RU2664844C1 - Method of additive manufacture of three-dimensional detail - Google Patents
Method of additive manufacture of three-dimensional detail Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664844C1 RU2664844C1 RU2017144899A RU2017144899A RU2664844C1 RU 2664844 C1 RU2664844 C1 RU 2664844C1 RU 2017144899 A RU2017144899 A RU 2017144899A RU 2017144899 A RU2017144899 A RU 2017144899A RU 2664844 C1 RU2664844 C1 RU 2664844C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- workpiece
- plasma
- frame
- powder
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления трехмерных деталей с помощью аддитивных технологий.The invention relates to the field of powder metallurgy and can be used for the manufacture of three-dimensional parts using additive technologies.
Известен способ аддитивного изготовления деталей методом прямого осаждения материала, управляемого в электромагнитном поле (патент RU 2627527 С2, опубл. 08.08.2017). Способ включает прямое осаждение потока гранул порошка металла или неметалла из накопительной емкости в ванну расплава на опорном столе для формирования детали, наплавляемой посредством тепловой энергии лазерного или электронного источника нагрева, и кристаллизацию расплава с обеспечением формирования детали. Осаждение гранул порошка ведут под действием сил тяжести и электромагнитных сил с обеспечением приобретения ими положительного или отрицательного заряда в полете, при этом управляют траекторией и скоростью движения гранул порошка в полете посредством электромагнитного поля в соответствии с заданной программой.A known method of additive manufacturing of parts by direct deposition of a material controlled in an electromagnetic field (patent RU 2627527 C2, publ. 08.08.2017). The method includes direct precipitation of a stream of granules of metal or non-metal powder from a storage tank into a molten bath on a support table to form a part fused by thermal energy of a laser or electronic heating source, and crystallization of the melt to ensure the formation of the part. The precipitation of the powder granules is carried out under the action of gravity and electromagnetic forces to ensure that they acquire a positive or negative charge in flight, while controlling the trajectory and speed of the powder granules in flight by means of an electromagnetic field in accordance with a given program.
Недостатками данного способа являются ведение процесса в вакууме, что ограничивает габариты изготавливаемых деталей размерами вакуумной камеры, сложность настройки оборудования для управления движением гранул порошка в распределителе и потоком частиц за счет действия электромагнитного поля, так как при изменении дисперсности и плотности частиц наплавляемого порошка необходимо проводить дополнительную настройку электромагнитов для обеспечения требуемой траектории движения частиц.The disadvantages of this method are the conduct of the process in vacuum, which limits the dimensions of the manufactured parts by the dimensions of the vacuum chamber, the complexity of setting up equipment to control the movement of powder granules in the distributor and the particle flow due to the action of the electromagnetic field, since it is necessary to carry out additional dispersion and particle density of the deposited powder tuning of electromagnets to provide the required particle path.
Известен способ формирования трехмерного изделия в СВЧ электромагнитном поле (патент RU 2629072 С2, опубл. 24.08.2017). Способ включает в себя операции образования слоя порошкообразного материала, нанесение жидкого реагента на слой порошкообразного материала с конфигурацией соответствующего слоя сечения цифровой модели, повторение данных операций для образования последовательных слоев. Для получения трехмерного изделия отверждение осуществляют при помощи СВЧ электромагнитного поля частотой 950-2450 МГц±2,5%, удельной мощностью 25-35 Вт/см3, при времени воздействия, равном 0,8-1,0 минуте.A known method of forming a three-dimensional product in a microwave electromagnetic field (patent RU 2629072 C2, publ. 08.24.2017). The method includes the steps of forming a layer of powdered material, applying a liquid reagent to a layer of powdered material with the configuration of the corresponding section layer of a digital model, repeating these operations to form successive layers. To obtain a three-dimensional product, curing is carried out using a microwave electromagnetic field with a frequency of 950-2450 MHz ± 2.5%, specific power 25-35 W / cm 3 , with an exposure time of 0.8-1.0 minutes.
Основным недостатком данного способа является ограничение применяемых для изготовления изделий материалов диэлектрическими.The main disadvantage of this method is the limitation of dielectric materials used for the manufacture of articles.
