Спосіб синтезу виробів

Спосіб синтезу виробів, що включає спікання порошкового матеріалу лазером, вдування його інертним транспортуючим газом, пошарове формування об'ємного виробу, який відрізняється тим, що вводять і змішують металеві порошки в транспортуючому середовищі за рухом потоку, причому склад змішаного порошку визначають функціональною залежністю від зміни просторових властивостей готового виробу. (19) (21) u201008517 (22) 08.07.2010 (24) 10.03.2011 (46) 10.03.2011, Бюл.№ 5, 2011 р. (72) МИХАЙЛОВ ОЛЕКСАНДР МИКОЛАЙОВИЧ, СИДОРОВА ОЛЕНА ВОЛОДИМИРІВНА (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" 3 57611 Поставлене завдання вирішується тим, що спосіб синтезу виробів, включає спікання порошкового матеріалу лазером, вдування його інертним транспортуючим газом, пошарове формування об'ємного виробу, згідно з корисною моделлю, введення й змішування металевих порошків у транспортуючім середовищі за рухом потоку, причому склад змішаного порошку визначається функціональною залежністю від зміни просторових властивостей готового виробу. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, які складають суть корисної моделі і результат, що досягається, пояснюються наступним. Завдяки подачі кількох порошків у різному співвідношенні при спіканні порошкового матеріалу лазером, виріб отримують із змінними просторовими властивостями. Приклад: Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де на фігурі 1 - загальний вид установки для синтезу виробів із змінними в просторі властивостями, на фігурі 2 - ріжуча пластина 10111-130416 ГОСТ 19063-80 із змінними в просторі властивостями. Для підвищення міцності, ріжучу пластину 10111-130416 ГОСТ 19063-80 виготовляли із змінними в просторі властивостями. В якості матеріалу були вибрані нанокристалічні порошки SiC, Al2O3, ZrO2. Виріб орієнтували в системі тривимірних координат х, у, z, згідно якої виконувався рух лазера. Змінні властивості виробу забезпечувалися завдяки подачі в змішувач порошків з різними властивостями і варіантності змішування порошків. Установка складається з синтезатора 1 з охолоджуючою сорочкою 2, в якій циркулює охолоджуюча рідина. Синтезатор 1 має осьовий центральний отвір 3, в якому проходить промінь 4, і сопло 5. Відображаюче дзеркало 6 призначено для орієнтування променя 4 лазера 7. На пристрої 4 є змішувач порошку 8, на якому є вхід 9 для подачі транспортуючого середовища та входи з заслінками 10, пов'язані з бункерами 11, 12, 13 порошків. У змішувачі 8 виконується змішування порошків у залежності від необхідних властивостей матеріалу виробу 14, подача транспортуючого середовища у зону впливу променя 4 лазера 7. Виріб 14 розташований на підкладці 15 і змонтований на планшайбі 16, з можливістю поздовжніх, поперечних і вертикальних переміщень і обертання. Луч 4 лазера 7 орієнтували за допомогою дзеркала 6 через осьовий отвір синтезатора 1, що має охолоджуючу сорочку 2, на поверхні виробу 14. При цьому в змішувачі 8 змішували нанокристалічні порошки SiC, Аl2О3, ZrO2 і