の形成装置および形成方法 |
JP2013247036A (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-09 | Nakayama Amorphous Co Ltd | 耐食性、導電性、成形性に優れた薄板およびその製造方法 |
JP2013245406A (ja) * | 2013-05-23 | 2013-12-09 | Nakayama Amorphous Co Ltd | 耐食性、導電性、成形性に優れた固体高分子型燃料電池用セパレータ材料およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014109458A (ru) | 2015-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Schopphoven et al. | EHLA: Extreme High‐Speed Laser Material Deposition: Economical and effective protection against corrosion and wear | |
Lamraoui et al. | Laser surface texturing (LST) treatment before thermal spraying: A new process to improve the substrate-coating adherence | |
Miranda et al. | Rapid prototyping with high power fiber lasers | |
CN107900367B (zh) | 一种3d打印用钛及钛合金粉末的新型雾化器 | |
US10046394B2 (en) | Method for manufacturing overhanging material by pulsed, voxel-wise buildup | |
Villafuerte | Considering cold spray for additive manufacturing | |
US11865620B2 (en) | Additive manufacturing system and method | |
JP2018522136A5 (ru) | ||
US20190382315A1 (en) | Fused and crushed thermal coating powder, system for providing thermal spray coating, and associated method | |
CN102268626A (zh) | 一种金属表面改性方法 | |
CN106041068A (zh) | 制品及形成制品的方法 | |
CA3020421C (en) | Applying electric pulses through a laser induced plasma channel for use in a 3-d metal printing process | |
JP2009001891A (ja) | コールドスプレー用のノズル及びそのコールドスプレー用のノズルを用いたコールドスプレー装置 | |
JP2014530981A (ja) | ピストン | |
CN105779925A (zh) | 超音速火焰喷涂预置粉末进行激光熔覆的方法 | |
Shchitsyn et al. | Formation of 04Cr18Ni9 steel structure and properties during additive manufacturing of blanks | |
US10449625B2 (en) | Production method for magnetic inductor | |
RU2664954C2 (ru) | Способ Стрельцова усовершенствования 3D принтера, предназначенного для изготовления металлических изделий | |
CN108463571B (zh) | 用于在表面上进行涂层的热喷涂沉积的方法和设备 | |
JP6605868B2 (ja) | コールドスプレー装置およびこれを用いた被膜形成方法 | |
RU2751609C1 (ru) | Способ и устройство для получения порошков для аддитивных технологий | |
CN110184557B (zh) | 一种激光复合热喷涂系统和方法 | |
CN105220104A (zh) | 一种提高低气压等离子体喷涂沉积率的方法 | |
Candel-Ruiz et al. | Strategies for high deposition rate additive manufacturing by laser metal deposition | |
Abe et al. | Dynamic observation of formation process in laser cladding using high speed video camera |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180913 |