JP7193423B2 - Laminate-molded article manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、積層造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a layered product.
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 need for 3D printers as a means of production has increased, and research and development are being carried out for practical application in the aircraft industry, etc., especially for application to metal materials. A 3D printer using a metal material melts metal powder or metal wire using a heat source such as a laser or an arc, and laminates the molten metal to form a modeled object.
溶着ビードを形成する技術に関して、特許文献1には、アーク溶接の溶接開先隙間を検出し、検出した開先隙間に応じた振幅を選択してウィービングを行う制御方法が記載されている。また、特許文献2には、視覚センサで検出される開先底部のギャップ幅の増加に応じて、平均溶接電流を階段状に減少させ、同時に、溶接速度を減少させるとともにウィービング幅を増加させることが記載されている。さらに、特許文献3には、アーク溶接の下流でエネルギービームを照射するシステムにおいて、溶接パッドル及び溶接パッドルによって形成される溶接ビードの少なくとも一方の表面における孔隙率を検出し、検出される孔隙率に応答してエネルギービームの動作を変更することが記載されている。 Regarding the technique of forming a weld bead, Patent Document 1 describes a control method for detecting a welding groove gap in arc welding, selecting an amplitude corresponding to the detected groove gap, and performing weaving. Further, in Patent Document 2, according to the increase in the gap width at the groove bottom detected by the visual sensor, the average welding current is decreased stepwise, and at the same time, the welding speed is decreased and the weaving width is increased. is described. Furthermore, in Patent Document 3, in a system that irradiates an energy beam downstream of arc welding, porosity in at least one surface of a weld puddle and a weld bead formed by the weld puddle is detected, and the detected porosity is Altering the operation of the energy beam in response is described.
ところで、複数の溶着ビードを並べた溶着ビード層の上に、さらに溶着ビード層を積層して積層造形物を造形する場合、各溶着ビード層における隣接する溶着ビード同士の狭隘な境界部に未溶着部が生じるおそれがある。その結果、完成した積層造形物にブローホールやクラック等の溶接欠陥が生じ、所望の機械的強度が得られないことがある。 By the way, when forming a layered product by further laminating a welding bead layer on a welding bead layer in which a plurality of welding beads are arranged, there is no welding at the narrow boundary between adjacent welding beads in each welding bead layer. part may occur. As a result, weld defects such as blowholes and cracks may occur in the completed laminate-molded article, and desired mechanical strength may not be obtained.
この隣接する溶着ビードの境界部における未溶着部の発生のおそれは、特許文献1,2のように、アーク溶接の溶接開先隙間や開先底部のギャップ幅を検出してウィービングを制御したり、エネルギービームの動作を変更するだけでは、確実になくすことが困難である。 The possibility of the occurrence of an unwelded portion at the boundary of this adjacent weld bead is caused by controlling weaving by detecting the welding groove gap of arc welding and the gap width at the groove bottom as in Patent Documents 1 and 2. , is difficult to reliably eliminate by simply changing the behavior of the energy beam.
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、隣接する溶着ビード同士の境界部における未溶着部の発生を抑えて高品質な積層造形物を得ることができる積層造形物の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above matters, and its object is to suppress the occurrence of unwelded parts at the boundaries between adjacent welding beads and obtain a high-quality laminate-molded article. It is to provide a manufacturing method of
本発明は下記構成からなる。
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。
The present invention consists of the following configurations.
A method for manufacturing a laminate-molded article, in which welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are placed adjacent to each other to form a welding bead layer, and the following welding bead layer is repeatedly laminated on the formed welding bead layer to form a laminate model. and
a groove forming step of forming a groove by forming weld beads on both sides of the boundary between adjacent weld beads in the previous weld bead layer when forming the next weld bead layer;
a high-melt weld bead forming step of forming a high-melt weld bead having a deep penetration depth in the groove portion.
