JP7007237B2 - 積層造形物の製造方法及び積層造形物 - Google Patents
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(1) 第1金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第1造形体と、前記第1金属材料と異なる第2金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第2造形体とを接合して製造される積層造形物の製造方法であって、
前記第1金属材料の前記溶着ビードを積層させて前記第1造形体の本体部を造形する第1造形体本体部造形工程と、
前記第1造形体の前記本体部に、前記第1金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第1突条部及び前記第2金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第2突条部を形成し、前記第1突条部と前記第2突条部とを交互に配列させた接合部を造形する接合部造形工程と、
前記接合部に、前記第2金属材料の前記溶着ビードを積層して前記第2造形体の本体部を造形する第2造形体本体部造形工程と、
を含み、
前記第1突条部の前記溶着ビードは、積層方向において、前記第2突条部の前記溶着ビード間、又は前記第2突条部の前記溶着ビードと前記第2造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、且つ、
前記第2突条部の前記溶着ビードは、前記積層方向において、前記第1突条部の前記溶着ビード間、又は前記第1突条部の前記溶着ビードと前記第1造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、
前記接合部造形工程において、前記各第1突条部と前記各第2突条部の少なくとも一方の積層方向への突出長さは、前記第1突条部と前記第2突条部との配列方向において交互に異なる、
積層造形物の製造方法。
(2) 第1金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第1造形体と、前記第1金属材料と異なる第2金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第2造形体とを接合して製造される積層造形物であって、
前記第1金属材料の前記溶着ビードを積層させて造形される前記第1造形体の本体部と、
前記第1造形体の前記本体部に、前記第1金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第1突条部及び前記第2金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第2突条部を形成し、前記第1突条部と前記第2突条部とを交互に配列させて造形される接合部と、
前記接合部に、前記第2金属材料の前記溶着ビードを積層して造形される前記第2造形体の本体部と、
を含み、
前記第1突条部の前記溶着ビードは、積層方向において、前記第2突条部の前記溶着ビード間、又は前記第2突条部の前記溶着ビードと前記第2造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、且つ、
前記第2突条部の前記溶着ビードは、前記積層方向において、前記第1突条部の前記溶着ビード間、又は前記第1突条部の前記溶着ビードと前記第1造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、
前記各第1突条部と前記各第2突条部の少なくとも一方の積層方向への突出長さは、前記第1突条部と前記第2突条部との配列方向において交互に異なる、
積層造形物。
図2に示すように、積層造形物Wは、第1金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビード25を積層させてなる第1造形体W1と、第1金属材料と異なる第2金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビード25を積層させてなる第2造形体W2とを接合して製造される。
なお、ここでは、第1金属材料を鋼製とし、第2金属材料をアルミニウム製(純アルミ、アルミニウム合金を含む)としているが、これに限らず、第2金属材料をチタン製としてもよい。また、第1金属材料を軟鋼とし、第2金属材料をステンレス鋼やステライト合金、コルモノイ合金などとする組合せや、第1金属材料をステンレス鋼、第2金属材料をステライト合金やコルモノイ合金とするような組合せなど、異なる種類の鋼製同士の組合せであってもよい。
これにより、第1突条部W1bと第2突条部W2bとの境界部においてアンカー効果を持たせることができ、異種金属からなる第1造形体W1と第2造形体W2との接合強度を高めることができる。
図4~図6は、積層造形物の製造手順を説明する為、各製造工程での積層造形物を示している。
図4に示すように、トーチ17へ第1造形体W1の金属材料からなる溶加材M1を供給し、トーチ17によって同一方向に伸長する溶着ビード25を配列方向に並べることで層を形成する。さらに、該層の上に、同様に複数の溶着ビード25を形成することで積層し、これを繰り返すことで、第1造形体W1の本体部W1aを造形する。なお、本実施形態では、溶着ビード25は、下層において、配列方向に隣り合う2つの溶着ビード25の中間位置を狙ってそれぞれ形成される。
