JP7010722B2 - Manufacturing method and manufacturing equipment for laminated shaped objects - Google Patents
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Description
本発明は、積層造形物の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a laminated model.
近年、生産手段としての3Dプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた3Dプリンタは、レーザやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。 In recent years, the needs for 3D printers as a means of production have been increasing, and research and development have been carried out for practical use in the aircraft industry and the like, especially for application to metal materials. A 3D printer using a metal material melts a metal powder or a metal wire by using a heat source such as a laser or an arc, and laminates the molten metal to form a modeled object.
従来、多層盛溶接の溶接金属に対して、ピーニングを各層ごとに行う事で、組織を微細化して、疲労強度を向上させたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。さらに、開先内の溶接金属を超音波探傷検査する際、該溶接金属の組織によって検査性が低下するのを防止するため、各層を溶接した後に、該溶接金属をピーニングするものも知られている(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, it has been known that a weld metal of multi-layer welding is peened for each layer to make the structure finer and improve the fatigue strength (see, for example, Patent Document 1). Further, it is also known that when the weld metal in the groove is ultrasonically flaw detected, the weld metal is peened after each layer is welded in order to prevent the inspection property from being deteriorated by the structure of the weld metal. (See, for example, Patent Document 2).
ところで、積層造形物は、溶融金属の凝固によって製作されるため、凝固組織のばらつきにより強度にもばらつきが生じる。また、発生する酸化被膜が次層の造形時に溶融しきらない場合、酸化被膜は溶融金属内に巻き込まれ、介在物となり強度低下を招く。また、溶接ビードは、表面に凹凸があるため、超音波探傷など内部欠陥の検査が困難であり、表面研削による平坦化が必要となる。
特許文献1,2に記載の方法は、積層造形によって形成される溶融金属については考慮されていない。
By the way, since the laminated model is manufactured by solidification of the molten metal, the strength also varies due to the variation in the solidified structure. Further, when the generated oxide film is not completely melted at the time of forming the next layer, the oxide film is caught in the molten metal and becomes an inclusion, which causes a decrease in strength. Further, since the surface of the weld bead is uneven, it is difficult to inspect internal defects such as ultrasonic flaw detection, and flattening by surface grinding is required.
The methods described in Patent Documents 1 and 2 do not consider the molten metal formed by laminated molding.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、凝固組織を均一化して強度のばらつきを抑え、さらには、酸化被膜を良好に除去して高品質な積層造形物を製造することができる積層造形物の製造方法及び製造装置を提供することにある。また、他の目的は、非破壊検査ツールの高温による故障を回避することができる積層造形物の製造方法及び製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to homogenize the solidified structure to suppress the variation in strength, and further to satisfactorily remove the oxide film to obtain a high-quality laminated model. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a laminated model which can be manufactured. Another object is to provide a method and an apparatus for manufacturing a laminated model, which can avoid a failure due to a high temperature of a non-destructive inspection tool.
本発明は下記構成からなる。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをトーチで形成して積層させて積層造形物を造形する積層造形物の製造方法であって、
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を監視する温度監視処理と、
前記溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけて前記トーチに対して打撃ツールを追従させ、前記溶着ビードを打撃するピーニング処理と、
を行い、
前記ピーニング処理において、前記打撃ツールによる打撃の狙い高さを、前記トーチの狙い高さに、形成する前記溶着ビードの見込み高さを加算した位置に設定する、
積層造形物の製造方法。
(2) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを形成して積層させて積層造形物を造形する積層造形物の製造装置であって、
前記溶着ビードを形成するトーチと、
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を検出する温度検出センサと、
前記溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけて前記トーチに対して追従可能に設けられ、前記溶着ビードを打撃する打撃ツールと、
を備え、
前記溶着ビードを探傷検査する非破壊検査ツールが前記打撃ツールに対して追従可能に設けられている積層造形物の製造装置。
The present invention has the following configuration.
(1) A method for manufacturing a laminated model, in which a welded bead obtained by melting and solidifying a filler metal is formed by a torch and laminated to form a laminated model.
A temperature monitoring process for monitoring the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A peening process in which the striking tool is made to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead and the welded bead is striked.
And
In the peening process, the target height of the impact by the impact tool is set at a position obtained by adding the expected height of the welded bead to be formed to the target height of the torch.
Manufacturing method of laminated model.
(2) A device for manufacturing a laminated model, which forms a welded bead obtained by melting and solidifying a filler metal and laminating it to form a laminated model.
With the torch forming the welded bead,
A temperature detection sensor that detects the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A striking tool that is provided so as to be able to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead and strikes the welded bead.
Equipped with
A device for manufacturing a laminated model in which a non-destructive inspection tool for flaw detection inspection of the welded bead is provided so as to be able to follow the impact tool .
本発明の積層造形物の製造方法及び製造装置によれば、凝固組織を均一化して強度のばらつきを抑え、さらには、酸化被膜を良好に除去して高品質な積層造形物を製造することができる。 According to the method and apparatus for manufacturing a laminated model of the present invention, it is possible to homogenize the solidified structure to suppress the variation in strength, and to satisfactorily remove the oxide film to produce a high-quality laminated model. can.