Известен способ для производства с помощью аддитивных технологий трехмерной детали из сплавленных частей порошковых слоев (патент RU 2630096 С2, опубл. 05.09.2017). Способ включает обеспечение модели детали, нанесение первого порошкового слоя на рабочий стол, направление первого энергетического пучка от первого источника энергетического пучка на рабочий стол с обеспечением сплавления первого порошкового слоя в первых выбранных местоположениях в соответствии с моделью для формирования первой части первого поперечного сечения указанной детали, направление второго энергетического пучка от второго источника энергетического пучка на рабочий стол с обеспечением сплавления первого порошкового слоя во вторых выбранных местоположениях в соответствии с моделью для формирования второй части первого поперечного сечения указанной трехмерной детали. Сплавление первых и вторых местоположений первого порошкового слоя проводят одновременно с помощью первого и второго энергетических пучков от первого и второго источников энергетического пучка соответственно. Пятно первого энергетического пучка по меньшей мере частично перекрывает пятно второго энергетического пучка.A known method for the production using additive technologies of a three-dimensional part from the fused parts of the powder layers (patent RU 2630096 C2, publ. 05.09.2017). The method includes providing a model of the part, applying the first powder layer to the working table, directing the first energy beam from the first source of energy beam to the working table, ensuring fusion of the first powder layer at the first selected locations in accordance with the model to form the first part of the first cross section of the specified part, the direction of the second energy beam from the second source of the energy beam to the desktop with the fusion of the first powder layer secondly selected locations in accordance with the model to form a second portion of the first cross section of said three-dimensional part. The fusion of the first and second locations of the first powder layer is carried out simultaneously using the first and second energy beams from the first and second sources of the energy beam, respectively. The spot of the first energy beam at least partially overlaps the spot of the second energy beam.
К недостаткам данного способа относится необходимость предварительного нанесения слоя порошка на рабочую поверхность, при этом неравномерность по толщине наносимого слоя порошка будет приводить к нарушению геометрии детали, протекания технологического процесса и появлению дефектов. Устройство должно обеспечивать изменение мощности пучков линейным образом от 100% до 0%, начиная от первого конца перекрывающейся зоны и заканчивая на втором конце перекрывающейся зоны, при этом обеспечивая мощность 100% каждого пучка на противоположных зонах слоев, что требует создания несимметричных по мощности источников нагрева и является весьма трудным в практической реализации. При несоблюдении этого условия будет происходить неравномерный нагрев по площади создаваемого слоя, что может привести к появлению дефектов и неоднородности свойств в области перекрытия слоев по сравнению с другими областями создаваемых слоев. В качестве источника нагрева в предлагаемом способе применяется электронный пучок в вакууме, что, как и в предыдущем случае, приводит к ограничению габаритов создаваемых деталей.The disadvantages of this method include the need for preliminary application of the powder layer on the working surface, while the unevenness in the thickness of the applied powder layer will lead to a violation of the geometry of the part, the flow of the process and the appearance of defects. The device should provide a linear change in the beam power from 100% to 0%, starting from the first end of the overlapping zone and ending at the second end of the overlapping zone, while providing 100% power of each beam in the opposite zones of the layers, which requires the creation of heat-asymmetric power sources and is very difficult to implement. If this condition is not met, uneven heating will occur over the area of the created layer, which can lead to the appearance of defects and heterogeneity of properties in the region of overlapping layers in comparison with other regions of the created layers. As a heating source in the proposed method, an electron beam is used in vacuum, which, as in the previous case, leads to a limitation of the dimensions of the created parts.
