Устройство лазерного спекания изделий из сферических порошковых материалов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СФЕРИЧЕСКИХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Чивель Юрий Александрович Затягин Дмитрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство лазерного спекания изделий из сферических порошковых материалов, содержащее импульсно-периодический лазер, оптически связанный с фокусирующей системой, содержащей поворотные зеркала и фокусирующий объектив, систему сканирования сфокусированного в пятно лазерного излучения, а также систему подачи порошкового материала, управляющий компьютер, видеокамеру, оптически связанную посредством фокусирующей системы с поверхностью порошкового материала в области пятна фокусировки и электрически связанную с управляющим компьютером, лазером и системой сканирования, отличающееся тем, что поворотное зеркало, стоящее перед фокусирующим объективом и находящееся в системе его координат, выполнено с возможностью программного поворота относительно двух взаимно перпендикулярных осей для совмещения центра пятна фокусировки при каждом импульсе лазера с центром промежутка между тремя соседними частицами порошкового материала на основании принятого видеокамерой изображения.(56) 1. Баев С.Г., Бессмельцев В.П., Крылов В.М. и др. Разработка прототипа рабочей станции для изготовления трехмерных моделей методами послойного лазерного спекания и/или абляции // Оптическая техника. - 1. - С. 15-17. 2. Гуреев Д.М., Петров А.Л., Шишковский И.В. Селективное лазерное спекание биметаллических порошковых композиций // Физика и химия обработки материалов. -6. 1997. - С. 92-96. Данная полезная модель относится к области лазерной обработки материалов и может быть использована при спекании изделий из порошков крупных фракций различных материалов лазерным излучением и в лазерной стереолитографии с применением порошковых материалов. Известно устройство для спекания изделий из порошковых материалов методом послойного лазерного спекания 1, содержащее непрерывный лазер, оптически связанный с фокусирующей системой, систему сканирования луча, систему порошковой засыпки,управляющий компьютер. Недостатком данного устройства является непрерывный режим сканирования для полного проплавления слоев порошка, что требует значительных затрат энергии, не обеспечивает заданной пористости, ограничивает размер применяемых порошков, снижает КПД процесса. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для лазерного спекания изделий из порошковых материалов 2, содержащее импульсно-периодический лазер, оптически связанный с фокусирующей системой, систему сканирования луча, систему порошковой засыпки, управляющий компьютер. Недостатком данного устройства является непрерывный режим сканирования с перекрытием пятен фокусировки для полного проплавления слоев порошка, что требует значительных затрат энергии, не обеспечивает заданной пористости, ограничивает размер применяемых порошков, снижает КПД процесса. Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение внутрислойного и межслойного спекания сферических порошков, при минимальных нарушениях геометрии порошковых частиц, сохранении исходной степени пористости засыпки, обеспечивающего возможность ее регулировки при высоком качестве изделия и высоком КПД процесса спекания. Для решения поставленной задачи предложено устройство лазерного спекания изделий из сферических порошковых материалов, содержащее импульсно-периодический лазер, оптически связанный с системой фокусировки, систему сканирования сфокусированного в пятно лазерного излучения, а также систему подачи порошкового материала,управляющий компьютер, видеокамеру, оптически связанную посредством системы фокусировки с поверхностью порошкового материала в области пятна фокусировки и электрически связанную с управляющим компьютером, лазером и системой сканирования. Новым по мнению авторов является то, что поворотное зеркало, стоящее перед фокусирующим объективом и находящееся в системе его координат, выполнено с возможностью программного поворота относительно двух взаимноперпендикулярных осей для совмещения центра пятна фокусировки при каждом импульсе лазера с центром промежутка между тремя соседними частицами порошкового материала на основании принятого видеокамерой изображения. Предлагаемое устройство изображено на фигуре. Устройство содержит импульсно-периодический лазер 1, систему фокусировки излучения, состоящую из поворотного зеркала 2 и фокусирующего объектива 3, систему сканирования луча лазера 4, систему порошковой засыпки 5, видеокамеру 6 с объективом 7,управляющий компьютер 8. Устройство работает следующим образом. Пучок лазерного 2 36902007.06.30 излучения посредством поворотного зеркала 2 и фокусирующего объектива 3 фокусируют на поверхность порошковой засыпки 9 в пятно диаметром . Диаметр пятна фокусировкивыбирается равным или меньше диаметра частиц порошка и зависит от распределения плотности мощности лазерного излучения по площади сечения пятна. Управляющий компьютер посредством системы сканирования 4 перемещает систему фокусировки в горизонтальной плоскости программно по двум координатам, обуславливая движение пятна фокусировки по поверхности порошковой засыпки. На видеокамеру с помощью объектива системы фокусировки 3 и объектива 7 передается увеличенное изображение поверхности порошковой засыпки 9 в области пятна фокусировки. Изображение обрабатывается и сигнальная информация поступает на управляющий компьютер. Движение системы сканирования осуществляется по заранее разработанной программе. В процессе движения с помощью видеокамеры определяются области воздействия излучения и с помощью шаговых двигателей осуществляется поворот зеркала 2 относительно двух взаимноперпендикулярных осей и совмещение пятна фокусировки с этими областями. Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает направленное воздействие лазерного излучения и спекание изделий с заданной степенью пористости при высоком КПД процесса и высоком качестве изделия. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3