また、本発明の他の積層造形物の製造方法及び製造装置によれば、非破壊検査ツールの高温による故障を回避することができる。 Further, according to the other manufacturing method and manufacturing apparatus of the laminated model of the present invention, it is possible to avoid the failure of the non-destructive inspection tool due to the high temperature.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の積層造形物の製造装置である製造システムの模式的な概略構成図である。図2はビード処理装置を説明する概略構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic schematic configuration diagram of a manufacturing system which is a manufacturing apparatus for a laminated model of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a bead processing apparatus.
本構成の製造システム100は、積層造形装置11と、ビード処理装置16と、積層造形装置11及びビード処理装置16を統括制御するコントローラ15と、を備える。
The
積層造形装置11は、先端軸にトーチ17を有する溶接ロボット19と、トーチ17に溶加材(溶接ワイヤ)Mを供給する溶加材供給部21とを有する。トーチ17は、溶加材Mを先端から突出した状態に保持する。
The laminated
コントローラ15は、CAD/CAM部31と、軌道演算部33と、記憶部35と、これらが接続される制御部37と、を有する。
The
溶接ロボット19は、多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ17には、溶加材Mが連続供給可能に支持される。トーチ17の位置や姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で3次元的に任意に設定可能となっている。
The
トーチ17は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。本構成で用いられるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG溶接やプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する積層造形物Wに応じて適宜選定される。
The
例えば、消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Mがコンタクトチップに保持される。トーチ17は、溶加材Mを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Mの先端からアークを発生する。溶加材Mは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構により、溶加材供給部21からトーチ17に送給される。そして、トーチ17を移動しつつ、連続送給される溶加材Mを溶融及び凝固させると、溶加材Mの溶融凝固体である線状の溶着ビード25が形成される。
For example, in the case of the consumable electrode type, a contact tip is arranged inside the shield nozzle, and the filler metal M to which the melting current is supplied is held by the contact tip. The
なお、溶加材Mを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビームやレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビームやレーザにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、溶着ビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。 The heat source for melting the filler metal M is not limited to the above-mentioned arc. For example, a heat source by another method such as a heating method using both an arc and a laser, a heating method using plasma, and a heating method using an electron beam or a laser may be adopted. When heating with an electron beam or a laser, the amount of heating can be controlled more finely, the state of the welded bead can be maintained more appropriately, and the quality of the laminated structure can be further improved.
CAD/CAM部31は、作製しようとする造形物Wの形状データを作成した後、複数の層に分割して各層の形状を表す層形状データを生成する。軌道演算部33は、生成された層形状データに基づいてトーチ17の移動軌跡を求める。記憶部35は、生成された層形状データやトーチ17の移動軌跡等のデータを記憶する。
The CAD /
制御部37は、記憶部35に記憶された層形状データやトーチ17の移動軌跡に基づく駆動プログラムを実行して、溶接ロボット19を駆動する。つまり、溶接ロボット19は、コントローラ15からの指令により、軌道演算部33で生成したトーチ17の移動軌跡に基づき、溶加材Mをアークで溶融させながらトーチ17を移動する。なお、図1は、水平面に配置させた板状のベースプレート20の上面に溶着ビード25を形成して積層造形物Wを造形する様子を示している。
The
図2に示すように、ビード処理装置16は、温度検出センサ41と、打撃ツール43と、超音波探傷プローブ(非破壊検査ツール)45とを有している。ビード処理装置16は、コントローラ15に接続されており、コントローラ15によって制御される。
As shown in FIG. 2, the
温度検出センサ41は、トーチ17で形成される溶着ビード25の温度を、その上方側から検出する。この温度検出センサ41は、トーチ17に追従して移動可能とされている。例えば、温度検出センサ41は、溶着ビード25の温度を検出可能な位置で、トーチ17に搭載されていてもよい。