Известен способ изготовления металлического или керамического компонента посредством аддитивного производства селективным лазерным плавлением (заявка RU 2015100869 А, опубл. 10.08.2016). Способ полностью или частично содержит этапы последовательного наращивания изделия/компонента послойно непосредственно из порошкового слоя из металлического или керамического материала основы посредством проплавления слоев лазерным высокоэнергетическим пучком, движущимся периодическим образом по всем областям, которые должны затвердевать. Движение лазерного пучка по поверхности порошкового слоя выполняется наложением непрерывного линейного движения и по меньшей мере одного наложенного синусоидального колебания с частотой (F) и амплитудой (А), при этом колебание создается устройством отклонения пучка, и то же самое устройство отклонения пучка также используется для линейного движения позиционирования.A known method of manufacturing a metal or ceramic component through additive manufacturing by selective laser melting (application RU 2015100869 A, publ. 08/10/2016). The method completely or partially comprises the steps of sequentially building up the product / component layer-by-layer directly from the powder layer of a metal or ceramic base material by melting the layers with a high-energy laser beam, moving periodically in all areas that must solidify. The movement of the laser beam over the surface of the powder layer is performed by superimposing continuous linear motion and at least one superimposed sinusoidal oscillation with frequency (F) and amplitude (A), while the oscillation is created by the beam deflection device, and the same beam deflection device is also used for linear positioning movements.
Недостатком известного способа является низкая производительность, что сдерживает их применение в промышленности.The disadvantage of this method is the low productivity, which inhibits their use in industry.
Наиболее близким аналогом способ аддитивного изготовления трехмерной детали (патент RU 2590431 С2, опубл. 10.07.2016). В способе изготавливают преформу в качестве первой части гибридного компонента. Затем последовательного формируют на этой преформе вторую часть гибридного компонента из металлического порошкового материала посредством процесса аддитивной технологии изготовления с помощью сканирования энергетическим лучом. Устанавливают контролируемую ориентацию зерен в первичном и вторичном направлении, по меньшей мере, части второй части компонента, для этого используют специальный шаблон сканирования энергетическим лучом, который совмещают с профилем поперечного сечения указанного компонента или с локальными условиями нагрузки для указанного компонента. Способ может применяться для множества различных видов металлических материалов, однако главные пределы применения относятся к суперсплавам на основе Ni/Co/Fe и изготовления изделий из них для работы в трактах горячего газа газовых турбин.The closest analogue is the method of additive manufacturing of a three-dimensional part (patent RU 2590431 C2, publ. 07/10/2016). In the method, a preform is made as a first part of a hybrid component. Then the second part of the hybrid component of the metal powder material is formed sequentially on this preform by means of the additive manufacturing process using energy beam scanning. A controlled orientation of the grains is established in the primary and secondary directions of at least a part of the second part of the component. For this, a special scanning pattern by the energy beam is used, which is combined with the cross-sectional profile of the specified component or with local loading conditions for the specified component. The method can be used for many different types of metal materials, however, the main application limits relate to superalloys based on Ni / Co / Fe and the manufacture of products from them for working in hot gas paths of gas turbines.
Суть аддитивных технологий заключается в соединении материалов для создания объектов из данных 3D-модели слой за слоем. Этим они отличаются от обычных субтрактивных технологий производства, подразумевающих механическую обработку - удаление вещества из заготовки. На сегодняшний день аддитивные технологии имеют, несмотря на свои очевидные достоинства в экономии материала и придании деталям уникальных свойств, узкое применение, главным образом, ввиду крайне низкой производительности и высокой стоимости оборудования.The essence of additive technologies is to combine materials to create objects from the data of a 3D model layer by layer. This is what distinguishes them from conventional subtractive production technologies, which involve mechanical processing — the removal of a substance from a workpiece. Today, additive technologies have, despite their obvious advantages in saving material and giving parts unique properties, narrow application, mainly due to the extremely low productivity and high cost of equipment.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности изготовления деталей.The technical result of the claimed invention is to increase the productivity of manufacturing parts.
