Способ и устройство аддитивного изготовления деталей методом прямого осаждения материала, управляемого в электромагнитном поле - RU2015141052A

1. Способ аддитивного изготовления деталей, заключающийся в том, что тело детали формируется путем прямого осаждения вещества в виде гранул металла или неметалла поступающего из накопительной емкости за счет газового потока, направляемого соплом в ванну расплава, производимую за счет тепловой энергии лазерного или электронного луча с последующей кристаллизацией, отличающийся тем, что из накопительной емкости вещество в виде гранул поступает в ванну расплава под действием сил тяжести и электромагнитных сил без участия газового потока, изменяя свою траекторию и скорость движения в полете по заданной программе под действием электромагнитного поля.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вещество гранул может перемещаться в вакууме и на подлете к ванне расплава, может подогреваться или оплавляться по поверхности за счет независимых источников плавления, которыми могут служить электромагнитные поля или лучи.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вещество на подлете к ванне расплава, может переплавляться из порошка неправильной формы в гранулы сферической формы, при этом наружная часть при осаждении гранулы в ванну расплава может кристаллизироваться, а внутренняя может оставаться расплавленной или наоборот.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение направления траектории полета гранулы по заданным координатам может производиться за счет переменного электромагнитного поля, которое наводит в грануле электромагнитную индукцию.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что постоянное или переменное электромагнитное поле могут управлять траекторией полета неметаллической гранулы, где не наводится электромагнитная индукция, которая перед падением приобретает определенный положительный или отрицательный заряд.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ванна расплава может создаваться за счет нескольких лучей, а поступающий в нее поток гранул может быть различного химического состава и диаметра, которые поступают в ванну в соответствии с заданной программой.

7. Устройство для аддитивного изготовления деталей путем прямого осаждения вещества в виде гранул содержит лазерный или электроннолучевой источник нагрева, накопительную емкость вещества, направляющий вещество в ванну расплава трубопровод и сопло, опорный стол для закрепления и формирования тела детали, систему и датчики слежения, установленные в камере, отличающееся тем, что гранулы перемещаются в камере, падая в ванну расплава сверху из накопительной емкости, откуда подаются в определенном объеме и с определенной скоростью за счет вращения регулируемого шнека, проходя через систему электромагнитных устройств, которые управляют траекторией гранул электромагнитными полями, координаты траектории с определенной частотой отслеживаются датчиками подающими сигнал через коммутатор на компьютер, где после обработки сигнала в соответствии с заданной программой идет корректировка траектории полета гранул путем управления через электромагнитные устройства и корректировку скорости и объема подачи вещества через регулировку вращения шнека.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что вместо сопла используется индуктор в виде электромагнитной воронки, установленной на определенном расстоянии от стола, которая направляет в электромагнитном поле в ванну расплава гранулы и перемещается механизмом в пространстве по заданной компьютерной программе.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что в электромагнитном поле воронки, установленной над ванной расплава и управляемой по программе механизмами перемещения в соответствии с заданными координатами, производиться не только управление траекторией гранулы перед падением в ванну расплава, но и производиться регулировка площади сечения потока гранул.

10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что при использовании после воронки электромагнитного отклоняющего контура вещество может укладываться в ванну расплава под любым углом с изменением по геометрии траектории полета на заданный радиус с возможностью любого изменения направления, включая разворот к месту старта.

11. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что траектория падения вещества формируется под действием электромагнитного поля и отслеживается на всей траектории движения датчиками, которые при необходимости могут выполнить функции радара, сканера, пирометра и спектрометра.

12. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что может использовать электромагнитный отклоняющий контур без использования электромагнитной воронки, позволяющий за счет электромагнитного поля в определенном пространстве укладывать в ванну расплава гранулы изменяя их траекторию падения по заданной кривой с возможностью разворота траектории к месту старта.

13. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что перемещение воронки и контура обеспечивается за счет единого механизма, который в соответствие с программой перемещает их по заданным координатам в пространстве построения тела детали.

14. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что совместно с электромагнитными воронкой и контуром, через которые поступают гранулы, применяются электромагнитные воронка и контур, через которые пропускается электронный луч, наплавляющий ванну расплава, которые перемещаются по заданным координатам с помощью единого механизма, что позволяет точно координировать место плавления ванны и падения вещества, при этом ванна расплава может наплавляться, а вещество в нее осаживаться сверху, сбоку, снизу тела детали, позволяя формировать замкнутые сотовые конструкции без наклона тела детали.

15. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что за счет вращения опорного стола и перемещения его вдоль оси вращения вверх или вниз, падение гранул и наплавление ванны возможно производить по прямой линии вдоль радиуса вращения, создавая формирование тела детали в заданном объеме, где гранулы подаются перпендикулярно плоскости вращения, а излучение под углом позволяя ограничивать зону формирования тела в определенном секторе окружности.

16. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что может использовать несколько загрузочных емкостей, из которых в нужном объеме и в нужный момент времени поступают гранулы различного химического состава и размера.

17. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что не использует перемещения тела детали, при этом используется несколько лучей, регулирующих фокусировку на заданной высоте, где формируется тело детали за счет изменения траектории падения гранул и луча под действием электромагнитного поля без использования механизмов.

18. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что подача гранул из накопительной емкости может обеспечиваться за счет вибролотка, за счет песочных часов с магнитным затвором, наклона бункера и других подобных механизмов.

19. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что падающие из накопительной емкости гранулы попадают в трубопровод, где установлены электромагнитные катушки с различной схемой намотки, что позволяет устанавливать стабилизированный поток гранул по заданным траекториям в объеме трубопровода и позволяя определить количество и скорость гранул за счет фиксации приборами изменения напряженности поля в электромагнитном контуре катушек.

20. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что после распределителя устанавливается фокусирующий и отклоняющий индуктор перед и после которых установлены датчики, считывающие все параметры, характеризирующие движение и тепловое состояние гранул, где фокусирующий индуктор может сфокусировать, замедлить, ускорить и изменить температуру потока гранул, а отклоняющий направить необходимый поток гранул в ванну расплава или снова в накопительный бункер.

21. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что информация о потоке гранул и луче фиксируется датчиками с определенной частотой от момента падения из накопительной емкости до момента осаждения в ванну расплава, обрабатывается компьютерной программой с той же частотой внося коррективы на управление всеми устройствами, влияющими на аддитивный процесс изготовления детали.

22. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что для большей точности управления гранулами используется большее количество фокусирующих, отклоняющих, тормозящих, ускоряющих и сортирующих вещество электромагнитных устройств, которые ставятся между фокусирующим и отклоняющим индуктором, куда может входить электромагнитный рассекатель, окружные электромагнитные воронки, собирающий и ускоряющее - замедляющий индуктор, где каждое электромагнитное устройство снабжено датчиками слежения.

23. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что приобретение гранулами определенного положительного или отрицательного заряда может осуществляться за счет трения, облучения или прямого подвода к веществу электронов или протонов.

24. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что для управления заряженной частицей можно применять вертикальные и горизонтальные пластины конденсаторов, собранных в сетчатую конструкцию располагаемую рядами, где между двумя пластинами создается различная напряженность, конструкция выполняет функции сортировочного и управляющего скоростями и траекториями гранул устройства, снабженного датчиками слежения.

25. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что скорость аддитивного изготовления детали ускоряется за счет ведения осаждения вещества сразу по нескольким секторам или участкам осаждения.