парціально подавали за допомогою заслінок 10 з бункерів відповідно 11, 12, 13. Таким чином, забезпечували необхідні властивості порошку, що подається в сопло 5 і зону мікроплавлення на підкладці 15 виробу 14, змонтованому на планшайбі 16. Подача суміші порошків виконувалася транспортуючим середовищем через вхід 9 змішувача 8. За допомогою переміщень виконувалося трасування всій поверхні виробу 14 і нанесення шару матеріалу на величину 1 мм. Після нанесення шару матеріалу планшайба 16 вертикально переміщалася на величину 1 мм і цикл трасування повторювався. При цьому залежно від просторового розташування синтезатора 1 щодо виробу 14 виконувалася подача змішаного нанокристалічного порошку і мікроплавка його на поверхні виробу. При цьому проводився синтез властивостей матеріалу в залежності від необхідних просторових особливостей. У таблиці 1 показані параметри виготовлення ріжучої пластини 10111-130416 ГОСТ 19063-80 із змінними в просторі властивостями. Таблиця 1 № 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 точки вектора движения лазера x y z 2 3 4 0 11,8 0 11,2 3,6 0 6,9 -9,5 0 -6,9 -9,5 0 -11,2 3,6 0 0 11,8 0 0 10,5 0 10,0 3,3 0 6,2 -8,5 0 -6,2 -8,5 0 -10,0 3,3 0 0 10,5 0 0 9,3 0 8,8 2,9 0 5,5 -7,5 0 -5,5 -7,5 0 -8,8 2,9 0 0 9,3 0 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 5 SiC/Al2O3 (50/50) № 6 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 ЗО 31 32 33 34 35 36 точки вектора движения лазера х у z 7 8 9 0 8,0 0 7,7 2,5 0 4,7 -6,5 0 -4,7 -6,5 0 -7,7 2,5 0 0 8,0 0 0 6,8 0 6,5 2,1 0 4,0 -5,5 0 -4,0 -5,5 0 -6,5 2,1 0 0 6,8 0 0 5,6 0 5,3 1,7 0 3,3 -4,5 0 -3,3 -4,5 0 -5,3 1,7 0 0 5,6 0 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 10 SiC/ZrO2 (50/50) 5 57611 6 Продовження табл. 1 № 1 37 38 точки вектора движения лазера x y z 2 3 4 0 4,4 0 4,1 1,3 0 39 2,6 -3,5 0 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 109 -2,6 -4,1 0 0 3,0 1,8 -1,8 -3,0 0 0 1,8 1,1 -1,1 -1,8 0 0 4,1 2,6 -2,6 -4,1 0 0 5,3 3,3 -3,3 -5,3 0 0 6,5 4,0 -4,0 -6,5 0 0 -3,5 1,3 4,4 3,1 1,0 -2,5 -2,5 1,0 3,1 1,9 0,6 -1,5 -1,5 0,6 1,9 4,4 1,3 -3,5 -3,5 1,3 4,4 5,6 1,7 -4,5 -4,5 1,7 5,6 6,8 2,1 -5,5 -5,5 2,1 6,8 11,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 5 Al2O3/ZrO2 (50/50) Al2O3/ZrO2 (50/50) SiC/ZrO2 (60/40) SiC/Al2O3 (70/30) № 6 55 56 точки вектора движения лазера х у z 7 8 9 0 0,6 1 0,6 0,2 1 57 0,4 -0,5 1 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 91 92 93 94 95 96 L97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 127 -0,4 -0,6 0 0 1,8 1,1 -1,1 -1,8 0 0 3,0 1,8 -1,8 -3,0 0 0 7,7 4,7 -4,7 -7,7 0 0 8,8 5,5 -5,5 -8,8 0 0 10,0 6,2 -6,2 -10,0 0 0 -0,5 0,2 0,6 1,9 0,6 -1,5 -1,5 0,6 1,9 3,1 1,0 -2,5 -2,5 1,0 3,1 8,0 2,5 -6,5 -6,5 2,5 8,0 9,3 2,9 -7,5 -7,5 2,9 9,3 10,5 3,3 -8,5 -8,5 3,3 10,5 8,0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 10 Al2O3/ZrO2 (60/40) Al2O3/ZrO2 (60/40) SiC/Al2O3 (60/40) SiC/ZrO2 (70/30) 7 57611 8 Продовження табл. 1 № 1 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 134 125 