JP7525458B2 - Manufacturing method of a molded object and molded object - Google Patents

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本発明は、造形物の製造方法及び造形物に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a molded object and a molded object.

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, there has been an increasing need for 3D printers as a means of production, and research and development is being conducted in the aircraft industry, etc., with a view to practical application of 3D printers to metal materials in particular. 3D printers that use metal materials use a heat source such as a laser or arc to melt metal powder or metal wire, and then layer the molten metal to create a model.

例えば、ブレードを有する回転体を製造する技術として、中心軸となる軸体の周囲に溶着ビードを積層させてブレードを形成する技術がある(例えば、特許文献1参照)。 For example, one technique for manufacturing a rotor with blades is to form blades by laminating weld beads around a central shaft (see, for example, Patent Document 1).

特開2019-155463号公報JP 2019-155463 A

ところで、上記のような回転体が有するブレード(翼部)に、翼部の面に沿って内部流路を形成し、その内部流路に冷却媒体を流すことで、翼部の冷却性能の向上を図ることがある。内部流路の形成は、単純な流路形状であれば切削等の機械加工によって簡易にできるが、複雑な形状の内部流路を形成する場合、機械加工での形成は困難となる。また、鋳造によって内部流路を成形することも考えられるが、その場合、専用の中子を用いなければならず、製造コストが嵩んでしまう。しかも、中子を用いた鋳造では、製造プロセスを煩雑化させる上に、成形後に中子を除去することが困難であった。 By the way, the cooling performance of the blades can be improved by forming internal flow passages along the surfaces of the blades (wings) of the rotor as described above and flowing a cooling medium through the internal flow passages. The internal flow passages can be easily formed by machining such as cutting if the flow passage shape is simple, but it is difficult to form internal flow passages with complex shapes by machining. It is also possible to form the internal flow passages by casting, but in that case, a dedicated core must be used, which increases manufacturing costs. Moreover, casting using a core not only complicates the manufacturing process, but it is also difficult to remove the core after molding.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、翼部に沿った流路を有する造形物を容易にかつ低コストで製造することが可能な造形物の製造方法及び造形物を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a method for manufacturing a molded object that can easily and at low cost produce a molded object having a flow path along a wing portion, and the molded object.

本発明は下記構成からなる。
(1) 棒状の軸体の外周に溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して造形された翼部を有する造形部を備えた造形物を製造する造形物の製造方法であって、
前記造形部を造形する際に、前記翼部の延在方向に沿って前記溶着ビードを形成して前記翼部を造形する翼部造形工程を行うとともに、
前記翼部造形工程において、
前記溶着ビードを積層させる際に、前記溶着ビード同士に隙間をあけて中空部分を形成することにより、軸断面視で前記溶着ビードによって囲われた翼部流路を前記溶着ビードの延伸方向に沿って形成する翼部流路形成工程を行う、
造形物の製造方法。
(2) 棒状の軸体と、
前記軸体の外周に設けられ、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して造形された翼部を有する造形部と、
前記造形部における前記翼部に沿って形成された翼部流路と、
前記軸体の周囲に形成された内部流路と、
を有する、
造形物。
The present invention comprises the following configurations.
(1) A method for manufacturing a shaped object including a shaped portion having a wing portion formed by laminating a weld bead formed by melting and solidifying a filler metal on an outer periphery of a rod-shaped shaft, the method comprising the steps of:
When forming the shaping portion, a wing portion forming step is performed in which the weld bead is formed along the extension direction of the wing portion to form the wing portion,
In the wing portion forming process,
a blade flow passage forming step is performed in which, when stacking the weld beads, gaps are provided between the weld beads to form hollow portions, thereby forming blade flow passages surrounded by the weld beads in an axial cross-sectional view along an extension direction of the weld beads.
A method for manufacturing a sculpture.
(2) A rod-shaped shaft body;
a shaped portion provided on an outer periphery of the shaft body and having wings shaped by laminating welding beads formed by melting and solidifying a filler metal;
a wing passage formed along the wing in the shaping portion;
an internal flow passage formed around the shaft;
having
A sculpture.

本発明によれば、翼部に沿った流路を有する造形物を容易にかつ低コストで製造できる。 The present invention makes it possible to easily and inexpensively manufacture a molded object having a flow path along the wing portion.

本発明の製造方法で製造する造形物の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a shaped object manufactured by the manufacturing method of the present invention. 造形物の内部に形成された冷却流路の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a cooling passage formed inside a molded object. 図1におけるI-I線に沿った断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 1. 図1におけるII-II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 造形物を製造する製造システムの模式的な概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a manufacturing system for manufacturing a shaped object. 造形物の製造工程を説明する製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。10A to 10C are schematic side views taken along the axial direction of a part of a manufactured object, illustrating a manufacturing process of the manufactured object. 造形物の製造工程を説明する製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。10A to 10C are schematic side views taken along the axial direction of a part of a manufactured object, illustrating a manufacturing process of the manufactured object. 造形物の製造工程を説明する製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。10A to 10C are schematic side views taken along the axial direction of a part of a manufactured object, illustrating a manufacturing process of the manufactured object. 翼部流路の台形断面部を形成する翼部流路形成工程を説明する図であって、(A)~(C)は、それぞれ造形箇所の概略平面図である。13A to 13C are diagrams illustrating a blade passage forming step for forming a trapezoidal cross-sectional portion of the blade passage, and are schematic plan views of the shaping portion. 翼部流路の台形断面部を形成する翼部流路形成工程を説明する図であって、(A)~(C)は、それぞれ造形箇所の概略断面図である。1A to 1C are diagrams illustrating a blade passage forming step for forming a trapezoidal cross-sectional portion of the blade passage, and are schematic cross-sectional views of the shaping portion. 翼部流路の湾曲状断面部を形成する翼部流路形成工程を説明する図であって、(A)~(C)は、それぞれ造形箇所の概略平面図である。13A to 13C are diagrams illustrating a blade passage forming step for forming a curved cross-sectional portion of the blade passage, and are schematic plan views of the shaping portion. 翼部流路の湾曲状断面部を形成する翼部流路形成工程を説明する図であって、(A)~(C)は、それぞれ造形箇所の概略断面図である。1A to 1C are diagrams illustrating a blade passage forming step for forming a curved cross-sectional portion of the blade passage, and are schematic cross-sectional views of a shaping portion.

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、本発明の製造方法で製造する造形物Wの斜視図である。図2は、造形物Wの内部に形成された冷却流路61の斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Fig. 1 is a perspective view of a molded object W manufactured by a manufacturing method of the present invention. Fig. 2 is a perspective view of a cooling passage 61 formed inside the molded object W.