The
打撃ツール43は、トーチ17で形成される溶着ビード25を、その上面から打撃してピーニングする。この打撃ツール43は、トーチ17に追従して移動可能とされている。図3に示すように、打撃ツール43は、冷却機構51を備えている。冷却機構51は、打撃ツール43の先端側で開口された流路53を有しており、この流路53には、冷却ガスが供給される。この冷却機構51は、打撃ツール43による溶着ビード25への打撃箇所に冷却ガスを吹き付けて冷却する。なお、冷却機構51としては、冷却ガスや冷却水によって打撃ツール43自体を冷却することで打撃箇所を冷却するものでもよい。
The
超音波探傷プローブ45は、トーチ17で形成される溶着ビード25に入射された超音波を検出する。超音波探傷プローブ45は、検出した超音波に基づいて、溶着ビード25の探傷検査を行う非破壊検査ツールである。超音波探傷プローブ45は、トーチ17に追従して移動可能とされている。
即ち、トーチ17、打撃ツール43、及び超音波探傷プローブ45は、形成される溶着ビード25に沿って、上記の順に配置されている。また、打撃ツール43は、トーチ17との後述する第1の間隔L1を調整可能に配置されている。さらに、超音波探傷プローブ45もトーチ17に対して後述する第2の間隔L2を調整可能に配置されることが好ましい。
The ultrasonic
That is, the
上記構成の製造システム100は、設定された層形状データから生成されるトーチ17の移動軌跡に沿って、トーチ17を溶接ロボット19の駆動により移動させながら、溶加材Mを溶融させ、溶融した溶加材Mをベースプレート20上に供給する。これにより、図4に示すように、ベースプレート20上に複数の線状の溶着ビード25が一列に並べられた溶着ビード層34が形成され、さらに、この溶着ビード層34が複数層に積層された積層造形物Wが造形される。
The
本実施形態では、製造システム100によって積層造形物Wを構成する溶着ビード25を形成する際に、コントローラ15がビード処理装置16を制御し、温度監視処理、ピーニング処理、冷却処理及び探傷検査処理を行う。
In the present embodiment, when the
次に、溶着ビード25の形成時におけるコントローラ15による温度監視処理、ピーニング処理、冷却処理及び探傷検査処理について説明する。ここでは、ベースプレート20に一層目の溶着ビード25を形成する場合を例示して説明する。
Next, the temperature monitoring process, the peening process, the cooling process, and the flaw detection inspection process by the
(温度監視処理)
水平に配置されたベースプレート20の上面をトーチ17が移動して溶着ビード25が形成されると、コントローラ15は、温度検出センサ41によって溶着ビード25の温度を検出する温度監視処理を行う(図2参照)。そして、この温度検出センサ41で検出された溶着ビード25の温度データがコントローラ15へ送信される。
(Temperature monitoring process)
When the
(ピーニング処理)
図5に示すように、コントローラ15は、温度検出センサ41からの温度データに基づいて、打撃ツール43をトーチ17に第1の間隔L1をあけて追従させ、この打撃ツール43で溶着ビード25の上面を打撃するピーニング処理を行う。
(Peening process)
As shown in FIG. 5, the
このピーニング処理における第1の間隔L1は、トーチ17による溶着ビード25の形成箇所Aと打撃ツール43による溶着ビード25の打撃箇所Bとの間隔であり、温度検出センサ41からの温度データに基づいて設定される。この第1の間隔L1は、例えば、軟鋼(例えばSM490相当の材料)の造形の場合、トーチ17に対して、打撃箇所Bにおいて溶着ビード25の温度が400℃~800℃の範囲となる間隔の中で適宜設定されればよい。
The first interval L1 in this peening process is the interval between the formation portion A of the welded
ここで、打撃箇所Bにおける溶着ビード25の温度が400℃より低いと、常温時のヤング率および降伏応力に対して溶着ビード25のヤング率および降伏応力が90%以上と高すぎて、打撃ツール43の打撃による溶着ビード25の平坦化が困難となる。また、打撃箇所Bにおける溶着ビードの温度が800℃より高いと、常温時のヤング率および降伏応力に対して溶着ビード25のヤング率および降伏応力が半分以下となり低すぎて、打撃ツール43の打撃によって溶着ビード25が必要以上に変形してしまう。
Here, when the temperature of the welded
なお、打撃箇所Bにおける溶着ビード25の温度は、例えば、温度検出センサ41の打撃箇所Bからの距離に応じて、打撃箇所Bまでの冷却速度を考慮し、検出温度から計算して割り出される。
また、第1の間隔L1とは、トーチ17と打撃ツール43が対向する溶着ビード25の2つの位置間で、溶着ビード25が形成された長さを意図している。例えば、本実施形態のように、直線的な溶着ビード25の場合には、トーチ17と打撃ツール43との間の間隔と、溶着ビード25の長さとは、実質的に一致している。
The temperature of the welded
Further, the first spacing L1 is intended to be the length at which the welded
ピーニング処理において、打撃ツール43による溶着ビード25の打撃の狙い高さH1は、トーチ17による溶着ビード25の狙い高さH2に対して溶着ビード25の見込み高さを加算した高さに設定される。一層目の溶着ビード25を形成する場合、溶着ビード25の狙い高さH2は、ベースプレート20の上面高さ位置である。なお、既に形成された溶着ビード層34の上面に溶着ビード25を形成する場合では、溶着ビード25の狙い高さH2は、前層の溶着ビード層34の上面高さ位置である。また、打撃ツール43で溶着ビード25を打撃すると、打撃ツール43の荷重で溶着ビード25が変形するため、溶着ビード25の打撃の狙い高さH1で打撃ツール43によって溶着ビード25を打撃すると、溶着ビード25は、その変形分だけ低い形成高さH3となる。つまり、このピーニング処理を行うことで、溶着ビード25は、その高さが設定された一層分の高さH3とされ、また、その上面が平坦化される。
In the peening process, the target height H1 of the
(冷却処理)
打撃ツール43による溶着ビード25へのピーニング処理において、冷却機構51によって打撃ツール43による溶着ビード25への打撃箇所Bを冷却する冷却処理を行う。
(Cooling process)
In the peening process on the welded
(探傷検査処理)