Технический результат обеспечивается тем, что в способе аддитивного изготовления трехмерной детали на металлическую подложку укладывают первый слой, предварительно спаянного или соединенного механически каркаса детали, повторяющего внешний и внутренний контур желаемой детали, толщиной 0,5÷10,0 мм, затем производят плазменно-порошковую наплавку посредством роботизированной установки по сложной траектории, обеспечивающей перекрытие нанесенных валиков металла в шахматном порядке и его растекаемость по границам слоя каркаса детали, обеспечивающих контур желаемой детали, после чего на первый слой каркаса детали последовательно укладывают слои каркаса детали, повторяющего внешний и внутренний контур желаемой детали, и также производят плазменно-порошковую наплавку посредством роботизированной установки по сложной траектории, обеспечивающей перекрытие нанесенных валиков металла в шахматном порядке и его растекаемость по границам каждого слоя каркаса детали, при этом окончательный слой плазменно-порошковой наплавки производят посредством роботизированной установки по сложной траектории, обеспечивающей перекрытие нанесенных валиков заподлицо.The technical result is ensured by the fact that in the method of additive manufacturing of a three-dimensional part, a first layer is laid on a metal substrate, pre-welded or mechanically connected to the part’s frame, repeating the external and internal contours of the desired part, with a thickness of 0.5 ÷ 10.0 mm, then plasma powder is produced surfacing by means of a robotic installation along a complex path, providing overlapping of the deposited metal rollers in a checkerboard pattern and its spreadability along the boundaries of the part frame layer, both which compresses the contour of the desired part, after which the layers of the carcass of the part, which repeats the external and internal contour of the desired part, are successively laid on the first layer of the part’s frame, and plasma-powder surfacing is also carried out by means of a robotic installation along a complex path that overlays the deposited metal rollers in a checkerboard pattern and its spreadability along the boundaries of each layer of the frame of the part, while the final layer of plasma-powder surfacing is produced by means of a robotic installation and along a complex path that provides overlapping of the applied rollers flush.
Подложка может быть выполнена из того же материала, что и изготавливаемая деталь. Слои каркаса детали могут быть выполнены из графита. Слои каркаса детали также могут быть выполнены из меди и покрыты диэлектрическим слоем, представляющим собой оксид магния.The substrate can be made of the same material as the manufactured part. Layers of the frame part can be made of graphite. The layers of the frame part can also be made of copper and coated with a dielectric layer representing magnesium oxide.
При применении плазменно-порошковой наплавки многократно увеличивается производительность процесса изготовления деталей посредством аддитивных технологий. Слои каркаса, формирующие контур изготавливаемой детали, позволяют сформировать необходимую геометрию, при этом легко отделяются от готового изделия.When using plasma-powder surfacing, the productivity of the manufacturing process of parts by means of additive technologies is greatly increased. Layers of the frame, forming the contour of the manufactured part, allow you to form the necessary geometry, while easily being separated from the finished product.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показана принципиальная схема процесса с применением слоев каркаса детали из медных сплавов для формирования контура изготавливаемой детали.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a process using layers of a frame of a part made of copper alloys to form the contour of the part being manufactured.
На фиг. 2 показана принципиальная схема процесса с применением слоев каркаса детали из графита для формирования контура изготавливаемой детали.In FIG. 2 shows a schematic diagram of a process using layers of a carcass of a part from graphite to form the contour of the part being manufactured.
На фиг. 3 показана траектория ведения процесса плазменно-порошковой наплавки в случае изготовления детали в виде параллелепипеда.In FIG. 3 shows the trajectory of the process of plasma-powder surfacing in the case of manufacturing parts in the form of a parallelepiped.
На фиг. 4 показан характер наложения валиков для первых и замыкающего слоев детали.In FIG. 4 shows the nature of the application of rollers for the first and trailing layers of the part.
Способ изготовления детали с помощью аддитивных технологий осуществляется следующим образом.A method of manufacturing parts using additive technology is as follows.
Для реализации применяют следующее оборудование:For implementation, the following equipment is used:
- источник питания для плазменно-порошковой наплавки, горелку для плазменно-порошковой наплавки (плазмотрон), питатель, обеспечивающий подачу порошка;- a power source for plasma-powder surfacing, a torch for plasma-powder surfacing (plasma torch), a feeder providing a powder supply;
- роботизированную установку, позволяющую перемещать плазмотрон, как минимум, в трех направлениях.- a robotic installation that allows you to move the plasmatron in at least three directions.