図1に示すように、造形物Wは、軸体51と、軸体51の外周に造形された造形部53とを有しており、造形部53には、ブレード(翼部)55が形成されている。 As shown in FIG. 1, the object W has a shaft body 51 and a molded portion 53 molded on the outer periphery of the shaft body 51, and a blade (wing portion) 55 is formed on the molded portion 53.

軸体51は、例えば、鋼棒等の断面円形の丸棒体である。この軸体51の外周に設けられた造形部53のブレード55は、外周側への突出部分が軸方向に向かって螺旋状に捻られた形状に形成されている。このブレード55を有する造形部53は、軸体51の周囲に溶着ビードを形成して積層させることにより造形される。なお、溶着ビードによって造形される造形部53は、その後に切削加工によって表面が切削加工されて目標形状に形成される。 The shaft body 51 is, for example, a round bar with a circular cross section, such as a steel bar. The blades 55 of the shaping portion 53 provided on the outer periphery of this shaft body 51 are formed in a shape in which the portion protruding toward the outer periphery is twisted spirally in the axial direction. The shaping portion 53 having these blades 55 is shaped by forming and layering a weld bead around the shaft body 51. The shaping portion 53 shaped by the weld bead is then cut to form the target shape by cutting the surface.

図2に示すように、造形物Wは、その内部に、冷却流路61を有している。この冷却流路61は、冷却水等の冷却媒体が流される流路であり、この冷却流路61に冷却媒体が流されることにより、造形物Wが冷却される。 As shown in FIG. 2, the object W has a cooling flow path 61 inside. This cooling flow path 61 is a flow path through which a cooling medium such as cooling water flows, and the object W is cooled by flowing the cooling medium through this cooling flow path 61.

冷却流路61は、一対の翼部流路63と、内部流路65と、複数の接続流路67とを有している。 The cooling passage 61 has a pair of blade passages 63, an internal passage 65, and multiple connecting passages 67.

翼部流路63は、それぞれのブレード55の内部に設けられ、ブレード55に沿って延在されている。それぞれの翼部流路63は、造形物Wの軸線を中心として、互いに点対称の位置に設けられている。これらの翼部流路63は、造形物Wにおける造形部53に形成されている。 The wing passages 63 are provided inside each blade 55 and extend along the blade 55. Each wing passage 63 is provided at a position that is point-symmetrical with respect to the axis of the object W. These wing passages 63 are formed in the molded portion 53 of the object W.

内部流路65は、造形物Wにおける翼部流路63よりも中心側に設けられており、軸方向に向かって螺旋状に形成されている。この内部流路65は、軸体51の外周部に形成されている。 The internal flow passage 65 is provided closer to the center of the wing flow passage 63 in the molded object W, and is formed in a spiral shape in the axial direction. This internal flow passage 65 is formed on the outer periphery of the shaft body 51.

接続流路67は、造形物Wの両端寄りに一対ずつ形成されており、それぞれ径方向に沿って形成されている。それぞれの接続流路67は、翼部流路63の端部に連通されている。造形物Wの両端寄りにおける一方の接続流路67A,67Bは、それぞれ内部流路65の端部に連通されている。造形物Wの一端寄りにおける他方の接続流路67Cには、その端部に供給口69Aが設けられ、造形物Wの他端寄りにおける他方の接続流路67Dには、その端部に排出口69Bが設けられている。 The connection flow paths 67 are formed in pairs near both ends of the molded object W, and are formed along the radial direction. Each connection flow path 67 is connected to the end of the wing flow path 63. One of the connection flow paths 67A, 67B near both ends of the molded object W is connected to the end of the internal flow path 65. The other connection flow path 67C near one end of the molded object W has a supply port 69A at its end, and the other connection flow path 67D near the other end of the molded object W has a discharge port 69B at its end.

冷却流路61では、供給口69Aから冷却媒体が送り込まれ、この冷却媒体は、排出口69Bから排出される。具体的には、供給口69Aから供給される冷却媒体は、接続流路67Cを通して一方の翼部流路63へ送り込まれ、この翼部流路63内を流れる。さらに、冷却媒体は、接続流路67Bを通して内部流路65へ送り込まれ、この内部流路65内を流れる。その後、冷却媒体は、接続流路67Aを通して他方の翼部流路63へ送り込まれ、この翼部流路63を流れる。そして、冷却媒体は、接続流路67Dへ送り出され、排出口69Bから排出される。これにより、造形物Wは、冷却媒体が翼部流路63を流れることによって各ブレード55が冷却されるとともに、冷却媒体が内部流路65を流れることによって中心側の内部が冷却される。 In the cooling flow passage 61, the cooling medium is fed from the supply port 69A and discharged from the discharge port 69B. Specifically, the cooling medium fed from the supply port 69A is fed to one of the wing passages 63 through the connecting passage 67C and flows inside the wing passage 63. The cooling medium is further fed to the internal passage 65 through the connecting passage 67B and flows inside the internal passage 65. The cooling medium is then fed to the other wing passage 63 through the connecting passage 67A and flows through the wing passage 63. The cooling medium is then sent to the connecting passage 67D and discharged from the discharge port 69B. As a result, the model W has each blade 55 cooled by the cooling medium flowing through the wing passage 63, and the inside of the center side cooled by the cooling medium flowing through the internal passage 65.

