JP2021007960A - 積層造形物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
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溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを互いに隣接させて溶着ビード層を形成し、該形成された溶着ビード層に次層の溶着ビード層を繰り返し積層して造形する積層造形物の製造方法であって、
次層の溶着ビード層を造形する際に、前層の溶着ビード層における隣接する溶着ビードの境界部を挟んだ両側に溶着ビードを形成して開先部を造形する開先部造形工程と、
前記開先部に、溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードを形成する高溶融溶着ビード形成工程と、を含む、積層造形物の製造方法。
図1は本発明の積層造形物の製造に用いる製造システムの構成図である。
本構成の積層造形物の製造システム100は、積層造形装置11と、積層造形装置11を統括制御するコントローラ13と、電源装置15と、を備える。
図3A及び図4Aに示すように、ベースプレート51上に第1層目の溶着ビード層53を造形したら、この第1層目の溶着ビード層53に対して、検出センサ25からの検出データに基づいて、隣接する溶着ビードBの境界部55における隙間の幅及び深さを推定する。例えば、制御部37は、レーザセンサからなる検出センサ25からの高さデータを用いて光切断法によって境界部55の幅及び深さを推定する。
要溶融位置Pを特定したら、制御部37は、積層造形物Wの形状データを用いて作成した軌道計画を補正する。そして、制御部37は、補正した軌道計画に基づいて、第1層目の溶着ビード層53の上部に溶着ビードBを形成する。
開先部57を造形したら、図3C及び図4Cに示すように、開先部57に高溶融溶着ビードBHを形成する。この高溶融溶着ビードBHは、通常の溶着ビードBよりも下地に対して溶け込み深さが深い溶着ビードである。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを互いに隣接させて溶着ビード層を形成し、該形成された溶着ビード層に次層の溶着ビード層を繰り返し積層して造形する積層造形物の製造方法であって、
次層の溶着ビード層を造形する際に、前層の溶着ビード層における隣接する溶着ビードの境界部を挟んだ両側に溶着ビードを形成して開先部を造形する開先部造形工程と、
前記開先部に、溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードを形成する高溶融溶着ビード形成工程と、を含む、積層造形物の製造方法。
上記(1)の構成の積層造形物の製造方法によれば、前層の溶着ビード層における隣接する溶着ビードの境界部に溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードを形成する。これにより、溶着ビードの境界部を高溶融溶着ビードで再度溶融させて未溶着をなくすことができ、ブローホールやクラック等の溶接欠陥がなく、所望の機械的強度が得られた高品質な積層造形物を製造することができる。
また、前層の溶着ビード層における隣接する溶着ビードの境界部を挟んだ両側に溶着ビードを形成して開先部を造形しておくので、高溶融溶着ビードを形成する際に生じる溶融金属を堰き止めて周囲への広がりや流れ出しを抑えることができる。これにより、前層の溶着ビード層の溶着ビードの境界部に高溶融溶着ビードを円滑に形成することができる。
前記溶融位置特定工程で特定した要溶融位置に対して、前記開先部造形工程及び前記高溶融溶着ビード形成工程を行う、(1)に記載の積層造形物の製造方法。
上記(2)の構成の積層造形物の製造方法によれば、境界部における隙間の幅及び深さに基づいて高溶融溶着ビードの形成が必要な要溶融位置を特定し、この要溶融位置に開先部を造形して高溶融溶着ビードを形成する。これにより、高溶融溶着ビードの形成を必要最小限に抑えることができ、高い製造効率で高品質な積層造形物を製造することができる。
上記(3)の構成の積層造形物の製造方法によれば、溶着ビードの形成箇所へレーザを照射して溶着ビードを形成することにより、溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードを容易に形成することができる。
上記(4)の構成の積層造形物の製造方法によれば、アークがノズルや冷却ガスによって収束されるので、深い溶け込みを実現しやすくなる。
上記(5)の構成の積層造形物の製造方法によれば、高い電流値でアークを溶着ビードの形成箇所へ集中的に照射させることにより、溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードを容易に形成することができる。
上記(6)の構成の積層造形物の製造方法によれば、トーチをウィービングさせてアークを繰り返し照射することにより、溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードを容易に形成することができる。
前記開先部造形工程において、前記軌道計画を補正して溶着ビードを形成することにより、次層の溶着ビード層を構成する溶着ビード間に前記開先部となる隙間をあける、(1)〜(6)のいずれか一つに記載の積層造形物の製造方法。
上記(7)の構成の積層造形物の製造方法によれば、次層の溶着ビード層を造形する際に、軌道計画を補正して溶着ビードの幅寸法を小さくしたり、溶着ビードを形成するトーチの移動経路をずらすことにより、溶着ビード間に隙間をあける。これにより、前層の溶着ビード層における隣接する溶着ビードの境界部の上部に、隙間をあけて形成された次層の溶着ビードによって開先部を形成することができる。このように、溶着ビードの積層手順及び形状の軌道計画を補正して開先部を形成するので、開先部を形成するための溶着ビードの軌道計画を改めて作成する手間を不要にできる。これにより、高品質な積層造形物を効率よく製造することができる。
55 境界部
57 開先部
Ac アーク
B 溶着ビード
BH 高溶融溶着ビード
P 要溶融位置
L レーザ
M 溶加材
W 積層造形物
Claims (7)
- 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを互いに隣接させて溶着ビード層を形成し、該形成された溶着ビード層に次層の溶着ビード層を繰り返し積層して造形する積層造形物の製造方法であって、
次層の溶着ビード層を造形する際に、前層の溶着ビード層における隣接する溶着ビードの境界部を挟んだ両側に溶着ビードを形成して開先部を造形する開先部造形工程と、
前記開先部に、溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードを形成する高溶融溶着ビード形成工程と、を含む、積層造形物の製造方法。 - 次層の溶着ビード層を造形する際に、前層の溶着ビード層の前記境界部における隙間の幅及び深さを推定し、推定した隙間の幅及び深さに基づいて、前記高溶融溶着ビードを形成する要溶融位置を特定する溶融位置特定工程を含み、
前記溶融位置特定工程で特定した要溶融位置に対して、前記開先部造形工程及び前記高溶融溶着ビード形成工程を行う、請求項1に記載の積層造形物の製造方法。 - 前記高溶融溶着ビード形成工程において、溶着ビードの形成箇所へレーザを照射し、前記溶着ビードを溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードとする、請求項1または請求項2に記載の積層造形物の製造方法。
- 前記高溶融溶着ビード形成工程において、溶着ビードの形成箇所へプラズマ溶接を実施し、前記溶着ビードを溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードとする、請求項1または請求項2に記載の積層造形物の製造方法。
- 前記高溶融溶着ビード形成工程において、高い電流値でアークを生じさせて溶着ビードを形成することにより、前記溶着ビードを溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードとする、請求項1または請求項2に記載の積層造形物の製造方法。
- 前記高溶融溶着ビード形成工程において、トーチをウィービングさせてアークを繰り返し照射して溶着ビードを形成することにより、前記溶着ビードを溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードとする、請求項1または請求項2に記載の積層造形物の製造方法。
- 前記積層造形物の形状データを用いて、前記溶着ビードの積層手順及び形状の軌道計画を作成する軌道計画作成工程をさらに含み、
前記開先部造形工程において、前記軌道計画を補正して溶着ビードを形成することにより、次層の溶着ビード層を構成する溶着ビード間に前記開先部となる隙間をあける、請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。
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---|---|---|---|---|
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2019
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