Устройство изготовления изделий рулонным порошковым спеканием

Изобретение относится к послойному формированию трехмерного изделия спеканием порошкового материала. Устройство содержит ленту для формирования трехмерного изделия из слоев порошкового материала, размещенную с возможностью ее перемотки из рулона (1) в рулон (2) при помощи протягивающих валиков (3) и поддерживающей ленты (4), бункер для избыточного порошкового материала (7), систему перфорации (5) ленты, систему наполнения (6) мест перфорации ленты порошковым пластиковым, керамическим или металлическим материалом изготавливаемого объекта, выполненную с возможностью использования порошкового материала из бункера для избыточного порошкового материала (7), систему очистки (8) ленты от частиц порошкового материала, не попавших в перфорации, систему сжатия (9) ленты, выполненную с возможностью уплотнения ленты с заполненными порошковым материалом местами перфорации, камеру (10) спекания рулона (2), выполненного намоткой уплотненной ленты с заполненными порошковым материалом местами перфорации, с образованием трехмерного спеченного изделия, систему управления спеканием (11) и систему отделения (12) спеченного изделия от ленты. Обеспечивается увеличение скорости формирования изделия, повышение точности изготовления и улучшение качества изделия. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Описание изобретения

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройству послойного формирования трехмерных объектов посредством спекания. Изобретение может быть использовано при изготовлении композиционных изделий с целью создания модельной оснастки для процессов литья, изделий машиностроения и приборостроения, физических моделей изделий для научных исследований, создаваемых на основе технических данных, полученных посредством САПР, автоматизированного проектирования.

Ближайшим аналогом заявленного устройства по технической сущности является устройство формирования изделия с помощью послойного синтеза деталей RU 2487779. Этот аналог содержит рабочий стол, стол для спекания, механизм подачи порошка на рабочий стол, устройство для сбора избыточного порошка и устройство для выравнивания слоев порошков, включающее каретку с ножом, перемещаемую над поверхностью рабочего стола с помощью привода. Каретка выполнена в виде корпусной детали прямоугольной формы и снабжена установленными на ее торцах Г-образными кронштейнами, размещенными в двух параллельных пазах, выполненных в рабочем столе по бокам его рабочей зоны, и корпусом разравнивающего ножа, установленным на ее передней кромке. На концах Г-образных кронштейнов размещены ползуны, установленные на направляющих, закрепленных на нижней поверхности рабочего стола, а рабочий стол снабжен устройствами защиты пазов.

Недостатками данного устройства являются сложная конструкция системы двумерного сканирования лазерного луча, мощный лазер и устройство разравнивания порошка, работающие с регулярными перерывами, низкая скорость изготовления объектов относительно других устройств послойного изготовления.

Техническим результатом изобретения является уменьшение стоимости, увеличение скорости формирования, снижение шероховатости поверхности, улучшение качества, прочности, однородности и точности изготовления изделий.

Технический результат достигается тем, что различные порошковые пластиковые, керамические, металлические материалы или комбинации порошков помещают в перфорируемую, сжимаемую, растворимую водой ленту в процессе ее сматывания в рулон, который спекается после завершения формирования всех слоев.

Устройство (Фиг. 1) для послойного формирования трехмерного изделия спеканием порошкового материала содержит рулон ленты (1), перематываемый в рулон (2) с помощью протягивающих валиков (3) и поддерживающей ленты (4). Устройство снабжено системами: перфорации ленты (5) с помощью разбрызгивания жидкости из неподвижной матрицы сопел по всей ширине ленты в тех местах, где необходимо разместить порошок изготавливаемого объекта, наполнения ленты (6) порошком, очистки от избыточного порошка в модуле перемещения частиц порошка с поверхности ленты (8) и ее сжатия (9). Устройство оборудовано бункером избыточного порошка (7), камерой спекания рулона объекта (10), механизмами поддержки режимов спекания (11) и отделения спеченного объекта от ленты (12).

Работа устройства заключается в следующем. Лента перематывается из рулона (1) в рулон (2) с помощью протягивающих валиков (3) и поддерживающей ленты (4). В процессе перемотки ленты она перфорируется системой перфорации (5) в тех местах, где необходимо разместить порошковый пластиковый, керамический или металлический материал изготавливаемого объекта или поддерживающий порошок NaCl. Точность перфорации обеспечивается возможностью нагревания ленты, механизмом контроля и корректировки перфорации. Далее порошок из бункера (6) заполняет перфорированные места ленты. Избыточные частицы порошка, не попавшие в перфорации, удаляются с поверхности ленты в бункер избыточного порошка (7) с помощью системы очистки в модуле перемещения частиц порошка (8). После удаления избыточного порошка обеспечивается его повторное использование. В случае необходимости изготовления объекта из разных порошков в устройство добавляются соответствующие системы перфорации, очистки, наполнения и бункер избыточных частиц для каждого порошка. Затем заполненная лента уплотняется системой сжатия ленты (9). При завершении формирования всех слоев намотанный рулон с порошком или порошками спекается в камере спекания (10) в условиях, определяемых необходимыми свойствами изготавливаемого объекта и регулируемых системой режима спекания (11). После спекания механизм очистки (12) отделяет спеченный объект от ленты, например, механически, с помощью ее растворения водой или потоками воздуха.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет достичь технического результата, которым является увеличение скорости и повышение точности изготовления, снижение стоимости и улучшение качества создаваемых изделий со сложной структурой по геометрической или математической модели.