図3は、図1におけるI-I線に沿った断面図である。図4は、図1におけるII-II線に沿った断面図である。
図3に示すように、翼部流路63は、軸方向の両端側の領域において、軸断面視で台形状の台形断面部63Aとなって形成されている。また、図4に示すように、翼部流路63は、軸方向の中央側の領域が、軸断面視で弓形状又はアーチ形状などの湾曲状の湾曲状断面部63Bとなって形成されている。翼部流路63では、軸方向の両端側の台形断面部63Aから軸方向の中央側の湾曲状断面部63Bに向かって、次第に軸断面視での形状が変化されている。軸方向の両端側の領域が、台形状に形成された台形断面部63Aとされ、軸方向の中央側の領域が、湾曲状に形成された湾曲状断面部63Bとされた翼部流路63は、いずれの位置においても断面積が同一とされている。つまり、翼部流路63は、いずれの軸方向位置においても同一の断面積を維持しつつ、軸方向の両端側から中央側へ向かって断面形状が台形状から湾曲状へ次第に変化されている。つまり、図3においては、翼部流路63の翼部の外面に沿う面が、翼部の外面に対して平行な台形状となっている。これにより、翼部の外面から翼部流路63までの肉厚を均一にでき、翼部を均等に冷却できる。また、図4においては、翼部流路63の翼部の外面に沿う面が、翼部の外面に対して平行な面を有している。この場合でも、翼部の外面から翼部流路63までの肉厚を均一に近づけることができ、翼部を均等に冷却できる。
Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line II in Fig. 1. Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line II-II in Fig. 1.
As shown in FIG. 3, the blade flow passage 63 is formed with a trapezoidal cross section 63A that is trapezoidal in axial cross section in the region at both ends in the axial direction. Also, as shown in FIG. 4, the blade flow passage 63 is formed with a curved cross section 63B that is curved, such as a bow shape or an arch shape, in the region at the center in the axial direction. In the blade flow passage 63, the shape in axial cross section is gradually changed from the trapezoidal cross section 63A at both ends in the axial direction to the curved cross section 63B at the center in the axial direction. The blade flow passage 63, in which the regions at both ends in the axial direction are the trapezoidal cross section 63A formed in a trapezoidal shape and the region at the center in the axial direction are the curved cross section 63B formed in a curved shape, has the same cross-sectional area at any position. In other words, the blade flow passage 63 maintains the same cross-sectional area at any axial position, while the cross-sectional shape is gradually changed from a trapezoidal cross section to a curved cross section from both ends in the axial direction to the center. That is, in Fig. 3, the surface of the blade flow passage 63 along the outer surface of the blade is trapezoidal and parallel to the outer surface of the blade. This makes it possible to make the thickness from the outer surface of the blade to the blade flow passage 63 uniform, and the blade can be cooled evenly. Also, in Fig. 4, the surface of the blade flow passage 63 along the outer surface of the blade has a surface parallel to the outer surface of the blade. Even in this case, it is possible to make the thickness from the outer surface of the blade to the blade flow passage 63 nearly uniform, and the blade can be cooled evenly.

次に、上記の造形物Wを製造する製造システムについて説明する。図5は造形物Wを製造する製造システム100の模式的な概略構成図である。 Next, we will explain the manufacturing system for manufacturing the above-mentioned object W. Figure 5 is a schematic diagram of the manufacturing system 100 for manufacturing the object W.

図5に示すように、本構成の製造システム100は、積層造形装置11と、切削装置12と、積層造形装置11及び切削装置12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。 As shown in FIG. 5, the manufacturing system 100 of this configuration includes an additive manufacturing device 11, a cutting device 12, a controller 13 that controls the additive manufacturing device 11 and the cutting device 12, and a power supply device 15.

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 additive manufacturing device 11 has a welding robot 19 with a torch 17 on its tip shaft, and a filler material supply unit 21 that supplies filler material (welding wire) M to the torch 17. The torch 17 holds the filler material M protruding from its tip.

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の位置及び姿勢は、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 welding robot 19 is an articulated robot, and the torch 17 attached to the tip shaft is supported so that the filler metal M can be continuously supplied. The position and posture of the torch 17 can be set arbitrarily in three dimensions within the range of the degrees of freedom of the robot arm.

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、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG溶接又は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、作製する造形物Wに応じて適宜選定される。 The torch 17 has a shield nozzle (not shown) through which shielding gas is supplied. The arc welding method used in this configuration may be either a consumable electrode type such as shielded metal arc welding or carbon dioxide gas arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG welding or plasma arc welding, and is selected appropriately depending on the object W to be produced.

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が形成される。 For example, in the case of a consumable electrode type, a contact tip is placed inside the shield nozzle, and the filler material M to which a melting current is supplied is held by the contact tip. While holding the filler material M, the torch 17 generates an arc from the tip of the filler material M in a shielding gas atmosphere. The filler material M is fed from the filler material supply section 21 to the torch 17 by a payout mechanism (not shown) attached to a robot arm or the like. Then, as the torch 17 moves, the continuously fed filler material M is melted and solidified, forming a linear weld bead that is the molten solidified body of the filler material M.

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、電子ビーム又は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。電子ビーム又は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、造形物Wの更なる品質向上に寄与できる。 The heat source for melting the filler material M is not limited to the arc described above. For example, other heat sources may be used, such as a heating method that combines an arc and a laser, a heating method that uses plasma, or a heating method that uses an electron beam or laser. When heating with an electron beam or laser, the amount of heat can be controlled more precisely, and the state of the weld bead can be more appropriately maintained, contributing to further improving the quality of the molded object W.

溶加材M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。 Any commercially available welding wire can be used as the filler material M. For example, wires specified in MAG and MIG welding solid wires for mild steel, high tensile steel and low temperature steel (JIS Z 3312), arc welding flux-cored wires for mild steel, high tensile steel and low temperature steel (JIS Z 3313), etc. can be used.

切削装置12は、切削ロボット41を備えている。切削ロボット41は、溶接ロボット19と同様に、多関節ロボットであり、先端アーム43の先端部に、例えば、エンドミル又は研削砥石などの金属加工工具45を備える。これにより、切削ロボット41は、コントローラ13により、その加工姿勢が任意の姿勢を取り得るように、3次元的に移動可能となっている。 The cutting device 12 is equipped with a cutting robot 41. The cutting robot 41 is an articulated robot, similar to the welding robot 19, and is equipped with a metal processing tool 45, such as an end mill or a grinding wheel, at the tip of the distal arm 43. This allows the cutting robot 41 to move three-dimensionally by the controller 13 so that its processing posture can be any posture.

切削ロボット41は、軸体51又は軸体51に造形された造形部53に対して金属加工工具45で切削して加工する。 The cutting robot 41 cuts and processes the shaft body 51 or the shaped portion 53 formed on the shaft body 51 using a metal processing tool 45.

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 controller 13 has a CAD/CAM unit 31, a trajectory calculation unit 33, a memory unit 35, and a control unit 37 to which these are connected.

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。また、軌道演算部33は、形状データに基づいて、金属加工工具45の移動軌跡を求める。記憶部35は、造形物Wの形状データ、生成された層形状データ、トーチ17の移動軌跡及び金属加工工具45の移動軌跡等のデータを記憶する。 The CAD/CAM unit 31 creates shape data for the object W to be manufactured, then divides it into multiple layers and generates layer shape data representing the shape of each layer. The trajectory calculation unit 33 calculates the movement trajectory of the torch 17 based on the generated layer shape data. The trajectory calculation unit 33 also calculates the movement trajectory of the metal processing tool 45 based on the shape data. The memory unit 35 stores data such as the shape data of the object W, the generated layer shape data, the movement trajectory of the torch 17, and the movement trajectory of the metal processing tool 45.