次に、図5に示すように、第1造形体W1の本体部W1aの上部に、第1造形体W1の第1突条部W1bとなる溶着ビード25及び第2造形体W2の第2突条部W2bとなる溶着ビード25を層ごとに形成し、さらに積層させる。そして、第1突条部W1b及び第2突条部W2bが互いに噛み合わされた接合部WSを造形する。このとき、第1突条部W1bの溶着ビード25は、溶加材M1をトーチ17へ供給して形成し、第2突条部W2bの溶着ビード25は、溶加材M2をトーチ17へ供給して形成する。なお、接合部WSを造形する際には、この接合部WSで必要となる接合強度に応じて第1突条部W1b及び第2突条部W2bの幅寸法や突出寸法を適宜調整するのが好ましい。
特に、本実施形態では、溶着ビード25の中心位置が、上下の層の溶着ビード25の中心位置に対して溶着ビード25の直径の1/2ずつずれているので、第1突条部W1bと第2突条部W2bとの境界部では、互いの溶着ビード25がオーバーラップして積層方向に積み重なっている。
そして、図6に示すように、接合部WSを造形したら、トーチ17へ第2造形体W2の金属材料からなる溶加材M2を供給し、接合部WS上にトーチ17によって同一方向に伸長する溶着ビード25を配列方向に並べることで層を形成する。さらに、該層の上に、同様に、複数の溶着ビード25を形成することで積層して、これを繰り返すことで、第2造形体W2の本体部W2aを造形する。したがって、異種金属からなる第1造形体W1と第2造形体W2とが接合部WSで接合された積層造形物Wが製造される。
図7は変形例1を説明する積層造形物の断面図である。変形例1では、接合部造形工程において、各第1突条部W1bの積層方向への突出長さが、配列方向において交互に異なり、同様に、各第2突条部W2bの積層方向への突出長さが、配列方向において交互に異なるようにして、接合部WSが造形される。
図8は変形例2を説明する積層造形物の断面図である。変形例2では、接合部造形工程において、第1造形体W1の第1突条部W1bが積層方向へ向かって次第に幅広とされ、代わりに、第2造形体W2の突条部W2bが積層方向へ向かって次第に幅狭となるように接合部WSが造形される。
この場合、第1突条部W1bの溶着ビード25は、積層方向において、第2突条部W2bの溶着ビード25と第2造形体W2の本体部W2aの溶着ビード25との間で挟持され、且つ、第2突条部W2bの溶着ビード25は、積層方向において、第1突条部W1bの溶着ビード25と第1造形体W1の本体部W1aの溶着ビード25との間で挟持される。
(1) 第1金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第1造形体と、前記第1金属材料と異なる第2金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第2造形体とを接合して製造される積層造形物の製造方法であって、
前記第1金属材料の前記溶着ビードを積層させて前記第1造形体の本体部を造形する第1造形体本体部造形工程と、
前記第1造形体の前記本体部に、前記第1金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第1突条部及び前記第2金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第2突条部を形成し、前記第1突条部と前記第2突条部とを交互に配列させた接合部を造形する接合部造形工程と、
前記接合部に、前記第2金属材料の前記溶着ビードを積層して前記第2造形体の本体部を造形する第2造形体本体部造形工程と、
を含み、
前記第1突条部の前記溶着ビードは、積層方向において、前記第2突条部の前記溶着ビード間、又は前記第2突条部の前記溶着ビードと前記第2造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、且つ、
前記第2突条部の前記溶着ビードは、前記積層方向において、前記第1突条部の前記溶着ビード間、又は前記第1突条部の前記溶着ビードと前記第1造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持される積層造形物の製造方法。
これにより、異種金属からなる第1造形体と第2造形体とが、高い強度で接合された積層造形物を製造することができる。特に、第1突条部と第2突条部との境界部におけるせん断強度を高めることができ、第1造形体と第2造形体との接合強度を高めることができる。
これにより、接合部における第1突条部と第2突条部との境界部では、互いの溶着ビードが入り込んで噛み込んだ状態となり、アンカー効果を持たせることができる。
これにより、第1造形体の第1突条部と第2造形体の本体部との突き合わせ箇所を通るライン及び第2造形体の第2突条部と第1造形体の本体部との突き合わせ箇所を通るラインの少なくとも一方を凹凸状にでき、該ラインを長くして、第1造形体と第2造形体との接合部での破断強度を高めることができる。
これにより、接合部における第1突条部と第2突条部とのアンカー効果をより高めることができ、第1造形体と第2造形体との接合強度がさらに高められた積層造形物を製造することができる。
前記第1金属材料の前記溶着ビードを積層させて造形される前記第1造形体の本体部と、
前記第1造形体の前記本体部に、前記第1金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第1突条部及び前記第2金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第2突条部を形成し、前記第1突条部と前記第2突条部とを交互に配列させて造形される接合部と、
前記接合部に、前記第2金属材料の前記溶着ビードを積層して造形される前記第2造形体の本体部と、
を含み、
前記第1突条部の前記溶着ビードは、積層方向において、前記第2突条部の前記溶着ビード間、又は前記第2突条部の前記溶着ビードと前記第2造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、且つ、
