Способ изготовления трехмерных изделий из порошковых материалов

 

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано для получения трехмерных сложнофасонных изделий из порошковых материалов. Способ включает послойное нанесение порошка на подложку, послойное избирательное спекание под действием концентрированного потока энергии части порошка, прилегающей к поверхности изделия, согласно системе плоскостей, секущих изделие в направлении, параллельном формирующим его слоям, и последующее объемное спекание полученной заготовки в виде оболочки с находящимся в ее полости порошком в печи.

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано для получения трехмерных сложнофасонных изделий из порошковых материалов.

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.

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.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности изготовления изделий.

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.

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.

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.

Пример (сравнительный).

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.

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.

Формула изобретения

Способ изготовления трехмерных изделий из порошковых материалов, включающий послойное нанесение порошка на подложку и послойное избирательное спекание под действием концентрированного потока энергии согласно системе плоскостей, секущих изделие в направлении, параллельном формирующим его слоям, отличающийся тем, что послойное избирательное спекание под действием концентрированного потока энергии осуществляют на участках каждого слоя, формирующих оболочку в виде общего контура поверхности изготавливаемого изделия, а после нанесения всех слоев проводят окончательное спекание в печи.