126 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 217 точки вектора движения лазера x y z 2 3 4 11,2 3,6 2 6,9 -9,5 2 -6,9 -9,5 2 -11,2 3,6 2 0 11,8 2 0 10,5 2 10,0 3,3 2 6,2 -8,5 2 -6,2 -8,5 2 -10,0 3,3 2 0 10,5 2 0 9,3 2 8,8 2,9 2 5,5 -7,5 2 -5,5 -7,5 2 -8,8 2,9 2 0 9,3 2 0 4,4 2 4,1 1,3 2 2,6 -3,5 2 -2,6 -3,5 2 -4,1 1,3 2 0 4,4 2 0 3,1 2 3,0 1,0 2 1,8 -2,5 2 -1,8 -2,5 2 -3,0 1,0 2 0 3,1 2 0 1,9 2 1,8 0,6 2 1,1 -1,5 2 -1,1 -1,5 2 -1,8 0,6 2 0 1,9 2 0 4,4 3 4,1 1,3 3 2,6 -3,5 3 -2,6 -3,5 3 -4,1 1,3 3 0 4,4 3 0 5,6 3 5,3 1,7 3 3,3 -4,5 3 -3,3 -4,5 3 -5,3 1,7 3 0 5,6 3 0 6,8 3 6,5 2,1 3 4,0 -5,5 3 -4,0 -5,5 3 -6,5 2,1 3 0 6,8 3 0 11,8 4 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 5 Al2O3/ZrO2 (70/30) Al2O3/ZrO2 (70/30) SiC/ZrO2 (80/20) № 6 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 235 точки вектора движения лазера х у z 7 8 9 7,7 2,5 2 4,7 -6,5 2 -4,7 -6,5 2 -7,7 2,5 2 0 8,0 2 0 6,8 2 6,5 2,1 2 4,0 -5,5 2 -4,0 -5,5 2 -6,5 2,1 2 0 6,8 2 0 5,6 2 5,3 1,7 2 3,3 -4,5 2 -3,3 -4,5 2 -5,3 1,7 2 0 5,6 2 0 0,6 3 0,6 0,2 3 0,4 -0,5 3 -0,4 -0,5 3 -0,6 0,2 3 0 0,6 3 0 1,9 3 1,8 0,6 3 1,1 -1,5 3 -1,1 -1,5 3 -1,8 0,6 3 0 1,9 3 0 3,1 3 3,0 1,0 3 1,8 -2,5 3 -1,8 -2,5 3 -3,0 1,0 3 0 3,1 3 0 8,0 3 7,7 2,5 3 4,7 -6,5 3 -4,7 -6,5 3 -7,7 2,5 3 0 8,0 3 0 9,3 3 8,8 2,9 3 5,5 -7,5 3 -5,5 -7,5 3 -8,8 2,9 3 0 9,3 3 0 10,5 3 10,0 3,3 3 6,2 -8,5 3 -6,2 -8,5 3 -10,0 3,3 3 0 10,5 3 0 8,0 4 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 10 Al2O3/ZrO2 (80/20) Al2O3/ZrO2 (80/20) SiC/Al2O3 (80/20) 9 57611 10 Продовження табл. 1 № 1 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 точки вектора движения лазера x y z 2 3 4 11,2 3,6 4 6,9 -9,5 4 -6,9 -9,5 4 -11,2 3,6 4 0 11,8 4 0 10,5 4 10,0 3,3 4 6,2 -8,5 4 -6,2 -8,5 4 -10,0 3,3 4 0 10,5 4 0 9,3 4 8,8 2,9 4 5,5 -7,5 4 -5,5 -7,5 4 -8,8 2,9 4 0 9,3 4 0 4,4 4 4,1 1,3 4 2,6 -3,5 4 -2,6 -3,5 4 -4,1 1,3 4 0 4,4 4 0 3,1 4 3,0 1,0 4 1,8 -2,5 4 -1,8 -2,5 4 -3,0 1,0 4 0 3,1 4 0 1,9 4 1,8 0,6 4 1,1 -1,5 4 -1,1 -1,5 4 -1,8 0,6 4 0 1,9 4 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 5 SiC/Al2O3 (90/10) SiC/Al2O3 (90/10) № 6 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 точки вектора движения лазера х у z 7 8 9 7,7 2,5 4 4,7 -6,5 4 -4,7 -6,5 4 -7,7 2,5 4 0 8,0 4 0 6,8 4 6,5 2,1 4 4,0 -5,5 4 -4,0 -5,5 4 -6,5 2,1 4 0 6,8 4 0 5,6 4 5,3 1,7 4 3,3 -4,5 4 -3,3 -4,5 4 -5,3 1,7 4 0 5,6 4 типы смешиваемых порошков (процентное соотношение порошков) 10 SiC/ZrO2 (90/10) SiC/ZrO2 (90/10) Al2O3/ZrO2 (90/10) Пропонований засіб забезпечує можливість виконання синтезу виробів із змінними в просторі властивостями. При цьому змінні властивості кристалічних нанопорошків забезпечуються завдяки подачі в змішувач порошків з різними властивос тями і варіантності змішування порошків. У разі подання в синтезатор нанопорошків забезпечується компактування виробів з наноструктурними властивостями. 11 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 57611 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601