制御部37は、記憶部35に記憶された層形状データ及びトーチ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13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。また、制御部37は、記憶部35に記憶された形状データ又は金属加工工具45の移動軌跡に基づく駆動プログラムを実行して、切削ロボット41を駆動する。これにより、切削ロボット41の先端アーム43に設けられた金属加工工具45によって軸体51又は造形部53に対して切削加工を行う。 The control unit 37 executes a drive program based on the layer shape data stored in the memory unit 35 and the movement trajectory of the torch 17 to drive the welding robot 19. That is, the welding robot 19 moves the torch 17 while melting the filler material M with an arc, based on the movement trajectory of the torch 17 generated by the trajectory calculation unit 33, in response to a command from the controller 13. The control unit 37 also executes a drive program based on the shape data stored in the memory unit 35 or the movement trajectory of the metal processing tool 45 to drive the cutting robot 41. As a result, cutting is performed on the shaft 51 or the shaped portion 53 by the metal processing tool 45 provided on the tip arm 43 of the cutting robot 41.

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るとともに、軸体51を軸回りに回動させながら、溶融した溶加材Mからなる溶着ビードをトーチ17によって軸体51の周囲に積層させる。これにより、軸体51の外周に溶着ビードからなる造形部53が造形された造形物Wを製造する。この造形物Wは、切削装置12の金属加工工具45によって切削加工を施すことで、設計された外形に形成される。軸体51は、その両端が、ベース47上に設けられた支持部49に支持されて回動可能とされている。 The manufacturing system 100 configured as described above moves the torch 17 by driving the welding robot 19 along the movement trajectory of the torch 17 generated from the set layer shape data, and while rotating the shaft body 51 around its axis, the torch 17 deposits a weld bead made of molten filler material M around the shaft body 51. This produces a molded object W in which a molded portion 53 made of a weld bead is formed on the outer periphery of the shaft body 51. This molded object W is cut by the metal processing tool 45 of the cutting device 12 to be formed into a designed outer shape. Both ends of the shaft body 51 are supported by supports 49 provided on the base 47 to enable it to rotate.

次に、本発明の造形物の製造方法について説明する。
図6~図8は、造形物Wの製造工程を説明する製造途中の造形物Wの軸方向に沿う概略側面図である。
Next, a method for producing a shaped object according to the present invention will be described.
6 to 8 are schematic side views taken along the axial direction of the object W during its production, illustrating the manufacturing process of the object W. In FIG.

(内部流路形成工程)
図6に示すように、軸体51の外周を切削して溝部59を形成する。具体的には、両端を支持部49に支持させた軸体51を回転させながら、切削装置12の金属加工工具45によって軸体51の外周面を切削する。このとき、金属加工工具45を軸体51の一端側から他端側へ移動させる。これにより、軸体51の外周に、軸方向に沿う螺旋状の溝部59を形成する。
(Internal flow path forming process)
As shown in Fig. 6, the outer periphery of the shaft body 51 is cut to form a groove 59. Specifically, while rotating the shaft body 51, both ends of which are supported by the supports 49, the outer periphery of the shaft body 51 is cut by the metal processing tool 45 of the cutting device 12. At this time, the metal processing tool 45 is moved from one end side to the other end side of the shaft body 51. As a result, a spiral groove 59 is formed on the outer periphery of the shaft body 51 along the axial direction.

図7に示すように、軸体51を回転させながら、軸体51の周囲にトーチ17によって溶着ビードを周方向に沿って形成して積層させる。これにより、軸体51の外周に、積層させた溶着ビードからなる造形部53の内周部分を造形する。なお、軸体51の周囲に造形部53を造形する際には、予め軸体51における溝部59の縁部に沿って溶着ビードを形成して溝部59を封鎖しておく。このように、溝部59を溶着ビードで封鎖して軸体51の外周に造形部53の内周部分を造形することにより、軸方向に沿う螺旋状の内部流路65が形成される。 As shown in FIG. 7, while rotating the shaft body 51, a weld bead is formed and layered around the shaft body 51 in the circumferential direction by the torch 17. This forms the inner peripheral portion of the shaped portion 53 consisting of the layered weld beads on the outer periphery of the shaft body 51. Note that when forming the shaped portion 53 around the shaft body 51, a weld bead is formed along the edge of the groove portion 59 in the shaft body 51 in advance to seal the groove portion 59. In this way, by sealing the groove portion 59 with a weld bead and forming the inner peripheral portion of the shaped portion 53 on the outer periphery of the shaft body 51, a spiral internal flow path 65 along the axial direction is formed.

(翼部造形工程)
図8に示すように、造形部53の内周部分を造形したら、ブレード55を有する造形部53の外周部分を造形する。具体的には、造形するブレード55の延在方向に沿って繰り返し溶着ビードを形成する。これにより、軸体51の外周に、ブレード55を有する造形部53を造形する。
(Wing section molding process)
8 , after the inner peripheral portion of the shaping portion 53 is shaped, the outer peripheral portion of the shaping portion 53 having the blade 55 is shaped. Specifically, weld beads are repeatedly formed along the extension direction of the blade 55 to be shaped. In this way, the shaping portion 53 having the blade 55 is shaped on the outer periphery of the shaft body 51.

このとき、ブレード55を造形する際に、溶着ビード同士に隙間をあけて中空部分を形成することにより、軸断面視で溶着ビードによって囲われた翼部流路63を溶着ビードの延伸方向に沿って形成する翼部流路形成工程を行う。 At this time, when forming the blade 55, a wing passage forming process is performed in which a hollow portion is formed by leaving gaps between the weld beads, thereby forming a wing passage 63 surrounded by the weld beads in the axial cross-sectional view along the extension direction of the weld beads.

また、造形部53の両端において、径方向に延在する接続流路67を形成する接続流路形成工程を行う。この接続流路67は、この接続流路67となる部分を避けて溶着ビードを形成することにより造形できる。なお、接続流路67は、溶着ビードの積層後に、機械加工によって形成してもよい。 In addition, a connection flow passage forming process is performed to form a connection flow passage 67 extending in the radial direction at both ends of the shaping portion 53. This connection flow passage 67 can be formed by forming a weld bead while avoiding the portion that will become the connection flow passage 67. Note that the connection flow passage 67 may also be formed by machining after laminating the weld beads.

次に、ブレード55に翼部流路63を形成する翼部流路形成工程の一例について説明する。
(台形断面部63Aの形成)
図9及び図10は、翼部流路63の台形断面部63Aを形成する翼部流路形成工程を説明する図であり、図9において溶着ビードBは網掛けで示す。
Next, an example of a blade passage forming step for forming the blade passage 63 in the blade 55 will be described.
(Formation of trapezoidal cross-sectional portion 63A)
9 and 10 are diagrams for explaining the blade passage forming step of forming the trapezoidal cross-sectional portion 63A of the blade passage 63, and in FIG. 9, the weld bead B is indicated by hatching.