本発明によれば、隣接する溶着ビード同士の境界部における未溶着部の発生を抑えて高品質な積層造形物を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation|occurrence|production of the unwelded part in the boundary part of adjacent welding beads can be suppressed, and a high-quality laminate-molded article can be obtained.
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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a manufacturing system used for manufacturing a laminate-molded article of the present invention.
A
積層造形装置11は、先端軸にトーチ17が設けられた溶接ロボット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。この溶接ロボット19の先端軸には、トーチ17とともに、レーザ照射器23及び検出センサ25が設けられている。
The
溶接ロボット19は、多関節ロボットであり、ロボットアームの先端軸に取り付けたトーチ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。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、ベースプレート51上に溶加材Mの溶融凝固体である線状の溶着ビードB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 contact tip holds the filler material M to which the melting current is supplied. The
レーザ照射器23は、レーザ発振器から発振されたレーザを集光光学系で集光させて照射するもので、レーザとしては、例えば、CO2レーザやYAGレーザが用いられる。検出センサ25は、造形途中の積層造形物Wの形状を計測するセンサである。この検出センサ25としては、例えば、照射したレーザ光の反射光を高さデータとして取得するレーザセンサが用いられる。
The
コントローラ13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
CAD/CAM部31は、作製しようとする積層造形物の形状データ(CADデータ等)を入力又は作成し、軌道演算部33と協働して、積層造形物の造形手順を表す溶着ビードBの積層モデルを生成する。つまり、形状データを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。そして、生成された積層モデルの層形状データに基づいてトーチ17の移動軌跡を決定する。CAD/CAM部31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に基づいて、トーチ17を移動させて溶着ビードを形成する溶接ロボット19及び電源装置15の駆動プログラムを生成する。生成された駆動プログラム等の各種データは記憶部35に記憶される。
The CAD/
制御部37は、記憶部35に記憶された駆動プログラムを実行して、溶接ロボット19や電源装置15等を駆動する。つまり、溶接ロボット19は、コントローラ13からの指令により、軌道演算部33で生成されたトーチ17の軌道軌跡に沿ってトーチ17を移動させるとともに、溶加材Mをアークで溶融させて、ベースプレート51上に溶着ビードBを形成する。
The
なお、ベースプレート51は、鋼板等の金属板からなり、基本的には積層造形物Wの底面(最下層の面)より大きいものが使用される。なお、ベースプレート51は、板状に限らず、ブロック体や棒状等、他の形状のベースであってもよい。
The
溶加材Mとしては、あらゆる市販の溶接ワイヤを用いることができる。例えば、軟鋼,高張力鋼及び低温用鋼用のマグ溶接及びミグ溶接ソリッドワイヤ(JIS Z 3312)、軟鋼,高張力鋼及び低温用鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤ(JIS Z 3313)等で規定されるワイヤを用いることができる。 As filler material M, any commercially available welding wire can be used. For example, MAG welding and MIG welding solid wires for mild steel, high-strength steel and low-temperature steel (JIS Z 3312), arc welding flux-cored wires for mild steel, high-strength steel and low-temperature steel (JIS Z 3313), etc. wire can be used.