打撃ツール43に対して非破壊検査ツールである超音波探傷プローブ45を追従させる。そして、この超音波探傷プローブ45によって、ピーニング処理後の溶着ビード25を探傷検査する探傷検査処理を行う。この探傷検査処理では、トーチ17に溶加材Mを溶融させるために印加する電流に超音波電流(数kHz~数十kHz)を重畳させることで、溶接トーチと積層造形物Wの間に発生する溶接アークが超音波電流の強弱及び周波数に従って振動し、形成する溶着ビード25に超音波を入射させる。例えば、溶加材Mを溶融させるためにパルス電流を印加する際、ベース電流が印加される期間に超音波電流が重畳される。そして、打撃ツール43に追従させる超音波探傷プローブ45によって、溶着ビード25に入射させた超音波を検出し、この検出した超音波に基づいて、溶着ビード25の探傷検査を行う。その際、溶着ビード25の上面は平坦化されているので、溶着ビード25内の探傷を精度良く行うことができる。
(Dye penetrant inspection process)
The ultrasonic
なお、図2に示すように、超音波探傷プローブ45は、溶着ビード25からの熱による故障を回避すべく、トーチ17に対して第2の間隔L2以上空けて配置することが好ましい。
また、第2の間隔L2も、トーチ17と超音波探傷プローブ45が対向する溶着ビード25の2つの位置間で、溶接ビード25が形成された長さを意図している。
また、打撃ツール43の冷却機構51によって打撃箇所Bを冷却することで、超音波探傷プローブ45が対向する位置の溶着ビード25の温度が低下するため、超音波探傷プローブ45と打撃ツール43との間の第3の間隔L3を短く設定することができ、ひいては、第2の間隔L2も短く設定することができる。
As shown in FIG. 2, it is preferable that the ultrasonic
The second spacing L2 is also intended to be the length at which the
Further, by cooling the striking portion B by the
なお、超音波探傷プローブ45は、超音波の受信機能のみ有するものでもよいし、超音波の送信機能を兼ね備えたものでもよい。
また、超音波の送受信機能を備えた超音波探傷プローブ45を追従させる場合は、超音波電流を重畳させなくてもよく、この場合、超音波探傷プローブ45が、溶着ビードに超音波を入射させると共に、該超音波を検出する。
さらに、超音波探傷プローブ45としてはEMATのような非接触式あるいは弾性体を装着した接触式のプローブが望ましい。
The ultrasonic
Further, when the ultrasonic
Further, as the ultrasonic
以上、説明したように、本実施形態に係る積層造形物の製造方法及び製造装置によれば、トーチ17で形成される溶着ビード25の温度を監視し、その溶着ビード25の温度に基づいた第1の間隔L1をあけてトーチ17に対して打撃ツール43を追従させて溶着ビード25を打撃することで、溶着ビード25の結晶粒を微細化して凝固組織の均一化を図り、強度のばらつきを抑えることができ、しかも、酸化皮膜を良好に除去することができる。
As described above, according to the method and apparatus for manufacturing a laminated model according to the present embodiment, the temperature of the welded
また、打撃ツール43による打撃によってトーチ17で形成した溶着ビード25の上面を平坦にすることができ、次層の溶着ビード25の形成の安定化及び形成精度の向上が図れ、しかも、平坦化された上面から溶着ビード25内の探傷を精度良く行うことが可能となる。これにより、製造する積層造形物Wの品質を向上させることができる。
Further, the upper surface of the welded
特に、ピーニング処理において、打撃ツール43による打撃の狙い高さH1を、トーチ17の狙い高さH2に、形成する溶着ビード25の見込み高さを加算した位置に設定することで、溶着ビード25の上面を均等に平坦化させ、次層の溶着ビード25をより安定的かつ高精度に形成することができる。
In particular, in the peening process, the target height H1 of the impact by the
また、ピーニング処理において、打撃ツール43による溶着ビード25への打撃箇所Bを冷却する冷却処理を行うことで、次層の溶着ビード25が凝固するまでの時間を短くすることができる。したがって、前層の溶着ビード25の温度が高いために次層の溶着ビード25が凝固するまでの時間が長くなることで生じる垂れ等による形状不良が抑制される。これにより、積層造形物Wの品質を高め、しかも、造形効率を高めることができる。
Further, in the peening process, the time until the welded
さらに、打撃ツール43に対して非破壊検査ツールである超音波探傷プローブ45を追従させてピーニング処理後の溶着ビード25を探傷検査する探傷検査処理を行うので、打撃ツール43で平坦化される溶着ビード25の上面で超音波探傷プローブ45によって溶着ビード25の探傷を精度良く検査することができる。
Further, since the ultrasonic
また、トーチ17に超音波探傷プローブ45を第2の間隔L2以上空けて追従可能に設けることで、超音波探傷プローブ45の高温による故障を回避することができる。
Further, by providing the
特に、探傷検査処理において、トーチ17に印加する電流に超音波電流を重畳させることで、超音波を溶着ビード25へ入射させる別個の装置を用いることなく、非破壊検査ツールである超音波探傷プローブ45によって溶着ビード25の探傷検査を容易に行うことができる。
In particular, in the flaw detection inspection process, the ultrasonic flaw detection probe, which is a non-destructive inspection tool, does not use a separate device for incidenting ultrasonic waves on the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and those skilled in the art may modify or apply the invention based on the mutual combination of the configurations of the embodiments, the description of the specification, and the well-known technique. Is also the subject of the present invention and is included in the scope for which protection is sought.