図9の(A)及び図10の(A)に示すように、溶着ビードBからなる下地層BLUに対して、ブレード55の延在方向Xに沿って溶着ビードBを形成して溶着ビード層BL1を積層させる。このとき、溶着ビードB同士の間に隙間GA1を形成する。 As shown in FIG. 9A and FIG. 10A, the weld bead B is formed along the extension direction X of the blade 55 on the base layer BLU consisting of the weld bead B, and the weld bead layer BL1 is laminated. At this time, a gap GA1 is formed between the weld beads B.

図9の(B)及び図10の(B)に示すように、下層の溶着ビード層BL1に対して、ブレード55の延在方向Xに沿って溶着ビードBを形成して溶着ビード層BL2を積層させる。このとき、溶着ビードB同士の間に、下層の溶着ビード層BL1で形成した隙間GA1よりも小さな隙間GA2を形成する。 As shown in FIG. 9B and FIG. 10B, a weld bead B is formed along the extension direction X of the blade 55 on the lower weld bead layer BL1, and the weld bead layer BL2 is laminated. At this time, a gap GA2 smaller than the gap GA1 formed in the lower weld bead layer BL1 is formed between the weld beads B.

図9の(C)及び図10の(C)に示すように、下層の溶着ビード層BL2に対して、ブレード55の延在方向Xに沿って溶着ビードBを形成し、下層の溶着ビード層BL2に形成した隙間GA2を塞ぐように溶着ビード層BL3を積層させる。 As shown in FIG. 9C and FIG. 10C, a weld bead B is formed on the lower weld bead layer BL2 along the extension direction X of the blade 55, and a weld bead layer BL3 is laminated so as to close the gap GA2 formed in the lower weld bead layer BL2.

上記のように、下地層BLUに対して溶着ビード層BL1,BL2,BL3を順に積層させることで、ブレード55を造形しつつ、その内部に軸断面視が台形状の台形断面部63Aとされた中空部分からなる翼部流路63を形成できる。 As described above, by stacking the weld bead layers BL1, BL2, and BL3 in order on the base layer BLU, the blade 55 is formed while forming the blade flow passage 63 consisting of a hollow portion with a trapezoidal cross section 63A that is trapezoidal in axial cross section.

(湾曲状断面部63Bの形成)
図11及び図12は、翼部流路63の湾曲状断面部63Bを形成する翼部流路形成工程を説明する図であり、図11において溶着ビードBは網掛けで示す。
(Formation of curved cross-sectional portion 63B)
11 and 12 are diagrams for explaining the blade passage forming step for forming the curved cross-sectional portion 63B of the blade passage 63, and in FIG. 11, the weld bead B is indicated by hatching.

図11の(A)及び図12の(A)に示すように、溶着ビードBからなる下地層BLUに対して、ブレード55の延在方向Xに沿って溶着ビードBを形成して溶着ビード層BL1を積層させる。このとき、溶着ビードB同士の間に間隔をあけて二つの隙間GB1を形成する。 As shown in FIG. 11A and FIG. 12A, the weld beads B are formed along the extension direction X of the blade 55 on the base layer BLU made of the weld beads B, and the weld bead layer BL1 is laminated. At this time, two gaps GB1 are formed between the weld beads B with a space between them.

図11の(B)及び図12の(B)に示すように、下層の溶着ビード層BL1に対して、ブレード55の延在方向Xに沿って溶着ビードBを形成して溶着ビード層BL2を積層させる。このとき、溶着ビードB同士の間に、下層の溶着ビード層BL1で形成した二つの隙間GB1に繋がる一つの隙間GB2を形成する。 As shown in FIG. 11B and FIG. 12B, a weld bead B is formed along the extension direction X of the blade 55 on the lower weld bead layer BL1, and the weld bead layer BL2 is laminated. At this time, a gap GB2 is formed between the weld beads B, which is connected to the two gaps GB1 formed in the lower weld bead layer BL1.

図11の(C)及び図12の(C)に示すように、下層の溶着ビード層BL2に対して、ブレード55の延在方向Xに沿って溶着ビードBを形成し、下層の溶着ビード層BL2に形成した隙間GB2を塞ぐように溶着ビード層BL3を積層させる。 As shown in FIG. 11C and FIG. 12C, a weld bead B is formed on the lower weld bead layer BL2 along the extension direction X of the blade 55, and a weld bead layer BL3 is laminated so as to close the gap GB2 formed in the lower weld bead layer BL2.

上記のように、下地層BLUに対して溶着ビード層BL1,BL2,BL3を順に積層させることで、ブレード55を造形しつつ、その内部に軸断面視が湾曲状の湾曲状断面部63Bとされた中空部分からなる翼部流路63を形成できる。 As described above, by stacking the weld bead layers BL1, BL2, and BL3 in order on the base layer BLU, the blade 55 is formed while forming the blade flow passage 63 consisting of a hollow portion with a curved cross-sectional portion 63B that is curved in axial cross section.

以上、説明したように、本実施形態によれば、溶着ビードBを積層させてブレード55を造形する際に、溶着ビードB同士に隙間をあけて中空部分を形成することにより、軸断面視で溶着ビードBによって囲われた翼部流路63を溶着ビードBの延伸方向に沿って形成できる。これにより、中子を用いた鋳造と比べ、ブレード55を効率的に冷却させることが可能な造形物Wを容易にかつ低コストで製造できる。 As described above, according to this embodiment, when the weld beads B are stacked to form the blade 55, gaps are provided between the weld beads B to form hollow portions, so that the blade flow passage 63 surrounded by the weld beads B in the axial cross-sectional view can be formed along the extension direction of the weld beads B. This makes it possible to easily and at low cost manufacture the molded object W that can efficiently cool the blade 55, compared to casting using a core.

また、翼部流路形成工程において、積層させる溶着ビード層BL1,BL2における隙間GA1,GA2を下層から上層に向かって狭めることで、少ないパス数で大きな断面積が確保可能な軸断面視で台形状の台形断面部63Aとされた翼部流路63を容易に形成できる。 In addition, in the wing passage forming process, by narrowing the gaps GA1, GA2 in the laminated weld bead layers BL1, BL2 from the lower layer to the upper layer, it is possible to easily form the wing passage 63 with a trapezoidal cross section 63A in an axial cross section, which ensures a large cross-sectional area with a small number of passes.

さらに、翼部流路形成工程において、下層側の溶着ビード層BL1で二つの隙間GB1を形成し、上層側の溶着ビード層BL2で下層の二つの隙間GB1に繋がる一つの隙間GB2を形成することにより、広い範囲に冷却媒体を流すことが可能な軸断面視で湾曲状の湾曲状断面部63Bとされた翼部流路63を容易に形成できる。 Furthermore, in the blade passage forming process, two gaps GB1 are formed in the lower weld bead layer BL1, and one gap GB2 is formed in the upper weld bead layer BL2 that connects to the two lower gaps GB1, making it easy to form the blade passage 63 with a curved cross-sectional portion 63B that is curved in axial cross section and capable of flowing the cooling medium over a wide area.