1. Устройство для послойного формирования трехмерного изделия спеканием порошкового материала, содержащее бункер для избыточного порошкового материала (7), отличающееся тем, что оно содержит ленту для формирования трехмерного изделия из слоев порошкового материала, размещенную с возможностью ее перемотки из рулона (1) в рулон (2) при помощи протягивающих валиков (3) и поддерживающей ленты (4), систему перфорации (5) ленты, систему наполнения (6) мест перфорации ленты порошковым пластиковым, керамическим или металлическим материалом изготавливаемого объекта, выполненную с возможностью использования порошкового материала из бункера для избыточного порошкового материала (7), систему очистки (8) ленты от частиц порошкового материала, не попавших в перфорации, систему сжатия (9) ленты, выполненную с возможностью уплотнения ленты с заполненными порошковым материалом местами перфорации, камеру (10) спекания рулона (2), выполненного намоткой уплотненной ленты с заполненными порошковым материалом местами перфорации, с образованием трехмерного спеченного изделия, систему управления спеканием (11) и систему отделения (12) спеченного изделия от ленты.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система сжатия ленты выполнена с обеспечением уплотнения ленты путем протягивания ее между валиками.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система перфорации (5) содержит механизм контроля точности перфорации.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система перфорации (5) ленты выполнена с возможностью нагрева ленты.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система отделения (12) спеченного изделия от ленты выполнена с возможностью обеспечения отделения ленты механически или с помощью ее растворения водой или потоками воздуха.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система перфорации (5) ленты выполнена с возможностью перфорирования ленты с помощью разбрызгивания жидкости из матрицы сопел.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что матрица сопел неподвижна и выполнена с возможностью разбрызгивания жидкости по всей ширине ленты.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что система перфорации (5) ленты выполнена с возможностью контроля и корректировки точности перфорирования.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к трехмерной печати и может быть использовано для создания объемных изделий. Способ трехмерной печати объемного изделия из металлического порошкообразного материала, включающий прессование порошкообразного металлического материала рабочей поверхностью электрода с последующей подачей тока, разогревающего порошкообразный материал и приваривающего его к формируемому объемному изделию.

Изобретение относится к изготовлению комбинированного изделия из твердого сплава и стали типа шип. Получают твердосплавную заготовку из порошка твердого сплава холодным прессованием в закрытой пресс-форме, проводят предварительную термообработку полученной твердосплавной заготовки спеканием при 950-1100°С в среде водорода, затем размещают твердосплавную заготовку в нижней стальной полуформе для горячего прессования с обеспечением выступания твердосплавной заготовки над поверхностью стальной полуформы, выступающую над поверхностью стальной полуформы часть твердосплавной заготовки покрывают слоем от 5 до 15 мкм суспензии, содержащей технический углерод, сушат полученное покрытие в течение 4-10 секунд водородным факелом, затем ведут горячее прессование твердосплавной заготовки при давлении 0,1-3,0 МПа, скорости нагрева от 150 до 160°С/мин, напряжении источника питания от 5 до 8 В и максимальном импульсном токе от 3 до 8 кА.

Группа изобретений относится к порошковой металлургии. Порошковая композиция на основе железа для получения спеченной детали инжекционным формованием имеет средний размер частиц 20-60 мкм и содержит 0,3-1,6 мас.% Мо, 0,1-0,6 мас.% Р, необязательно до макс.

Изобретение относится к области износостойких композиционных спеченных материалов, применяемых для изготовления вооружения бурового инструмента и опорно-центрирующих устройств, полученных методами порошковой металлургии, в частности устройств для калибровки ствола скважин.
Изобретение относится к получению высокоплотного порошкового хромсодержащего материала на основе железа. Готовят шихту на основе распыленного порошка хромомолибденовой стали с добавкой углерода.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к композиционным материалам (КМ) на основе сплавов оловянных баббитов и способам их получения, и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения узлов трения в транспорте, турбиностроении, судостроении.