前記第2突条部の前記溶着ビードは、前記積層方向において、前記第1突条部の前記溶着ビード間、又は前記第1突条部の前記溶着ビードと前記第1造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持される積層造形物。
これにより、異種金属からなる第1造形体と第2造形体とが、高い強度で接合された積層造形物を製造することができる。特に、第1突条部と第2突条部との境界部におけるせん断強度を高めることができ、第1造形体と第2造形体との接合強度を高めることができる。
これにより、接合部における第1突条部と第2突条部との境界部では、互いの溶着ビードが入り込んで噛み込んだ状態となり、アンカー効果を持たせることができる。
これにより、第1造形体の第1突条部と第2造形体の本体部との突き合わせ箇所を通るライン及び第2造形体の第2突条部と第1造形体の本体部との突き合わせ箇所を通るラインの少なくとも一方を凹凸状にでき、該ラインを長くして、第1造形体と第2造形体との接合部での破断強度を高めることができる。
これにより、接合部における第1突条部と第2突条部とのアンカー効果をより高めることができ、第1造形体と第2造形体との接合強度がさらに高められた積層造形物を製造することができる。
M,M1,M2 溶加材
W 積層造形物
W1 第1造形体
W2 第2造形体
W1a,W2a 本体部
W1b 第1突条部
W2b 第2突条部
WS 接合部
Claims (6)
- 第1金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第1造形体と、前記第1金属材料と異なる第2金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第2造形体とを接合して製造される積層造形物の製造方法であって、
前記第1金属材料の前記溶着ビードを積層させて前記第1造形体の本体部を造形する第1造形体本体部造形工程と、
前記第1造形体の前記本体部に、前記第1金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第1突条部及び前記第2金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第2突条部を形成し、前記第1突条部と前記第2突条部とを交互に配列させた接合部を造形する接合部造形工程と、
前記接合部に、前記第2金属材料の前記溶着ビードを積層して前記第2造形体の本体部を造形する第2造形体本体部造形工程と、
を含み、
前記第1突条部の前記溶着ビードは、積層方向において、前記第2突条部の前記溶着ビード間、又は前記第2突条部の前記溶着ビードと前記第2造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、且つ、
前記第2突条部の前記溶着ビードは、前記積層方向において、前記第1突条部の前記溶着ビード間、又は前記第1突条部の前記溶着ビードと前記第1造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、
前記接合部造形工程において、前記各第1突条部と前記各第2突条部の少なくとも一方の積層方向への突出長さは、前記第1突条部と前記第2突条部との配列方向において交互に異なる、
積層造形物の製造方法。 - 前記接合部造形工程において、前記第1突条部及び前記第2突条部の前記配列方向の幅が層ごとに異なるように、前記第1金属材料の前記溶着ビード及び前記第2金属材料の前記溶着ビードを形成する請求項1に記載の積層造形物の製造方法。
- 前記接合部造形工程において、前記第1突条部が、前記積層方向へ向かって次第に幅広となるように、前記第1金属材料の前記溶着ビード及び前記第2金属材料の前記溶着ビードを形成する請求項1又は2に記載の積層造形物の製造方法。
- 第1金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第1造形体と、前記第1金属材料と異なる第2金属材料の溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させてなる第2造形体とを接合して製造される積層造形物であって、
前記第1金属材料の前記溶着ビードを積層させて造形される前記第1造形体の本体部と、
前記第1造形体の前記本体部に、前記第1金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第1突条部及び前記第2金属材料の前記溶着ビードからなる複数の第2突条部を形成し、前記第1突条部と前記第2突条部とを交互に配列させて造形される接合部と、
前記接合部に、前記第2金属材料の前記溶着ビードを積層して造形される前記第2造形体の本体部と、
を含み、
前記第1突条部の前記溶着ビードは、積層方向において、前記第2突条部の前記溶着ビード間、又は前記第2突条部の前記溶着ビードと前記第2造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、且つ、
前記第2突条部の前記溶着ビードは、前記積層方向において、前記第1突条部の前記溶着ビード間、又は前記第1突条部の前記溶着ビードと前記第1造形体の本体部の前記溶着ビードとの間で挟持され、
前記各第1突条部と前記各第2突条部の少なくとも一方の積層方向への突出長さは、前記第1突条部と前記第2突条部との配列方向において交互に異なる、
積層造形物。 - 前記第1突条部及び前記第2突条部は前記配列方向の幅が層ごとに異なる請求項4に記載の積層造形物。
- 前記第1突条部が、前記積層方向へ向かって次第に幅広となる請求項4又は5に記載の積層造形物。
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