しかも、ブレード55の外面に沿う面がブレード55の外面に対して平行となるような翼部流路63を形成するので、ブレード55の外面からの翼部流路63までの肉厚を均一にすることができ、ブレード55を均等に冷却させることができる。 In addition, the blade passage 63 is formed so that the surface along the outer surface of the blade 55 is parallel to the outer surface of the blade 55, so the thickness from the outer surface of the blade 55 to the blade passage 63 can be made uniform, allowing the blade 55 to be cooled evenly.

さらに、軸体51の外周に内部流路65を形成することにより、より広い範囲を効率的に冷却させることが可能な造形物Wを容易にかつ低コストで製造できる。 Furthermore, by forming an internal flow passage 65 on the outer periphery of the shaft body 51, a molded object W that can be cooled efficiently over a wider area can be manufactured easily and at low cost.

また、内部流路65と翼部流路63とを繋ぐ接続流路67を形成することにより、接続流路67を介して内部流路65と翼部流路63とに冷却媒体を循環させることができる。これにより、造形物Wの内部とブレード55とを効率的かつ均一に冷却させることができる。また、翼部流路63と内部流路65とに冷却媒体を循環させることにより、冷却流路61内での閉塞の有無等を容易に判定できる。 In addition, by forming a connecting flow path 67 that connects the internal flow path 65 and the wing flow path 63, the cooling medium can be circulated between the internal flow path 65 and the wing flow path 63 via the connecting flow path 67. This allows the inside of the molded object W and the blade 55 to be cooled efficiently and uniformly. In addition, by circulating the cooling medium between the wing flow path 63 and the internal flow path 65, it is possible to easily determine whether or not there is a blockage in the cooling flow path 61.

なお、上記実施形態では、両端側が台形断面部63Aとされ、中央側が湾曲状断面部63Bとされた翼部流路63を造形する場合を例示したが、翼部流路63は、全長にわたって台形断面部63Aまたは湾曲状断面部63Bであってもよい。 In the above embodiment, the wing flow passage 63 is formed with trapezoidal cross-sectional portions 63A at both ends and a curved cross-sectional portion 63B at the center, but the wing flow passage 63 may have a trapezoidal cross-sectional portion 63A or a curved cross-sectional portion 63B over its entire length.

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 such, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the invention also contemplates combinations of the various components of the embodiments, as well as modifications and applications by those skilled in the art based on the descriptions in the specification and well-known technologies, and these are included in the scope of the 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) 棒状の軸体の外周に溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して造形された翼部を有する造形部を備えた造形物を製造する造形物の製造方法であって、
前記造形部を造形する際に、前記翼部の延在方向に沿って前記溶着ビードを形成して前記翼部を造形する翼部造形工程を行うとともに、
前記翼部造形工程において、
前記溶着ビードを積層させる際に、前記溶着ビード同士に隙間をあけて中空部分を形成することにより、軸断面視で前記溶着ビードによって囲われた翼部流路を前記溶着ビードの延伸方向に沿って形成する翼部流路形成工程を行う、造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、溶着ビードを積層させて翼部を造形する際に、溶着ビード同士に隙間をあけて中空部分を形成することにより、軸断面視で溶着ビードによって囲われた翼部流路を溶着ビードの延伸方向に沿って形成できる。これにより、中子を用いた鋳造と比べ、翼部を効率的に冷却させることが可能な造形物を容易にかつ低コストで製造できる。
As described above, the present specification discloses the following:
(1) A method for manufacturing a shaped object including a shaped portion having a wing portion formed by laminating a weld bead formed by melting and solidifying a filler metal on an outer periphery of a rod-shaped shaft, the method comprising the steps of:
When forming the shaping portion, a wing portion forming step is performed in which the weld bead is formed along the extension direction of the wing portion to form the wing portion,
In the wing portion forming process,
A method for manufacturing a shaped object, comprising: a wing passage forming process for forming a hollow portion by leaving a gap between the weld beads when stacking the weld beads, thereby forming a wing passage surrounded by the weld beads in an axial cross-sectional view along the extension direction of the weld beads.
According to this manufacturing method of a molded object, when the weld beads are stacked to form the airfoil, gaps are provided between the weld beads to form hollow portions, so that the airfoil flow passage surrounded by the weld beads in the axial cross-sectional view can be formed along the extension direction of the weld beads. This makes it possible to easily and inexpensively manufacture a molded object that allows the airfoil to be cooled efficiently, compared to casting using a core.

(2) 前記翼部流路形成工程において前記翼部流路の少なくとも一部を形成する際に、 複数の前記溶着ビードからなる溶着ビード層における前記隙間を下層から上層に向かって狭めることで、軸断面視で台形状の前記翼部流路を形成する、(1)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、積層させる溶着ビード層における隙間を下層から上層に向かって狭めることで、少ないパス数で大きな断面積が確保可能な軸断面視で台形状の翼部流路を容易に形成できる。
(2) The method for manufacturing a shaped object described in (1), wherein, when forming at least a portion of the wing passage in the wing passage forming process, the gap in a weld bead layer consisting of a plurality of the weld beads is narrowed from a lower layer toward an upper layer to form the wing passage having a trapezoidal shape in an axial cross-sectional view.
According to this method for manufacturing a molded object, by narrowing the gaps in the stacked weld bead layers from the lower layer to the upper layer, it is possible to easily form a blade section flow path that is trapezoidal in axial cross-section, which allows for a large cross-sectional area to be secured with a small number of passes.

(3) 前記翼部流路形成工程において前記翼部流路の少なくとも一部を形成する際に、 複数の前記溶着ビードからなる溶着ビード層において、下層側で二つの前記隙間を形成し、上層側で前記下層の二つの隙間に繋がる一つの前記隙間を形成することにより、軸断面視で湾曲状の前記翼部流路を形成する、(1)または(2)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、下層側の溶着ビード層で二つの隙間を形成し、上層側の溶着ビード層で下層の二つの隙間に繋がる一つの隙間を形成することにより、広い範囲に冷却媒体を流すことが可能な軸断面視で湾曲状の翼部流路を容易に形成できる。
(3) The method for manufacturing a shaped object according to (1) or (2), wherein when forming at least a part of the wing passage in the wing passage forming step, two gaps are formed on a lower layer side in a weld bead layer made up of a plurality of the weld beads, and one gap connected to the two gaps in the lower layer is formed on an upper layer side, thereby forming the wing passage that is curved in an axial cross-sectional view.
According to this method of manufacturing a molded object, by forming two gaps in the lower weld bead layer and forming one gap in the upper weld bead layer that connects to the two gaps in the lower layer, it is possible to easily form a blade section flow passage that is curved in axial cross-section and capable of flowing cooling medium over a wide area.