Группа изобретений относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитным (магнитотвердым) материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов и к изделиям, выполненным из таких материалов, и может быть использована в авиационной промышленности.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ изготовления наноразмерного твердого сплава включает приготовление смеси из наноразмерных порошков карбида вольфрама и кобальта, прессование ее в стальной пресс-форме и спекание в вакууме.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения спеченного пористого вольфрамового каркаса включает смешение порошка вольфрама с порошковой активирующей добавкой, состоящей из порошков никеля и железа, прессование и спекание.
Изобретение относится к изготовлению электротехнических изделий из композиционного материала. Электротехническое изделие изготовлено из токопроводящего композиционного материала формованием методом холодного прессования, при этом токопроводящий композиционный материал содержит 40÷55 мас.% порошка естественного графита, 30÷15 мас.% связующего на основе новолачной смолы, 30 мас.% медного порошка и дополнительно поливинилацетат в качестве пластификатора в количестве 9÷35 мас.% от суммарной массы порошкообразных компонентов.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитотвердому материалу, содержащему железо, кобальт, бор, диспрозий, медь. При этом материал дополнительно содержит цирконий. Химический состав магнитного материала соответствует формуле, ат. доли: (Pr1-x1Dyx1)12-15(Fe1-y1Coy1)ост.(ZrzCu1-z)y2B6-7, где x1=0,44-0,48; y1=0,30-0,36; y2=1,0-2,0; z=0,005-0,05. Также предложено изделие из магнитотвердого материала. Техническим результатом изобретения является увеличение остаточной индукции материала при сохранении значения температурного коэффициента индукции. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к получению порошковых магнитотвердых сплавов. Способ получения порошкового магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В системы железо-хром-кобальт включает приготовление шихты из порошков железа, хрома, кобальта, молибдена и вольфрама, формование полученной шихты, спекание, термообработку и термомагнитную обработку. Причем после спекания до термообработки проводят горячую пластическую деформацию с вытяжкой не менее 1,1. Термомагнитную обработку проводят в температурном интервале 650-600°С. Обеспечивается снижение температуры спекания сплава и повышение магнитных гистерезисных свойств слава при сохранении высоких значений коэрцитивной силы. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к изготовлению изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь. Способ включает приготовление вольфрамовой шихты, прессование заготовок, спекание заготовок с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком, пропитку заготовки медью и ее охлаждение. Пропитанную заготовку охлаждают от температуры пропитки до температуры кристаллизации меди, при этом в пропитанной заготовке создают градиент температуры, направленный к области расположения избытка меди от противоположной стороны заготовки с обеспечением остывания заготовки со стороны, противоположной указанной области. Обеспечивается получение изделий с плотностью до 99,6-100% теоретической и с отсутствием анизотропии свойств. 2 пр.

Группа изобретений относится к получению анода для электролитических конденсаторов. Способ включает следующие стадии: a) прессование танталового порошка вокруг танталовой проволоки, или танталовой ленты, или танталового листа для образования прессованного изделия, b) спекание прессованного изделия для образования пористого спеченного изделия, c) охлаждение спеченного изделия, d) обработка пористого спеченного изделия одним или несколькими газообразными или жидкими окислителями и e) анодное окисление обработанного спеченного изделия в электролите для формирования диэлектрического слоя. Упомянутые один или несколько газообразных или жидких окислителей выбраны из группы, состоящей из сухого кислорода, озона, пероксидов, перборатов, перкарбонатов, перйодатов, перманганатов и перкислот. При использовании сухого кислорода в качестве окислителя обработку на стадии d) проводят при температурах выше 60°С. Обеспечивается получение танталовых анодов для электролитических конденсаторов с высоким и сохраняющимся длительное время пределом прочности проволоки на изгиб. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 19 пр.
Группа изобретений относится к получению цементированного карбида, который может быть использован для изготовления режущего инструмента. Способ включает стадии формирования шлама, содержащего жидкость для измельчения, порошки связующих металлов, первую порошковую фракцию и вторую порошковую фракцию, измельчение, сушку, прессование и спекание шлама. Первая порошковая фракция, полученная из лома рециркулированного цементированного карбида с использованием процесса извлечения Zn, включает такие элементы, как W, С, Со, и по меньшей мере один или более таких элементов, как Та, Ti, Nb, Cr, Zr, Hf и Mo. Вторая порошковая фракция включает первичное сырье из WC. При этом первую порошковую фракцию подвергают стадии предварительного измельчения до стадии формирования шлама для получения среднего размера зерен, составляющего от 0,2 до 1,5 мкм. Обеспечивается получение цементированного карбида, включающего мелкозернистую гамма-фазу. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 табл., 6 пр.