Выбирают металлическую подложку 1- пластину толщиной не менее 5 мм, на которую будет наплавляться слои детали 2, предпочтительно, идентичного материала, что и планируемая к изготовлению деталь.A
Из материалов, например, медных или графитовых, толщиной 0,5÷10,0 мм, предварительно обработанных механическим путем, собирают каркас детали 3, который повторяет внешние и внутренние контуры поперечного сечения планируемой к изготовлению детали 4. Каркас детали собирают при помощи пайки или крепежных изделий. В случае использования медных деталей на них предварительно необходимо нанести диэлектрический слой (фиг. 1), такой как, например, оксид магния, а также, при необходимости, осуществить систему охлаждения путем сверления каналов и монтажа трубок с охлаждающей жидкостью в теле деталей каркаса. В случае использования графитовых деталей (фиг. 2) необходимо насыпать слой диэлектрика 5 под слои каркаса детали.From materials, for example, copper or graphite, with a thickness of 0.5 ÷ 10.0 mm, pretreated by mechanical means, a frame of
Затем производят первый слой детали посредством плазменно-порошковой наплавки на роботизированной установке по сложной траектории.Then, the first layer of the part is produced by means of plasma-powder surfacing on a robotic installation along a complex path.
Плазменно-порошковая наплавка осуществляется путем подачи фиксированного количества металлического порошка из специального устройства - питателя в плазменную дугу, генерирующуюся специальным источником питания. Процесс характеризуется высокой производительностью.Plasma-powder surfacing is carried out by supplying a fixed amount of metal powder from a special device - a feeder into a plasma arc generated by a special power source. The process is characterized by high productivity.
Режимы плазменно-порошковой наплавки выбирают в зависимости от толщины изготовляемой детали.Modes of plasma-powder surfacing are selected depending on the thickness of the workpiece.
Толщину каркаса детали выбирают в зависимости от высоты валика и выбранных режимов плазменно-порошковой наплавки.The thickness of the frame part is chosen depending on the height of the roller and the selected modes of plasma-powder surfacing.
Наплавка производится при помощи роботизированной установки по сложной траектории (фиг. 3), ключевыми аспектами которой является начало процесса в точке, максимально удаленной от каркаса, и ведение процесса по замкнутому контуру, максимально обеспечивающему равноудаленное расстояние от текущей точки наплавки до деталей каркаса.Surfacing is carried out using a robotic installation along a complex path (Fig. 3), the key aspects of which are the beginning of the process at a point as far away from the frame as possible and the process along a closed loop that maximally ensures an equidistant distance from the current surfacing point to the frame parts.
После выполнения первого слоя каркаса детали (фиг. 4) поверх имеющегося укладываются следующий слой каркаса детали, затем вновь выполняется плазменно-порошковая наплавка. Процессы укладки слоев каркаса детали и последующего выполнения плазменно-порошковой наплавки повторяются многократно.After the first layer of the frame of the part is completed (Fig. 4), the next layer of the frame of the part is laid on top of the existing one, then plasma-powder surfacing is performed again. The processes of laying the layers of the frame of the part and the subsequent implementation of plasma-powder surfacing are repeated many times.
Последний слой наплавки, для минимизации последующей механической обработки, выполняют со смещением (фиг. 4), обеспечивающим примыкание валиков и образование максимально плоской их верхней поверхности (заподлицо).The last layer of surfacing, to minimize subsequent machining, is performed with a displacement (Fig. 4), ensuring the abutment of the rollers and the formation of their maximum flat surface (flush).
Реализация заявленного изобретения возможна на существующем оборудовании для плазменно-порошковой наплавки и различных роботизированных установках, а также не требует применения большего количества электроэнергии, чем применяемое в настоящее время.The implementation of the claimed invention is possible on existing equipment for plasma-powder surfacing and various robotic plants, and also does not require the use of more electricity than is currently used.
Заявленные изобретения позволяют повысить производительность процесса изготовления деталей с помощью аддитивных технологий, а также существенно снизить стоимость оборудования, реализующего аддитивные технологии.The claimed inventions can improve the productivity of the manufacturing process of parts using additive technologies, as well as significantly reduce the cost of equipment that implements additive technologies.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017144899A RU2664844C1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Method of additive manufacture of three-dimensional detail |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017144899A RU2664844C1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Method of additive manufacture of three-dimensional detail |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664844C1 true RU2664844C1 (en) | 2018-08-23 |
Family
ID=63286743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017144899A RU2664844C1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Method of additive manufacture of three-dimensional detail |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664844C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2695856C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-07-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Method of making articles from steel of ak type |
| RU2701436C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of making part from metal powder material |
| RU2704360C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of making part from metal powder material |
| CN113977934A (en) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 上海大学 | A 3D weaving path generation method for molten filament manufacturing |
| RU2778827C1 (en) * | 2021-10-11 | 2022-08-25 | Ярослав Владимирович Резчик | Method for synthesising articles in layers |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2386517C1 (en) * | 2008-08-07 | 2010-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method for sintering in laser layer powder synthesis of volume parts |
| US20130263977A1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-10-10 | Alstom Technology Ltd | Method for manufacturing components or coupons made of a high temperature superalloy |
| RU2590431C2 (en) * | 2013-02-28 | 2016-07-10 | ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК ТЕКНОЛОДЖИ ГмбХ, СН | Method of producing hybrid component |
-
2017
- 2017-12-20 RU RU2017144899A patent/RU2664844C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2386517C1 (en) * | 2008-08-07 | 2010-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method for sintering in laser layer powder synthesis of volume parts |
| US20130263977A1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-10-10 | Alstom Technology Ltd | Method for manufacturing components or coupons made of a high temperature superalloy |
| RU2590431C2 (en) * | 2013-02-28 | 2016-07-10 | ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК ТЕКНОЛОДЖИ ГмбХ, СН | Method of producing hybrid component |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2701436C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of making part from metal powder material |
| RU2704360C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-10-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of making part from metal powder material |
| RU2695856C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-07-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Method of making articles from steel of ak type |
| RU2778827C1 (en) * | 2021-10-11 | 2022-08-25 | Ярослав Владимирович Резчик | Method for synthesising articles in layers |
| CN113977934A (en) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 上海大学 | A 3D weaving path generation method for molten filament manufacturing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2664844C1 (en) | Method of additive manufacture of three-dimensional detail | |
| WO2018133799A1 (en) | Additive manufacturing equipment utilizing combined electron beam selective melting and electron beam butting | |
| Aiyiti et al. | Investigation of the overlapping parameters of MPAW‐based rapid prototyping | |
| Zhang et al. | Automated system for welding-based rapid prototyping | |
| Zhang et al. | Weld deposition-based rapid prototyping: a preliminary study | |
| US9578695B2 (en) | Method and devices for solid structure formation by localized microwaves | |
| CN108723549A (en) | A kind of electric arc increasing material manufacturing method | |
| US20060165546A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing three-dimensional objects | |
| CN108500266B (en) | 7000 series aluminum alloy additive manufacturing method and system | |
| Ghosal et al. | Study on direct laser metal deposition | |
| CN105945281A (en) | Deposition forming manufacturing method of parts and molds | |
| CN105903970A (en) | Device and method for rapidly forming metal part through induction heating | |
| CN108098113A (en) | High-frequency impulse control formula electric arc robot increasing material manufacturing method | |
| Panchagnula et al. | Additive manufacturing of complex shapes through weld-deposition and feature based slicing | |
| CN104289797A (en) | Rapid MIG forming system | |
| CN114833352A (en) | Synchronous wire feeding and powder feeding laser additive manufacturing method for gradient functional metal parts | |
| WO2020215634A1 (en) | Bimetal electric arc additive manufacturing method with mig/mag as heat source | |
| Lin et al. | A literature review on the wire and arc additive manufacturing—welding systems and software | |
| CN105772712A (en) | Multi-material additive manufacturing powder separating method based on different particle sizes | |
| US20210260701A1 (en) | Additive manufacturing with rotatable deposition head | |
| US20210252642A1 (en) | Additive manufacture | |
| WO2022078630A1 (en) | Method of manufacturing a build plate for use in an additive manufacturing process | |
| RU2691017C1 (en) | 3d method of printing sectioned wire | |
| CN110064756A (en) | A kind of method of selective laser melting (SLM) molding | |
| KR102667455B1 (en) | Hybrid Additive Manufacturing Method and Its System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20190125 |