Устройство для получения градиентных материалов из порошков

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАДИЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПОРОШКОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Чивель Юрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для получения градиентных материалов из порошков, содержащее рабочую камеру, лазер, оптически связанный с системой сканирования и фокусировки луча,рабочий бункер с поршнем, перемещающим слой порошка и изделие в вертикальном направлении, бункер-питатель, каретку засыпки и укладки порошка, отличающееся тем,что каретка засыпки и укладки порошка дополнительно снабжена роллером прикатки, а также дополнительным роллером для очистки изделия с возможностью его вертикального перемещения, кроме того, установлен роллер очистки, перемещающийся перпендикулярно направлению движения каретки засыпки и укладки порошка, а по периметру входного окна рабочей камеры дополнительно установлены газоразрядные лампы с отражателями для нагрева поверхности порошка общей мощностью не менее 5 кВт.(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..,..2007.- , 2007.- . 491-501. 54312009.08.30 Полезная модель относится к области лазерной обработки материалов и может быть использована при получении градиентных материалов из порошков лазерным излучением и в лазерной стереолитографии с применением порошковых материалов. Известно устройство для послойного лазерного спекания изделий из порошковых материалов 1, содержащее рабочую камеру, лазер, оптически связанный с фокусирующей системой и системой сканирования луча, рабочий бункер, поршень, перемещающий слой порошка и изделие, бункер - питатель, роллер засыпки и укладки порошка. С помощью данного устройства невозможно получить спеченные области из различных порошков, лежащие в одной горизонтальной плоскости. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является представленное в 2 устройство для послойного спекания изделий из порошковых материалов,содержащее рабочую камеру, лазер с системой сканирования и фокусировки луча, рабочий бункер, заполненный порошком, поршень, перемещающий слой порошка и изделие,бункер - питатель, каретку засыпки и укладки порошка. Используя данное устройство, невозможно получить изделия или покрытия, имеющие спеченные области из различных порошков, лежащие в одной горизонтальной плоскости в одном слое. Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства для получения градиентных материалов, которое позволит реализовать способ получения градиентных материалов и получить спеченные области из различных порошков, лежащие в одной горизонтальной плоскости - в одном слое. Для решения поставленной задачи предлагается устройство для получения градиентных материалов из порошков, содержащее рабочую камеру, лазер, оптически связанный с системой сканирования и фокусировки луча, рабочий бункер с поршнем, перемещающим слой порошка и изделие в вертикальном направлении, бункер-питатель, каретку засыпки и укладки порошка. Каретка засыпки и укладки порошка дополнительно снабжена роллером прикатки, а также дополнительным роллером для очистки изделия с возможностью его вертикального перемещения. Кроме того, установлен роллер очистки, перемещающийся перпендикулярно направлению движения каретки засыпки и укладки порошка, а по периметру входного окна рабочей камеры дополнительно установлены газоразрядные лампы с отражателями для нагрева поверхности порошка общей мощностью не ниже 5 кВт. Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1, 2), где 1 - лазер с системой сканирования и фокусировки луча 2 - газоразрядные лампы с отражателями 3 - рабочая камера с дверцей 13 4 - роллер очистки на каретке 5 6 - бункер сбора порошка с контейнерами 7 8 - система напуска газа 9 - вакуумный насос 10 - бункер-питатель 11 - каретка засыпки и укладки порошка 12 - рабочий бункер с поршнем, на котором закреплено спекаемое изделие 14 - бункер сбора порошка 15 - входное окно рабочей камеры 16 - роллер очистки 17 - роллер прикатки. Устройство для получения градиентных материалов из порошков работает следующим образом. На поршне рабочего бункера 12, находящегося в некотором исходном положении после селективного спекания предыдущего слоя из порошка А, закреплено изделие. Перед нанесением слоя порошка Б поршень рабочего бункера 12 поднимается на высоту спекаемого слоя и с помощью роллера очистки 4, движущегося перпендикулярно движению каретки засыпки и укладки порошка 11, производится удаление предыдущего слоя А. Каретка засыпки и укладки порошка 11 заполняется из одного из бункеров питателей порошком Б. Поршень рабочего бункера 12 опускают на высоту спекаемого слоя и наносят с помощью каретки засыпки и укладки порошка 11 слой порошка Б. Укладка производится двумя ножами каретки засыпки и укладки порошка 11. На обратном ходу каретки засыпки и укладки порошка 11 слой уплотняется роллером прикатки 17 каретки засыпки и укладки порошка 11. Затем проводится селективное спекание слоя из порошка Б. 2 54312009.08.30 Роллер очистки 16 на каретке засыпки и укладки порошка 11, имеющий вертикальное перемещение, служит для дополнительной очистки при удалении слоя порошка. Периодическое поднимание и опускание поршня с изделием позволяет получить спеченные области из различных порошков, лежащие в одной плоскости, получить криволинейные в пространстве границы раздела областей изделия, спеченных из различных порошков, и таким образом изготовить объемное изделие из градиентного материала любой сложности. При необходимости прогрева порошка, например при спекании керамики,включают лампы нагрева 2 и, динамически регулируя интенсивность ламп, обеспечивают оптимальный режим спекания. При работе в атмосфере инертного или активного газов предварительно вакуумируют рабочую камеру насосом 9, а затем заполняют объем с помощью системы напуска газа 8 с динамическим управлением. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3