(4) 前記翼部流路形成工程において、
前記翼部流路における前記翼部の外面に沿う面が前記翼部の外面に対して平行となるように、前記溶着ビードの隙間を形成する、(1)~(3)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、翼部の外面に沿う面が翼部の外面に対して平行となるような翼部流路を形成するので、翼部の外面からの翼部流路までの肉厚を均一にすることができ、翼部を均等に冷却させることができる。
(4) In the blade passage forming step,
The method for manufacturing a molded object described in any one of (1) to (3), wherein a gap in the weld bead is formed so that a surface along an outer surface of the wing portion in the wing portion flow path is parallel to the outer surface of the wing portion.
According to this method for manufacturing a molded object, a blade flow passage is formed such that the surface that follows the outer surface of the blade is parallel to the outer surface of the blade, so that the thickness from the outer surface of the blade to the blade flow passage can be made uniform, and the blade can be cooled evenly.

(5) 前記軸体の外周に溝部を形成し、前記軸体の外周に前記溝部の開口部分を塞ぐように前記溶着ビードを積層させることにより、内部流路を形成する内部流路形成工程を含む、(1)~(4)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、軸体の外周に内部流路を形成することにより、より広い範囲を効率的に冷却させることが可能な造形物を容易にかつ低コストで製造できる。
(5) A method for manufacturing a shaped object according to any one of (1) to (4), comprising an internal flow path forming step of forming a groove on an outer periphery of the shaft body, and stacking the weld bead on the outer periphery of the shaft body so as to close an opening of the groove, thereby forming an internal flow path.
According to this method for manufacturing a molded object, by forming an internal flow passage around the outer periphery of the shaft, a molded object that can efficiently cool a wider area can be manufactured easily and at low cost.

(6) 前記造形部を造形する際に、前記内部流路と前記翼部流路とを繋ぐ接続流路を形成する接続流路形成工程を行う、(5)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、内部流路と翼部流路とを繋ぐ接続流路を形成することにより、接続流路を介して内部流路と翼部流路とに冷却媒体を循環させることができる。これにより、造形物の内部と翼部とを効率的かつ均一に冷却させることができる。また、翼部流路と内部流路とに冷却媒体を循環させることにより、流路内での閉塞の有無等を容易に判定できる。
(6) The method for manufacturing a shaped object according to (5), further comprising the step of forming a connecting passage that connects the internal passage and the blade passage when forming the shaped portion.
According to this manufacturing method of a molded object, by forming a connecting flow path that connects the internal flow path and the blade flow path, it is possible to circulate the cooling medium between the internal flow path and the blade flow path via the connecting flow path. This makes it possible to efficiently and uniformly cool the inside of the molded object and the blade. In addition, by circulating the cooling medium between the blade flow path and the internal flow path, it is possible to easily determine whether or not there is a blockage in the flow path.

(7) 棒状の軸体と、
前記軸体の外周に設けられ、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して造形された翼部を有する造形部と、
前記造形部における前記翼部に沿って形成された翼部流路と、
前記軸体の周囲に形成された内部流路と、
を有する、造形物。
この造形物によれば、翼部に沿って形成された翼部流路と、軸体の周囲に形成された内部流路とを有している。したがって、これらの翼部流路と内部流路とに冷却媒体を流すことにより、翼部を含む広い範囲を効率的に冷却させることができる。
(7) A rod-shaped shaft body;
a shaped portion provided on an outer periphery of the shaft body and having wings shaped by laminating welding beads formed by melting and solidifying a filler metal;
a wing passage formed along the wing in the shaping portion;
an internal flow passage formed around the shaft;
A sculpture having the above structure.
This object has a blade passage formed along the blade and an internal passage formed around the shaft, and by passing a cooling medium through the blade passage and the internal passage, it is possible to efficiently cool a wide area including the blade.

(8) 前記内部流路と前記翼部流路とに連通する接続流路を有する、(7)に記載の造形物。
この造形物によれば、内部流路と翼部流路とが接続流路によって繋げられているので、接続流路を介して内部流路と翼部流路とに冷却媒体を循環させることができる。これにより、造形物の内部と翼部とを効率的かつ均一に冷却させることができる。また、翼部流路と内部流路とに冷却媒体を循環させることにより、流路内での閉塞の有無等を容易に判定できる。
(8) The shaped object according to (7), further comprising a connecting passage that communicates with the internal passage and the blade passage.
In this molded object, the internal flow path and the blade flow path are connected by a connecting flow path, so that the cooling medium can be circulated between the internal flow path and the blade flow path via the connecting flow path. This allows the inside of the molded object and the blade to be cooled efficiently and uniformly. In addition, by circulating the cooling medium between the blade flow path and the internal flow path, it is possible to easily determine whether or not there is a blockage in the flow path.

(9) 前記翼部流路の少なくとも一部は、
軸断面視で台形状に形成され、
前記翼部の外面に沿う面が前記翼部の外面に対して平行である、(7)または(8)に記載の造形物。
この造形物によれば、翼部流路が軸断面視で台形状に形成されているので、冷却媒体を円滑に流すことができる。また、台形状の翼部流路における翼部の外面に沿う面が翼部の外面に対して平行であるので、翼部の外面から翼部流路までの肉厚を均一にすることができ、翼部を均等に冷却させることができる。
(9) At least a portion of the blade flow passage is
It is formed in a trapezoidal shape when viewed in axial cross section,
The object according to (7) or (8), wherein a surface along the outer surface of the wing portion is parallel to the outer surface of the wing portion.
According to this molded product, the blade passage is trapezoidal in axial cross section, allowing the coolant to flow smoothly. Also, the surface of the trapezoidal blade passage that follows the outer surface of the blade is parallel to the outer surface of the blade, making the thickness from the outer surface of the blade passage to the blade passage uniform, allowing the blade to be cooled evenly.

(10) 前記翼部流路の少なくとも一部は、
軸断面視で湾曲状に形成され、
前記翼部の外面に沿う面は、前記翼部の外面に対して平行な面を有する、(7)~(9)のいずれか一つに記載の造形物。
この造形物によれば、翼部流路が軸断面視で湾曲状に形成されているので、軸断面において広い範囲に冷却媒体を流すことができる。また、湾曲状の翼部流路における翼部の外面に沿う面が翼部の外面に対して平行な面を有するので、翼部の外面から翼部流路までの肉厚を均一に近づけることができ、翼部を均等に冷却させることができる。
(10) At least a portion of the blade flow passage is
It is formed in a curved shape when viewed in axial cross section,
The object according to any one of (7) to (9), wherein the surface along the outer surface of the wing portion has a surface parallel to the outer surface of the wing portion.
According to this molded product, the blade passage is curved in the axial cross section, so that the cooling medium can flow over a wide area in the axial cross section. Also, since the surface of the curved blade passage along the outer surface of the blade is parallel to the outer surface of the blade, the thickness from the outer surface of the blade to the blade passage can be made uniform, so that the blade can be cooled evenly.