上記構成の積層造形物の製造システム100では、制御部37に、造形する積層造形物Wの形状データ(CADデータ等)を入力すると、制御部37は、入力された形状データに基づいて、積層造形物Wの造形手順を表す溶着ビードBの積層モデルを生成する。
In the laminate-molded
この積層モデルは、入力された形状データから、その形状、材質、入熱量等の諸条件に基づいて、効率よく積層できるように、適宜なアルゴリズムに基づいて解析的に求められる。これにより、溶着ビードBの積層手順及び形状等の計画である軌道計画を求め、この軌道計画に基づいて、トーチ17の軌道(移動軌跡)を求める。そして、CAD/CAM部31は、求めたトーチ17の軌道、溶着ビードBの軌道計画に基づいて、駆動プログラムを生成する。
This lamination model is analytically determined based on an appropriate algorithm based on various conditions such as the shape, material, and heat input from the input shape data so that lamination can be efficiently performed. As a result, a trajectory plan, which is a plan for the lamination procedure and shape of the welding bead B, is obtained, and the trajectory (moving trajectory) of the
制御部37は、駆動プログラムに従って、図2Aに示すように、トーチ17の先端から突出する溶加材MをアークAcによって溶融させてベースプレート51上に線状の溶着ビードBを形成する。そして、ベースプレート51上に複数の溶着ビードBを互いに隣接させて形成して第1層目の溶着ビード層53を造形する。
The
次いで、制御部37は、図2Bに示すように、第1層目の溶着ビード層53の上に、複数の溶着ビードBを互いに隣接させて形成し、次層である第2層目の溶着ビード層53を積層させる。そして、この溶着ビード層53の積層を繰り返すことで、積層造形物Wを造形する。
Next, as shown in FIG. 2B, the
ところで、溶着ビードBを互いに隣接させて溶着ビード層53を造形する場合、各溶着ビード層53における隣接する溶着ビードB同士の狭隘な境界部に未溶着部が生じるおそれがある。その結果、完成した積層造形物Wにブローホールやクラック等の溶接欠陥が生じ、所望の機械的強度が得られないことがある。
By the way, when forming the
本実施形態では、隣接する溶着ビードB同士の狭隘な境界部における未溶着部の発生を抑えつつ積層造形物Wを製造する。以下、本実施形態に係る積層造形物Wの製造方法について詳述する。 In the present embodiment, the laminate-molded article W is manufactured while suppressing the occurrence of unwelded portions at narrow boundaries between adjacent welding beads B. FIG. Hereinafter, the method for manufacturing the laminate-molded article W according to this embodiment will be described in detail.
図3A~図3Dは、積層造形物の製造手順を示す製造途中の積層造形物の概略平面図である。図4A~図4Dは、積層造形物の製造手順を示す製造途中の積層造形物の幅方向に沿う概略断面図である。図5は、高溶融溶着ビード形成工程を説明する製造途中の積層造形物の溶接方向に沿う概略断面図である。 3A to 3D are schematic plan views of a laminate-molded article in the process of manufacturing, showing the manufacturing procedure of the laminate-molded article. 4A to 4D are schematic cross-sectional views along the width direction of the laminate-molded article during manufacturing, showing the manufacturing procedure of the laminate-molded article. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view along the welding direction of the laminate-molded product in the process of manufacturing, for explaining the high-melt welding bead forming process.
(溶融位置特定工程)
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。
(Melting position specifying step)
As shown in FIGS. 3A and 4A, after forming the first
制御部37は、境界部55における推定した隙間の幅及び深さが予め設定された閾値を越えているか否かを判定する。なお、判定に用いる閾値は、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が大きいために未溶着部が生じるおそれがある値であり、予め設定されて記憶部35に記憶されている。そして、制御部37は、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が予め設定された閾値を越えていると判定すると、その位置である要溶融位置Pを特定する。
The
(開先部造形工程)
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。
(Groove forming process)
After specifying the melting position P, the
これにより、図3B及び図4Bに示すように、第1層目の溶着ビード層53における隣接する溶着ビードBの要溶融位置Pを有する境界部55を挟んだ両側に、補正した軌道計画に基づく溶着ビードBを形成し、この境界部55の上部に、第2層目の溶着ビード層53を構成する溶着ビードBによって開先部57を造形する。
As a result, as shown in FIGS. 3B and 4B, on both sides of the
この開先部57を造形するための補正した軌道計画によって形成する溶着ビードBは、例えば、作成した軌道計画における溶着ビードBよりも幅が狭くされたもので、さらに、互いに軌道(移動軌跡)が離間する方向へずらされて形成される。なお、開先部57を造形する場合、溶着ビードBを、幅を変えずに軌道(移動軌跡)を互いに離間する方向へずらして開先部57を造形してもよい。
The welding bead B formed by the corrected trajectory plan for shaping the
(高溶融溶着ビード形成工程)
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。
(High-melt welding bead forming process)
After forming the
この高溶融溶着ビードBHを形成するには、図5に示すように、開先部57へレーザ照射器23によってレーザLを照射し、このレーザLの照射箇所にトーチ17の先端から突出する溶加材MをアークAcによって溶融させる。すると、この開先部57では、エネルギー密度が低いアークAcによる溶着ビードの形成箇所にエネルギー密度が高いレーザLが予め照射されることで、溶着ビードの形成箇所への入熱量が補われる。つまり、開先部57内の境界部55がレーザLによって溶融され、さらに、その溶融部分にアークACによって溶着ビードが埋め込まれ、これにより、下地への溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードBHが形成される。そして、この高溶融溶着ビードBHを開先部57に形成することで、前層である第1層目の溶着ビード層53における隣接する溶着ビードBの境界部55では、溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードBHによって再溶融される。これにより、境界部55における隙間が除去される。なお、開先部57に対しては、トーチ17によって形成した溶着ビードBにレーザLを照射してもよい。このようにすると、開先部57に形成された溶着ビードBがレーザLによって境界部55に押し込まれ、これにより、下地への溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードBHが形成される。
In order to form this high-melting welding bead BH, as shown in FIG. A workpiece M is melted by an arc Ac. Then, in the
図3D及び図4Dに示すように、第1層目の溶着ビード層53において、要溶融位置Pの特定がない境界部55の上部には、軌道計画に基づいた溶着ビードBを形成する。これにより、第1層目の溶着ビード層53の上部に、高溶融溶着ビードBHを含む溶着ビードBによって造形された第2層目の溶着ビード層53が積層される。
As shown in FIGS. 3D and 4D , in the first
なお、開先部57を造形して高溶融溶着ビードBHを形成する場合、高溶融溶着ビードBHを新たな溶着ビードの要素として積層造形物Wを造形するための軌道計画に追加する。
When forming the
以上、説明したように、上記の製造方法によれば、前層の溶着ビード層53における隣接する溶着ビードBの境界部55に溶け込み深さが深い高溶融溶着ビードBHを形成する。これにより、溶着ビードBの境界部55を高溶融溶着ビードBH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Wを製造することができる。
As described above, according to the manufacturing method described above, a high-melting weld bead BH having a deep penetration depth is formed at the
また、前層の溶着ビード層53における隣接する溶着ビードBの境界部55を挟んだ両側に溶着ビードBを形成して開先部57を造形しておくので、高溶融溶着ビードBH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53の溶着ビードBの境界部55に高溶融溶着ビードBHを円滑に形成することができる。
In addition, since the welding beads B are formed on both sides of the
しかも、境界部55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BHの形成が必要な要溶融位置Pを特定し、この要溶融位置Pに開先部57を造形して高溶融溶着ビードBHを形成する。これにより、高溶融溶着ビードBH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Wを製造することができる。
Moreover, the melting position P where the high-melt welding bead BH needs to be formed is specified based on the width and depth of the gap in the
また、高溶融溶着ビード形成工程では、溶着ビードの形成箇所へレーザLを照射し、溶着ビードを溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードBHとするので、溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードBHを容易に形成することができる。 In addition, in the high-melt welding bead forming step, the laser L is irradiated to the welding bead formation location to make the welding bead a high-melting welding bead BH with a deep penetration depth. It can be easily formed.
また、溶着ビードBの積層手順及び形状の軌道計画を補正して開先部57を形成するので、開先部57を形成するための溶着ビードB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Wを効率よく製造することができる。
In addition, since the
なお、上記の例では、レーザLを照射して溶着ビードの溶け込み深さを深くして高溶融溶着ビードBHを形成したが、高溶融溶着ビードBHの形成の仕方としては、レーザLの併用に限らず、例えばプラズマ溶接を利用してもよい。プラズマ溶接であれば、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い。 In the above example, the high melting welding bead BH was formed by irradiating the laser L to deepen the penetration depth of the welding bead. For example, plasma welding may be used. With plasma welding, the arc is converged by the nozzle and cooling gas, so it is easy to achieve deep penetration.
例えば、トーチ17で照射するアークAcを高い電流値で生じさせることにより、開先部57に集中的にアークAcを照射させて溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードBHを形成してもよい。
For example, by generating the arc Ac irradiated by the
また、図6に示すように、開先部57において、トーチ17を溶接方向に沿ってウィービング(図6中矢印X方向へ往復移動)させることにより、アークAcを繰り返し照射して溶け込み深さの深い高溶融溶着ビードBHを形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 6, by weaving the
なお、隣接する溶着ビードBの境界部55の形状を検出する検出センサとしては、送信探触子から伝搬させた超音波を受信探触子で受信して回析波を検出する超音波センサ等の各種公知のセンサが使用可能である。例えば、超音波センサを用いた場合、制御部37は、超音波センサからの回析波を用いてTOF(Time of Flight)法によって境界部55の形状を推定する。
As a detection sensor for detecting the shape of the
また、上記の例では、前層の溶着ビード層53の要溶融位置Pを有する溶着ビードBの境界部55に全長にわたって高溶融溶着ビードBHを形成したが、高溶融溶着ビードBHは、要溶融位置P及びその周辺だけに形成してもよい。
In the above example, the high-melting weld bead BH is formed over the entire length at the
このように、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。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications by combining each configuration of the embodiments with each other, based on the description of the specification and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention that it falls within the scope of protection sought.
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。
As described above, this specification discloses the following matters.
(1) A laminate-molded article manufactured by forming a weld bead layer by placing weld beads obtained by melting and solidifying a filler material adjacent to each other, and repeatedly laminating the next layer of the weld bead layer on the formed weld bead layer. A manufacturing method of
a groove forming step of forming a groove by forming weld beads on both sides of the boundary between adjacent weld beads in the previous weld bead layer when forming the next weld bead layer;
a high-melt weld bead forming step of forming a high-melt weld bead having a deep penetration depth in the groove portion.
According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the above configuration (1), a high-melting weld bead having a deep penetration depth is formed at the boundary between adjacent weld beads in the previous weld bead layer. As a result, the boundary of the welding bead can be re-melted with a high-melting welding bead to eliminate unwelded parts, and there are no weld defects such as blowholes or cracks, and a high-quality laminate with the desired mechanical strength can be obtained. Modeled objects can be manufactured.
In addition, since the welding beads are formed on both sides of the welding bead layer of the previous layer sandwiching the boundary portion of the adjacent welding beads and the groove portion is formed, the molten metal generated when forming the high-melting welding bead is reduced. It can be dammed to suppress the spread and outflow to the surroundings. As a result, a high-melting weld bead can be smoothly formed at the boundary between the weld beads in the previous weld bead layer.
(2) 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、(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。
(2) When forming the welding bead layer of the next layer, the width and depth of the gap at the boundary portion of the welding bead layer of the previous layer are estimated, and based on the estimated width and depth of the gap, the height including a melting position specifying step of specifying a melting position to form a melt welding bead;
The method for manufacturing a laminate-molded article according to (1), wherein the bevel forming step and the high-melting weld bead forming step are performed on the required melting position specified in the melting position specifying step.
According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the configuration of (2) above, a melting position where a high-melting welding bead needs to be formed is specified based on the width and depth of the gap at the boundary, and the melting position is The bevel is shaped to form a high-melt weld bead. As a result, the formation of high-melt welding beads can be minimized, and a high-quality laminate-molded article can be manufactured with high manufacturing efficiency.
(3) 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、(1)または(2)に記載の積層造形物の製造方法。
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。
(3) The lamination according to (1) or (2), wherein in the high-melting weld bead forming step, a laser is irradiated to the weld bead formation location to make the weld bead a high-melt weld bead with a deep penetration depth. A method of manufacturing a modeled object.
According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the above configuration (3), a high-melting weld bead with a deep penetration depth is easily formed by irradiating a laser beam to a portion where the weld bead is formed to form the weld bead. be able to.
(4) 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、(1)または(2)に記載の積層造形物の製造方法。
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。
(4) The method according to (1) or (2), wherein in the step of forming a high-melt weld bead, plasma welding is performed on the weld bead formation location to make the weld bead a high-melt weld bead with a deep penetration depth. A method for producing a laminate-molded article.
According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the configuration (4), the arc is converged by the nozzle and the cooling gas, so that deep penetration can be easily achieved.
(5) 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、(1)または(2)に記載の積層造形物の製造方法。
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。
(5) In the high-melt weld bead forming step, the weld bead is formed into a high-melt weld bead with a deep penetration depth by generating an arc at a high current value to form a weld bead, (1) or ( 2) The method for producing a laminate-molded article according to 2).
According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the configuration of (5) above, a high-melting weld bead with a deep penetration depth can be easily formed by intensively irradiating the arc with a high current value to the weld bead formation location. can do.
(6) 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、(1)または(2)に記載の積層造形物の製造方法。
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。
(6) In the step of forming a high-melt weld bead, the weld bead is formed by weaving a torch and repeatedly irradiating an arc to form a weld bead having a deep penetration depth, (1) Or the manufacturing method of the laminate-molded article as described in (2).
According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the configuration (6) above, by repeatedly irradiating the arc by weaving the torch, a high-melting welding bead with a deep penetration depth can be easily formed.
(7) 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、(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。
(7) further comprising a trajectory planning step of creating a trajectory plan for the lamination procedure and shape of the welding bead using the shape data of the laminate-molded article;
In the groove part forming step, by correcting the trajectory plan and forming the welding bead, a gap that will be the groove part is opened between the welding beads constituting the welding bead layer of the next layer, (1) ~ (6) The method for producing a laminate-molded article according to any one of the above items.
According to the method for manufacturing a layered product having the above configuration (7), when forming the next layer of the welding bead layer, the trajectory plan is corrected to reduce the width dimension of the welding bead, or the welding bead is formed. A gap is created between the weld beads by shifting the travel path of the torch. As a result, it is possible to form a bevel portion by the welding bead of the next layer formed with a gap above the boundary portion between adjacent welding beads in the welding bead layer of the previous layer. In this way, since the bead is formed by correcting the welding bead stacking procedure and shape trajectory plan, it is possible to eliminate the need to create a new welding bead trajectory plan for forming the bead. Thereby, a high-quality laminate-molded article can be efficiently manufactured.
53 溶着ビード層
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
53
Claims (6)
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、溶け込み深さが深い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と、
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、前記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、
積層造形物の製造方法。 A method for manufacturing a laminate-molded article, in which welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are placed adjacent to each other to form a welding bead layer, and the following welding bead layer is repeatedly laminated on the formed welding bead layer to form a laminate model. and
When forming the welding bead layer of the next layer, the width and depth of the gap at the boundary between adjacent welding beads in the welding bead layer of the previous layer are estimated, and based on the estimated width and depth of the gap, the penetration a melting position specifying step of specifying a melting position to form a deep high-melting welding bead;
A groove forming step of forming a groove by forming a weld bead on both sides of the weld bead layer of the previous layer with the boundary portion sandwiched therebetween when forming the weld bead layer of the next layer;
a high-melt weld bead forming step of forming the high-melt weld bead in the groove;
including
Performing the groove forming step and the high-melt welding bead forming step for the melting position specified in the melting position specifying step,
A method for manufacturing a laminate-molded article.
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1~5のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。 Further comprising a trajectory planning step of creating a trajectory plan for the lamination procedure and shape of the welding bead using the shape data of the laminate-molded article,
Claims 1 to 3, wherein in the groove portion forming step, a gap that becomes the groove portion is provided between the weld beads that constitute the next layer of the weld bead layer by correcting the trajectory plan and forming the weld bead. 6. The method for producing a laminate-molded article according to any one of 5 .
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