例えば、超音波探傷プローブ45は、例えば、ベースプレート20の裏面等の溶着ビード25に入射された超音波を検出可能な場所に配置されていてもよい。
また、上記実施形態では、トーチ17に印加する電流に超音波電流を重畳させているが、本発明はこれに限らず、超音波を発生して溶着ビード25へ入射させる別個の装置を設けてもよいし、或いは、超音波探傷プローブ45が、超音波を発生して溶着ビード25へ入射し、溶着ビード25の探傷を行うものであってもよい。
For example, the ultrasonic
Further, in the above embodiment, the ultrasonic current is superimposed on the current applied to the
さらに、温度検出センサ41は、トーチ17と打撃ツール43との間のいずれかの位置での溶着ビード25の温度を検出するものであってもよい。
Further, the
また、上記実施形態の製造装置では、ビード処理装置16は、温度検出センサ41に加えて、打撃ツール43と、超音波探傷プローブ(非破壊検査ツール)45との両方を有する構成として説明したが、本発明はこれに限らず、温度検出センサ41に加えて、打撃ツール43と超音波探傷プローブ45とのいずれか一方を有する構成であってもよい。
即ち、本発明は、温度検出センサと打撃ツールとを備え、打撃ツールを、溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけてトーチに対して追従させる構成としてもよい。
また、本発明は、温度検出センサと非破壊検査ツールとを備え、非破壊検査ツールを、溶着ビードの温度に基づいた第2の間隔をあけてトーチに対して追従させる構成としてもよい。
Further, in the manufacturing apparatus of the above embodiment, the
That is, the present invention may include a temperature detection sensor and a striking tool, and the striking tool may be configured to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead.
Further, the present invention may include a temperature detection sensor and a non-destructive inspection tool, and the non-destructive inspection tool may be configured to follow the torch at a second interval based on the temperature of the welded bead.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをトーチで形成して積層させて積層造形物を造形する積層造形物の製造方法であって、
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を監視する温度監視処理と、
前記溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけて前記トーチに対して打撃ツールを追従させ、前記溶着ビードを打撃するピーニング処理と、
を行う積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、トーチで形成される前記溶着ビードの温度を監視し、その溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけてトーチに対して打撃ツールを追従させて溶着ビードを打撃することで、溶着ビードの結晶粒を微細化して凝固組織の均一化を図り、強度のばらつきを抑えることができ、しかも、酸化皮膜を良好に除去することができる。
また、打撃ツールによる打撃によってトーチで形成した溶着ビードの上面を平坦にすることができ、次層の溶着ビードの形成の安定化及び形成精度の向上が図れ、しかも、平坦化された上面から溶着ビード内の探傷を精度良く行うことが可能となる。
これにより、製造する積層造形物の品質を向上させることができる。
As described above, the following matters are disclosed in this specification.
(1) A method for manufacturing a laminated model, in which a welded bead obtained by melting and solidifying a filler metal is formed by a torch and laminated to form a laminated model.
A temperature monitoring process for monitoring the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A peening process in which the striking tool is made to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead and the welded bead is striked.
A method for manufacturing a laminated model.
According to this method for manufacturing a laminated structure, the temperature of the welded bead formed by the torch is monitored, and the striking tool is made to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead. By striking the welded bead, the crystal grains of the welded bead can be made finer to make the solidified structure uniform, the variation in strength can be suppressed, and the oxide film can be satisfactorily removed.
In addition, the upper surface of the welded bead formed by the torch can be flattened by hitting with a striking tool, the formation of the welded bead of the next layer can be stabilized and the formation accuracy can be improved, and welding is performed from the flattened upper surface. It is possible to accurately detect the flaw in the bead.
This makes it possible to improve the quality of the laminated model to be manufactured.
(2) 前記ピーニング処理において、前記打撃ツールによる打撃の狙い高さを、前記トーチの狙い高さに、形成する前記溶着ビードの見込み高さを加算した位置に設定する(1)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、溶着ビードの上面を均等に平坦化させ、次層の溶着ビードをより安定的かつ高精度に形成することができる。
(2) In the peening process, the target height of the impact by the impact tool is set at a position obtained by adding the expected height of the welded bead to be formed to the target height of the torch. Manufacturing method of the modeled object.
According to this method for manufacturing a laminated model, the upper surface of the welded bead can be evenly flattened, and the welded bead of the next layer can be formed more stably and with high accuracy.
(3) 前記ピーニング処理において、前記打撃ツールによる前記溶着ビードへの打撃箇所を冷却する冷却処理を行う(1)または(2)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、打撃ツールによる溶着ビードへの打撃箇所を冷却することで、次層の溶着ビードが凝固するまでの時間を短くすることができる。したがって、前層の溶着ビードの温度が高いために次層の溶着ビードが凝固するまでの時間が長くなることで生じる垂れ等による形状不良が抑制される。これにより、積層造形物の品質を高め、しかも、造形効率を高めることができる。
(3) The method for manufacturing a laminated model according to (1) or (2), wherein in the peening process, a cooling process is performed to cool the impacted portion on the welded bead by the impact tool.
According to this method for manufacturing a laminated model, it is possible to shorten the time until the welding bead of the next layer solidifies by cooling the portion hitting the welding bead by the hitting tool. Therefore, since the temperature of the welded bead in the front layer is high, the time until the welded bead in the next layer solidifies becomes long, and the shape defect due to sagging or the like is suppressed. As a result, the quality of the laminated model can be improved, and the modeling efficiency can be improved.
(4) 前記打撃ツールに対して非破壊検査ツールを追従させて前記ピーニング処理後の前記溶着ビードを探傷検査する探傷検査処理を行う(1)から(3)のいずれか一つに記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、打撃ツールに非破壊検査ツールを追従させることで、打撃ツールで平坦化される溶着ビードの上面で非破壊検査ツールによって溶着ビードの探傷を精度良く検査することができる。
(4) The stacking according to any one of (1) to (3), wherein a non-destructive inspection tool is made to follow the striking tool and a flaw detection inspection process is performed to detect and inspect the welded bead after the peening process. Manufacturing method of the modeled object.
According to this method of manufacturing a laminated model, the non-destructive inspection tool is made to follow the striking tool, so that the non-destructive inspection tool accurately inspects the flaw detection of the welded bead on the upper surface of the welded bead flattened by the striking tool. be able to.
(5) 前記探傷検査処理において、前記トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることで前記溶着ビードに超音波を入射させ、超音波探傷プローブからなる前記非破壊検査ツールによって前記超音波を検出する(4)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることで、超音波を溶着ビードへ入射させる別個の装置を用いることなく、非破壊検査ツールである超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(5) In the flaw detection inspection process, ultrasonic waves are incident on the welded bead by superimposing an ultrasonic current on the current applied to the torch, and the ultrasonic waves are detected by the nondestructive inspection tool composed of an ultrasonic flaw detection probe. The method for manufacturing a laminated model according to (4) to be detected.
According to this method for manufacturing a laminated model, ultrasonic waves are a non-destructive inspection tool by superimposing an ultrasonic current on a current applied to a torch without using a separate device for incident ultrasonic waves on a welded bead. The flaw detection probe can easily perform a flaw detection inspection of the welded bead.
(6) 前記探傷検査処理において、超音波の送受信機能を有する超音波探傷プローブからなる前記非破壊検査ツールによって、前記溶着ビードに超音波を入射させると共に、該超音波を検出する(4)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることなく、該超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(6) In the flaw detection inspection process, the non-destructive inspection tool including an ultrasonic flaw detection probe having an ultrasonic transmission / reception function causes ultrasonic waves to be incident on the welded bead and detects the ultrasonic waves in (4). The method for manufacturing a laminated model according to the description.
According to this method for manufacturing a laminated model, the flaw detection inspection of the welded bead can be easily performed by the ultrasonic flaw detection probe without superimposing the ultrasonic current on the current applied to the torch.
(7) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを形成して積層させて積層造形物を造形する積層造形物の製造装置であって、
前記溶着ビードを形成するトーチと、
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を検出する温度検出センサと、
前記溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけて前記トーチに対して追従可能に設けられ、前記溶着ビードを打撃する打撃ツールと、
を備える積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、温度検出センサで検出した前記溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけてトーチに対して打撃ツールを追従させて溶着ビードを打撃することで、溶着ビードの結晶粒を微細化して凝固組織の均一化を図り、強度のばらつきを抑えることができ、しかも、酸化皮膜を良好に除去することができる。
また、打撃ツールによる打撃によってトーチで形成した溶着ビードの上面を平坦にすることができ、次層の溶着ビードの形成の安定化及び形成精度の向上が図れ、しかも、平坦化された上面から溶着ビード内の探傷を精度良く行うことが可能となる。
これにより、高品質な積層造形物を製造することができる。
(7) A device for manufacturing a laminated model, which forms a welded bead obtained by melting and solidifying a filler metal and laminating it to form a laminated model.
With the torch forming the welded bead,
A temperature detection sensor that detects the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A striking tool that is provided so as to be able to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead and strikes the welded bead.
Equipment for manufacturing laminated objects.
According to this laminated model manufacturing apparatus, the welding tool is made to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead detected by the temperature detection sensor, and the welded bead is hit. The crystal grains of the welded bead can be made finer to make the solidified structure uniform, the variation in strength can be suppressed, and the oxide film can be satisfactorily removed.
In addition, the upper surface of the welded bead formed by the torch can be flattened by hitting with a striking tool, the formation of the welded bead of the next layer can be stabilized and the formation accuracy can be improved, and welding is performed from the flattened upper surface. It is possible to accurately detect the flaw in the bead.
This makes it possible to manufacture a high-quality laminated model.
(8) 前記打撃ツールは、前記溶着ビードへの打撃箇所を冷却する冷却機構を備える(7)に記載の積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、打撃ツールによる溶着ビードへの打撃箇所を冷却機構で冷却することで、次層の溶着ビードが凝固するまでの時間を短くすることができる。したがって、前層の溶着ビードの温度が高いために次層の溶着ビードが凝固するまでの時間が長くなることで生じる垂れ等による形状不良が抑制される。これにより、積層造形物の品質を高め、しかも、造形効率を高めることができる。
(8) The striking tool according to (7), wherein the striking tool includes a cooling mechanism for cooling a striking portion of the welded bead.
According to this laminated model manufacturing apparatus, it is possible to shorten the time until the welding bead of the next layer solidifies by cooling the portion hitting the welding bead by the hitting tool with a cooling mechanism. Therefore, since the temperature of the welded bead in the front layer is high, the time until the welded bead in the next layer solidifies becomes long, and the shape defect due to sagging or the like is suppressed. As a result, the quality of the laminated model can be improved, and the modeling efficiency can be improved.