51 軸体
53 造形部
55 ブレード(翼部)
59 溝部
63 翼部流路
65 内部流路
67,67A~67D 接続流路
B 溶着ビード
BL1,BL2,BL3 溶着ビード層
GA1,GA2,GB1,GB2 隙間
M 溶加材
W 造形物
X 延在方向
51 Shaft body 53 Forming portion 55 Blade (wing portion)
59 Groove 63 Blade flow passage 65 Internal flow passage 67, 67A to 67D Connection flow passage B Weld bead BL1, BL2, BL3 Weld bead layer GA1, GA2, GB1, GB2 Gap M Filler metal W Molded object X Extension direction

Claims (10)

棒状の軸体の外周に溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して造形された翼部を有する造形部を備えた造形物を製造する造形物の製造方法であって、
前記造形部を造形する際に、前記翼部の延在方向に沿って前記溶着ビードを形成して前記翼部を造形する翼部造形工程を行うとともに、
前記翼部造形工程において、
前記溶着ビードを積層させる際に、前記溶着ビード同士に隙間をあけて中空部分を形成することにより、軸断面視で前記溶着ビードによって囲われた翼部流路を前記溶着ビードの延伸方向に沿って形成する翼部流路形成工程を行う、
造形物の製造方法。
A method for manufacturing a shaped object comprising the steps of: manufacturing a shaped object having a shaped portion having a wing portion formed by laminating a welding bead formed by melting and solidifying a filler metal on an outer periphery of a rod-shaped shaft body, the method comprising the steps of:
When forming the shaping portion, a wing portion forming step is performed in which the weld bead is formed along the extension direction of the wing portion to form the wing portion,
In the wing portion forming process,
a blade flow passage forming step is performed in which, when the weld beads are laminated, gaps are provided between the weld beads to form hollow portions, thereby forming blade flow passages surrounded by the weld beads in an axial cross-sectional view along an extension direction of the weld beads.
A method for manufacturing a sculpture.
前記翼部流路形成工程において前記翼部流路の少なくとも一部を形成する際に、
複数の前記溶着ビードからなる溶着ビード層における前記隙間を下層から上層に向かって狭めることで、軸断面視で台形状の前記翼部流路を形成する、
請求項1に記載の造形物の製造方法。
When forming at least a part of the blade passage in the blade passage forming step,
the gap in a weld bead layer formed of a plurality of the weld beads is narrowed from a lower layer toward an upper layer, thereby forming the blade portion flow passage having a trapezoidal shape in an axial cross-sectional view.
The method for producing a shaped object according to claim 1 .
前記翼部流路形成工程において前記翼部流路の少なくとも一部を形成する際に、
複数の前記溶着ビードからなる溶着ビード層において、下層側で二つの前記隙間を形成し、上層側で前記下層の二つの隙間に繋がる一つの前記隙間を形成することにより、軸断面視で湾曲状の前記翼部流路を形成する、
請求項1または請求項2に記載の造形物の製造方法。
When forming at least a part of the blade passage in the blade passage forming step,
In a weld bead layer made up of a plurality of the weld beads, two of the gaps are formed on a lower layer side, and one gap connected to the two gaps of the lower layer is formed on an upper layer side, thereby forming the blade portion flow path having a curved shape in an axial cross-sectional view.
The method for producing a shaped object according to claim 1 or 2.
前記翼部流路形成工程において、
前記翼部流路における前記翼部の外面に沿う面が前記翼部の外面に対して平行となるように、前記溶着ビードの隙間を形成する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
In the blade flow passage forming step,
forming a gap in the weld bead so that a surface of the blade flow passage along the outer surface of the blade is parallel to the outer surface of the blade;
The method for producing a shaped object according to any one of claims 1 to 3.
前記軸体の外周に溝部を形成し、前記軸体の外周に前記溝部の開口部分を塞ぐように前記溶着ビードを積層させることにより、内部流路を形成する内部流路形成工程を含む、
請求項1~4のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
an internal flow passage forming step of forming a groove on an outer periphery of the shaft body, and laminating the weld bead on the outer periphery of the shaft body so as to close an opening of the groove, thereby forming an internal flow passage;
The method for producing a shaped object according to any one of claims 1 to 4.
前記造形部を造形する際に、前記内部流路と前記翼部流路とを繋ぐ接続流路を形成する接続流路形成工程を行う、
請求項5に記載の造形物の製造方法。
When forming the shaping portion, a connecting flow passage forming step is performed to form a connecting flow passage that connects the internal flow passage and the blade portion flow passage.
The method for producing a shaped object according to claim 5 .
棒状の軸体と、
前記軸体の外周に設けられ、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して造形された翼部を有する造形部と、
前記造形部における前記翼部に沿って形成された翼部流路と、
前記軸体の周囲に形成された内部流路と、
を有する、
造形物。
A rod-shaped shaft body,
a shaped portion provided on an outer periphery of the shaft body and having wings shaped by laminating welding beads formed by melting and solidifying a filler metal;
a wing passage formed along the wing in the shaping portion;
an internal flow passage formed around the shaft;
having
A sculpture.
前記内部流路と前記翼部流路とに連通する接続流路を有する、
請求項7に記載の造形物。
a connecting passage communicating with the internal passage and the blade passage;
The shaped object according to claim 7.
前記翼部流路の少なくとも一部は、
軸断面視で台形状に形成され、
前記翼部の外面に沿う面が前記翼部の外面に対して平行である、
請求項7または請求項8に記載の造形物。
At least a portion of the blade passage is
It is formed in a trapezoidal shape when viewed in axial cross section,
A surface along the outer surface of the wing portion is parallel to the outer surface of the wing portion.
The shaped object according to claim 7 or 8.
前記翼部流路の少なくとも一部は、
軸断面視で湾曲状に形成され、
前記翼部の外面に沿う面は、前記翼部の外面に対して平行な面を有する、
請求項7~9のいずれか一項に記載の造形物。
At least a portion of the blade passage is
It is formed in a curved shape when viewed in axial cross section,
The surface along the outer surface of the wing portion has a surface parallel to the outer surface of the wing portion.
The shaped article according to any one of claims 7 to 9.
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