Изобретение относится к изготовлению пористых изделий из псевдосплавов на основе вольфрама. Способ включает приготовление порошкообразной шихты, содержащей 95 мас.% вольфрама, остальное - никель и железо в соотношении 7:3, введение в шихту порообразователя, прессование шихты с получением заготовки, удаление порообразователя из заготовки и спекание. В качестве вольфрамового порошка используют порошок со средним размером частиц по Фишеру 1,3-1,7 мкм, а в качестве порообразователя - углекислый аммоний. Спекание проводят при температуре 1170-1210°С в течение 0,5-1,0 часа в вакууме при давлении не более 0,065 Па (5×10-4 мм рт.ст). Обеспечивается повышение качества изделий, увеличение прочности изделий, а также ликвидация трещинообразования при изготовлении крупногабаритных пористых изделий с пористостью 55-56%, плотностью 7,75-8,05 г/см3 и пределом прочности при сжатии 600-760 Н/мм2. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к изготовлению изделий на основе псевдосплавов молибден-медь. Способ включает приготовление молибденовой шихты, прессование заготовки, спекание заготовки с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком, пропитку заготовки медью и ее охлаждение. Пропитанную заготовку охлаждают от температуры пропитки до температуры кристаллизации меди, при этом в пропитанной заготовке создают градиент температуры, направленный к области расположения избытка меди от противоположной стороны заготовки с обеспечением остывания заготовки со стороны, противоположной указанной области избытка меди. Обеспечивается увеличение относительной плотности изделий и отсутствие анизотропии физических свойств. 2 пр.

Изобретение относится к получению композиционного материала Al2O3 - А1. Способ включает гранулирование алюминиевого порошка, состоящего из частиц пластинчатой формы со стеариновым покрытием, прессование заготовки из гранулированного порошка и ее спекание. Гранулирование проводят путем термообработки порошка на воздухе при температуре 375-380°С в течение 3-5 ч и его последующей термообработки в вакууме при температуре 620-650°С в течение 1-2 ч, прессование заготовки проводят под давлением 500-1000 МПа, а спекание заготовки проводят при температуре 570-600°С в течение 1-2 ч. Обеспечивается увеличение относительной плотности и удельной эффективной работы разрушения композиционного материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению таблетированной титановой лигатуры, и может быть использовано в ракетостроительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности, в которых используются высоколегированные литейные и деформируемые алюминиевые сплавы. Способ включает смешивание порошков активных металлов и их прессование. В качестве порошков активных металлов используют титановые порошки гранулометрического состава от 0,25 до 0,50 мм в количестве от 25 до 35% и от 1,5 до 2,0 мм в количестве от 45 до 50%, их смешивание совместно с порошком легкоплавкого флюса в количестве не менее 18% и мелассой, а прессование смеси осуществляют при давлении от 250 до 300 кг/см2 с получением брикета в виде таблетки с ее последующим отжигом при температуре от 80 до 100°С в течение от 60 до 90 мин. Изобретение позволяет получить пористые и высокопрочные таблетки, которые полностью растворяются при обычных рабочих температурах расплава, с высокой скоростью растворения легирующего элемента и низкими энергетическими затратами при легировании. 3 пр.

Изобретение относится к электроимпульсной консолидации порошков твердых сплавов. Проводят спекание изделий из порошков твердых сплавов группы WC-Co путем электроимпульсного прессования при давлении 50-500 МПа, плотности импульса тока 50-500 кА/см2 и длительности импульса тока не более 10-3с с последующим охлаждением. В процессе охлаждения по достижении изделием температуры Кюри кобальта его подвергают магнитно-импульсной обработке напряженностью поля 400-2000 кА/м в течение не менее 0,01 с. Обеспечивается повышение качества изделий за счет снижения структурной неоднородности и свободной энергии материала изделия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к послойному формированию трехмерного изделия спеканием порошкового материала. Устройство содержит ленту для формирования трехмерного изделия из слоев порошкового материала, размещенную с возможностью ее перемотки из рулона в рулон при помощи протягивающих валиков и поддерживающей ленты, бункер для избыточного порошкового материала, систему перфорации ленты, систему наполнения мест перфорации ленты порошковым пластиковым, керамическим или металлическим материалом изготавливаемого объекта, выполненную с возможностью использования порошкового материала из бункера для избыточного порошкового материала, систему очистки ленты от частиц порошкового материала, не попавших в перфорации, систему сжатия ленты, выполненную с возможностью уплотнения ленты с заполненными порошковым материалом местами перфорации, камеру спекания рулона, выполненного намоткой уплотненной ленты с заполненными порошковым материалом местами перфорации, с образованием трехмерного спеченного изделия, систему управления спеканием и систему отделения спеченного изделия от ленты. Обеспечивается увеличение скорости формирования изделия, повышение точности изготовления и улучшение качества изделия. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх