Пристрій для лазерного наплавлення з керованим розподілом газопорошкової суміші

Реферат: Винахід належить до галузі машинобудування, а саме до лазерного технологічного обладнання для порошкового наплавлення і поверхневої обробки. Пристрій для лазерного наплавлення з керованим розподілом газопорошкової суміші (ГПС) містить водоохолоджуваний корпус та набір каналів для подачі ГПС. На корпусі розміщена пластина з набором кріпильних елементів, на якій встановлена притискна планка з набором кріпильних елементів, розміщених співвісно кріпильним елементам пластини. Також пристрій містить рухомий вузол з центруючими елементами, який розміщений на пластині з можливістю закріплення фіксуючими елементами. Кожен канал для подачі ГПС закріплений між відповідними кріпильними елементами планки та пластини і проходить між відповідними центруючими елементами рухомого вузла, причому кожен канал або окремі канали розміщені з можливістю повороту відносно точки закріплення шляхом переміщення рухомого вузла, змінюючи таким чином кут нахилу відносно повздовжньої осі пристрою. Винахід забезпечує ефективне керування розповсюдженням потоку ГПС на виході з сопла, змінює просторову конфігурацію ГПС та розподіл ГПС в зоні дії лазерного випромінювання на поверхні заготовки. UA 112387 C2 (12) UA 112387 C2 UA 112387 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі машинобудування, а саме до лазерного технологічного обладнання для порошкового наплавлення і поверхневої обробки, та може бути використаний для виготовлення деталей за технологією "Rapid prototyping", а також відновлення деталей загального машинобудування. В залежності від способу подачі газопорошкової суміші (ГПС) в зону фокусування лазерного випромінювання при виконанні технологічних операцій лазерного наплавлення, розрізняють подачу ГПС співвісно з лазерним випромінюванням та під певним кутом до осі лазерного випромінювання. Відомий пристрій для подачі газопорошкової суміші, що використовується в технологічних операціях лазерного наплавлення та складається з набору сопел розміщених співвісно з лазерним випромінюванням в просторі таким чином, що між ними утворюється конфузорний канал для подачі ГПС в зону дії лазерного випромінювання співвісно до осі його розповсюдження [1]. Недоліком цього пристрою є те, що його можна використовувати лише в такому лазерному технологічному обладнанні (ЛТО), де лазерне випромінювання в фокальній площині має форму круга. В разі використання ЛТО, де в якості джерела лазерного випромінювання (ЛВ) використовується діодний лазер, форма перерізу ЛВ в фокальній площині має форму прямокутника. Так, для технологічного лазера ISL-4000L, що серійно виготовляється компанією Nuvonix Inc., переріз ЛВ в фокальній площині має форму прямокутника із розмірами 21 × 5 мм [2]. Відомий також пристрій для подачі ГПС в зону дії лазерного випромінювання, в якому поток ГПС, що подається в плоске сопло через центральний канал транспортної магістралі ГПС, розділяється на три окремих потоки за рахунок створення в корпусі сопла трьох допоміжних циліндричних каналів, площини роз'єму яких співпадають з площиною роз'єму центрального каналу подачі ГПС, причому вісь симетрії середнього допоміжного каналу співпадає з віссю симетрії центрального каналу подачі ГПС, а осі симетрії двох інших каналів розташовані дзеркально та під певним кутом до осі симетрії центрального каналу подачі ГПС [3]. Недоліком цього пристрою є те, що він використовується лише для такого типу ЛТО з діодним лазером, розміри плями фокусування якого відповідають геометричним характеристикам потоку ГПС. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю та ефектом, що досягається, є пристрій, який використовують в технологічних процесах лазерного наплавлення із використанням ЛТО на базі діодного лазера, що містить множину прямокутних щілинних сопел для подачі ГПС в зону дії ЛВ на поверхню заготовки. В корпусі кожного з сопел розташований набір каналів для подачі ГПС, причому геометричні характеристики ГПС можна змінювати за рахунок використання механізму перекриття периферійних каналів, що є невід'ємною частиною сопла [4]. Недоліком даного пристрою є те, що центральний канал подачі ГПС, спільний для всіх периферійних каналів для транспортування ГПС в сопло, унеможливлює використання декількох різновидів ГПС в одному технологічному процесі лазерного наплавлення. При цьому, рухомий механізм блокування периферійних каналів втрачає працездатність в разі використання дрібнодисперсної суміші в складі ГПС. В основу винаходу поставлена задача створення пристрою для лазерного наплавлення з керованим розподілом ГПС та змінною просторовою конфігурацією потоку ГПС при лазерній обробці. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій, який містить водоохолоджуваний корпус з пластиною та набором кріпильних елементів, притискну планку з набором кріпильних елементів, набір центруючих елементів, рухомий вузол з фіксуючими елементами, що кріпиться до пластини та набір каналів для подачі газопорошкової суміші, змінює просторову конфігурацію ГПС та масовий розподіл ГПС в зоні дії лазерного випромінювання на поверхні заготовки. Новим є те, що кожен канал для подачі газопорошкової суміші, встановлений з можливістю обертання, при цьому зміна кута нахилу кожного каналу для подачі газопорошкової суміші відбувається одночасно з переміщенням рухомого вузла. Новим є також те, що кожен канал для подачі газопорошкової суміші встановлений з можливістю обертання, при цьому зміна кута нахилу окремих каналів для подачі газопорошкової суміші відбувається одночасно з переміщенням рухомого вузла. Суть винаходу, що заявляється, пояснюється кресленнями: де на Фіг. 1 - загальний вигляд пристрою для лазерного наплавлення з керованим розподілом газопорошкової суміші; 1 UA 112387 C2 5 10 15 20 25 30 де на Фіг. 2 - вигляд зліва та вигляд спереду пристрою для лазерного наплавлення з керованим розподілом газопорошкової суміші; де на Фіг. 3 - переріз по лінії А-А Фіг. 2; де на Фіг. 4 - переріз по лінії Б-Б Фіг. 2. Пристрій для лазерного наплавлення з керованим розподілом концентрації газопорошкової суміші містить водоохолоджуваний корпус 1 з пластиною 2 (Фіг. 1, Фіг. 3) та набором кріпильних елементів 3 (Фіг. 3), притискну планку 4 з набором кріпильних елементів 5 (Фіг. 1, Фіг. 3), набір центруючих елементів 6 (Фіг. 4), встановлених в рухомому вузлі 7 (Фіг. 1, Фіг. 4), який кріплять до пластини 2 фіксуючими елементами 8 (Фіг. 1) та набору каналів для подачі газопорошкової суміші 9 (Фіг. 1, Фіг. 4). Канали для подачі газопорошкової суміші 9 закріплені таким чином, щоб забезпечити можливість їх обертання (Фіг. 4). Пристрій для лазерного наплавлення з керованим розподілом газопорошкової суміші працює наступним чином. Рухомий вузол 7 з центруючими елементами 6 переміщують вздовж пластини 2. При цьому канали для подачі газопорошкової суміші 9 обертаються навколо осі симетрії кріпильних елементів 3 та 5, між якими закріплений кожен канал для подачі газопорошкової суміші 9 (Фіг. 3). Рухомий вузол 7 з центруючими елементами 6 закріплюють фіксуючими елементами 8 в такому положенні, при якому взаємне розташування та взаємодія потоків газопорошкової суміші 10 (Фіг. 1) на виході з каналів для подачі ГПС є визначеними та відповідають вимогам технологічного процесу лазерного наплавлення: розмірам плями фокусування діодного лазера та розподілу газопорошкової суміші на поверхні заготовки. Під час проведення лазерного наплавлення газопорошкову суміш подають в канали 9 за допомогою одного або декількох дозаторів (на Фіг. не показані). Пристрій для лазерного наплавлення з керованим розподілом газопорошкової суміші, забезпечує ефективне керування розповсюдженням потоку ГПС на виході з сопла, змінює просторову конфігурацію ГПС та розподіл ГПС в зоні дії лазерного випромінювання на поверхні заготовки. Джерела інформації: 1. US 7, 605, 346 МПК В23К 26/14 (Опубл. 20Л0.2009). 2. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И., Технологические процессы лазерной обработки: Учеб. Пособие для вузов / Под. ред. А.Г. Григорьянца. - 2-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. с. 47-48. 3. CN 103132072 МПК С23С 24/10 (Опубл. 05.06.2013). 4. US2012/0199564 МПК В23К 26/00 (Опубл. 09.08.2012). 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Пристрій для лазерного наплавлення з керованим розподілом газопорошкової суміші, що містить водоохолоджуваний корпус та набір каналів для подачі газопорошкової суміші, який відрізняється тим, що на корпусі розміщена пластина з набором кріпильних елементів, на якій встановлена притискна планка з набором кріпильних елементів, розміщених співвісно кріпильним елементам пластини, також пристрій містить рухомий вузол з центруючими елементами, який розміщений на пластині з можливістю закріплення фіксуючими елементами, при цьому кожен канал для подачі газопорошкової суміші закріплений між відповідними кріпильними елементами планки та пластини і проходить між відповідними центруючими елементами рухомого вузла, причому кожен канал або окремі канали розміщені з можливістю повороту відносно точки закріплення шляхом переміщення рухомого вузла, змінюючи таким чином кут нахилу відносно повздовжньої осі пристрою. 2 UA 112387 C2 3 UA 112387 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4