(9) 前記溶着ビードを探傷検査する非破壊検査ツールが前記打撃ツールに対して追従可能に設けられている(7)または(8)に記載の積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、打撃ツールに非破壊検査ツールを追従させることで、打撃ツールで平坦化される溶着ビードの上面で非破壊検査ツールによって溶着ビードの探傷を精度良く検査することができる。
(9) The apparatus for manufacturing a laminated model according to (7) or (8), wherein a non-destructive inspection tool for flaw detection inspection of the welded bead is provided so as to be able to follow the impact tool.
According to this laminated model manufacturing equipment, the non-destructive inspection tool is made to follow the striking tool, so that the non-destructive inspection tool accurately inspects the flaw detection of the welded bead on the upper surface of the welded bead flattened by the striking tool. be able to.
(10) 前記非破壊検査ツールが前記トーチに対して第2の間隔以上空けて追従可能に設けられている(9)に記載の積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、トーチに非破壊検査ツールを第2の間隔以上空けて追従させることで、非破壊検査ツールの高温による故障を回避することができる。
(10) The apparatus for manufacturing a laminated model according to (9), wherein the non-destructive inspection tool is provided so as to be able to follow the torch with a second interval or more.
According to this laminated model manufacturing apparatus, by making the torch follow the non-destructive inspection tool at a interval of a second interval or more, it is possible to avoid a failure of the non-destructive inspection tool due to high temperature.
(11) 前記非破壊検査ツールは、前記トーチに印加する電流に超音波電流が重畳されることで前記溶着ビードに入射された超音波を検出する超音波探傷プローブからなる(9)または(10)に記載の積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることで、超音波を溶着ビードへ入射させる別個の装置を用いることなく、非破壊検査ツールである超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(11) The non-destructive inspection tool comprises an ultrasonic flaw detection probe that detects ultrasonic waves incident on the welded bead by superimposing an ultrasonic current on the current applied to the torch (9) or (10). ) The manufacturing apparatus for the laminated model.
According to this laminated model manufacturing device, ultrasonic waves are a non-destructive inspection tool by superimposing an ultrasonic current on the current applied to the torch without using a separate device for incident ultrasonic waves on the welded bead. The flaw detection probe can easily perform a flaw detection inspection of the welded bead.
(12) 前記非破壊検査ツールは、超音波の送受信機能を有し、前記溶着ビードに入射された前記超音波を検出する超音波探傷プローブからなる(9)または(10)に記載の積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることなく、該超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(12) The laminated molding according to (9) or (10), wherein the non-destructive inspection tool has an ultrasonic wave transmission / reception function and comprises an ultrasonic flaw detection probe that detects the ultrasonic waves incident on the welded bead. Equipment for manufacturing things.
According to this laminated model manufacturing apparatus, the flaw detection inspection of the welded bead can be easily performed by the ultrasonic flaw detection probe without superimposing the ultrasonic current on the current applied to the torch.
(13) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをトーチで形成して積層させて積層造形物を造形する積層造形物の製造方法であって、
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を監視する温度監視処理と、
前記溶着ビードの温度に基づいた第2の間隔をあけて前記トーチに対して非破壊検査ツールを追従させて前記溶着ビードを探傷検査する探傷検査処理と、
を行う積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、非破壊検査ツールの高温による故障を回避して、溶着ビードの探傷を精度良く検査することができる。
(13) A method for manufacturing a laminated model, in which a welded bead obtained by melting and solidifying a filler metal is formed by a torch and laminated to form a laminated model.
A temperature monitoring process for monitoring the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A flaw detection inspection process in which a non-destructive inspection tool is made to follow the torch at a second interval based on the temperature of the welded bead to detect and inspect the welded bead.
A method for manufacturing a laminated model.
According to this method for manufacturing a laminated model, it is possible to avoid failure of the non-destructive inspection tool due to high temperature and inspect the flaw detection of the welded bead with high accuracy.
(14) 前記探傷検査処理において、前記トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることで前記溶着ビードに超音波を入射させ、超音波探傷プローブからなる前記非破壊検査ツールによって前記超音波を検出する(13)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることで、超音波を溶着ビードへ入射させる別個の装置を用いることなく、非破壊検査ツールである超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(14) In the flaw detection inspection process, ultrasonic waves are incident on the welded bead by superimposing an ultrasonic current on the current applied to the torch, and the ultrasonic waves are detected by the nondestructive inspection tool composed of an ultrasonic flaw detection probe. The method for manufacturing a laminated model according to (13) to be detected.
According to this method for manufacturing a laminated model, ultrasonic waves are a non-destructive inspection tool by superimposing an ultrasonic current on a current applied to a torch without using a separate device for incident ultrasonic waves on a welded bead. The flaw detection probe can easily perform a flaw detection inspection of the welded bead.
(15) 前記探傷検査処理において、超音波の送受信機能を有する超音波探傷プローブからなる前記非破壊検査ツールによって、前記溶着ビードに超音波を入射させると共に、該超音波を検出する(13)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることなく、該超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(15) In the flaw detection inspection process, the non-destructive inspection tool including an ultrasonic flaw detection probe having an ultrasonic transmission / reception function causes ultrasonic waves to be incident on the welded bead and detects the ultrasonic waves (13). The method for manufacturing a laminated model according to the description.
According to this method for manufacturing a laminated model, the flaw detection inspection of the welded bead can be easily performed by the ultrasonic flaw detection probe without superimposing the ultrasonic current on the current applied to the torch.
(16) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを形成して積層させて積層造形物を造形する積層造形物の製造装置であって、
前記溶着ビードを形成するトーチと、
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を検出する温度検出センサと、
前記溶着ビードの温度に基づいた第2の間隔をあけて前記トーチに対して追従可能に設けられ、前記溶着ビードを探傷検査する非破壊検査ツールと、
を備える積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造方法によれば、非破壊検査ツールの高温による故障を回避して、溶着ビードの探傷を精度良く検査することができる。
(16) An apparatus for manufacturing a laminated model, which forms a welded bead obtained by melting and solidifying a filler metal and laminating it to form a laminated model.
With the torch forming the welded bead,
A temperature detection sensor that detects the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A non-destructive inspection tool that is provided so as to be able to follow the torch at a second interval based on the temperature of the welded bead and inspects the welded bead for flaw detection.
Equipment for manufacturing laminated objects.
According to this method for manufacturing a laminated model, it is possible to avoid failure of the non-destructive inspection tool due to high temperature and inspect the flaw detection of the welded bead with high accuracy.
(17) 前記非破壊検査ツールは、前記トーチに印加する電流に超音波電流が重畳されることで前記溶着ビードに入射された超音波を検出する超音波探傷プローブからなる(16)に記載の積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることで、超音波を溶着ビードへ入射させる別個の装置を用いることなく、非破壊検査ツールである超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(17) The non-destructive inspection tool according to (16), wherein the non-destructive inspection tool comprises an ultrasonic flaw detection probe that detects ultrasonic waves incident on the welded bead by superimposing an ultrasonic current on the current applied to the torch. Equipment for manufacturing laminated products.
According to this laminated model manufacturing device, ultrasonic waves are a non-destructive inspection tool by superimposing an ultrasonic current on the current applied to the torch without using a separate device for incident ultrasonic waves on the welded bead. The flaw detection probe can easily perform a flaw detection inspection of the welded bead.
(18) 前記非破壊検査ツールは、超音波の送受信機能を有し、前記溶着ビードに入射された前記超音波を検出する超音波探傷プローブからなる(16)に記載の積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、トーチに印加する電流に超音波電流を重畳させることなく、該超音波探傷プローブによって溶着ビードの探傷検査を容易に行うことができる。
(18) The apparatus for manufacturing a laminated model according to (16), wherein the non-destructive inspection tool has an ultrasonic wave transmission / reception function and comprises an ultrasonic flaw detection probe that detects the ultrasonic waves incident on the welded bead. ..
According to this laminated model manufacturing apparatus, the flaw detection inspection of the welded bead can be easily performed by the ultrasonic flaw detection probe without superimposing the ultrasonic current on the current applied to the torch.
17 トーチ
25 溶着ビード
41 温度検出センサ
43 打撃ツール
45 超音波プローブ(非破壊検査ツール)
51 冷却機構
100 製造システム(製造装置)
B 打撃箇所
L1 第1の間隔
L2 第2の間隔
M 溶加材
W 積層造形物
17
51
B Impact location L1 First interval L2 Second interval M filler metal W Laminated model
Claims (10)
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を監視する温度監視処理と、
前記溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけて前記トーチに対して打撃ツールを追従させ、前記溶着ビードを打撃するピーニング処理と、
を行い、
前記ピーニング処理において、前記打撃ツールによる打撃の狙い高さを、前記トーチの狙い高さに、形成する前記溶着ビードの見込み高さを加算した位置に設定する、
積層造形物の製造方法。 It is a method for manufacturing a laminated model, in which a welded bead obtained by melting and solidifying a filler metal is formed by a torch and laminated to form a laminated model.
A temperature monitoring process for monitoring the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A peening process in which the striking tool is made to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead and the welded bead is striked.
And
In the peening process, the target height of the impact by the impact tool is set at a position obtained by adding the expected height of the welded bead to be formed to the target height of the torch.
Manufacturing method of laminated model.
前記溶着ビードを形成するトーチと、
前記トーチで形成される前記溶着ビードの温度を検出する温度検出センサと、
前記溶着ビードの温度に基づいた第1の間隔をあけて前記トーチに対して追従可能に設けられ、前記溶着ビードを打撃する打撃ツールと、
を備え、
前記溶着ビードを探傷検査する非破壊検査ツールが前記打撃ツールに対して追従可能に設けられている積層造形物の製造装置。 It is a manufacturing device for a laminated model that forms a welded bead by melting and solidifying a filler metal and laminating it to form a laminated model.
With the torch forming the welded bead,
A temperature detection sensor that detects the temperature of the welded bead formed by the torch, and
A striking tool that is provided so as to be able to follow the torch at a first interval based on the temperature of the welded bead and strikes the welded bead.
Equipped with
A device for manufacturing a laminated model in which a non-destructive inspection tool for flaw detection inspection of the welded bead is provided so as to be able to follow the impact tool .
記超音波を検出する超音波探傷プローブからなる請求項6~請求項8のいずれか一項に記載の積層造形物の製造装置。 The nondestructive inspection tool according to any one of claims 6 to 8, wherein the non-destructive inspection tool has a function of transmitting and receiving ultrasonic waves, and comprises an ultrasonic flaw detection probe that detects the ultrasonic waves incident on the welded bead. Equipment for manufacturing laminated shaped objects.
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