层叠造型方法及层叠造型装置制造方法及图纸

本公开提供一种层叠造型方法，用于在金属制母材的表面上对金属制粉末材料进行层叠造型，其包括：将粉末材料供给到母材的表面上的步骤；摩擦搅拌粉末材料及表面且在非熔化状态下使粉末材料接合于表面的步骤；将粉末材料供给到粉末材料接合于表面而构成的接合部上的步骤；摩擦搅拌粉末材料及接合部且在非熔化状态下使粉末材料接合于接合部的步骤。

Lamination modeling method and device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层叠造型方法及层叠造型装置
本公开涉及层叠造型方法及层叠造型装置，其用于在金属制层叠面上对金属制粉末材料进行层叠造型。
技术介绍
作为现有的3D造型技术，可以举出：擅长复杂的细微结构的造型的激光焊接法(SLM)、可以实现高速和局部的造型而没有尺寸限制的激光金属沉积(LMD)。但是，由于这些现有技术都是将材料熔化而造型的技术，所以变形量大，难以应用于不能熔化的材料、容易产生缺陷的材料(例如2000系列铝等)。另一方面，作为接合技术而非造型技术，摩擦搅拌接合(FSW)是公知的，无需使接合部分熔化就能够将部件彼此接合。FSW是如下方法：在使前端有突起的圆筒状的工具旋转的同时，使突起贯入要接合的部件的接合部而通过摩擦热使部件软化，并且通过工具的旋转力使接合部周边塑性流动进行揉捏，从而使部件彼此接合。例如，在专利文献1及2中记载有与这种FSW有关的专利技术。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利申请公开第2017/0043429号说明书专利文献2：专利第3735296号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题作为本专利技术人的深入研究的结果，很显然，使用FSW的原理，可以在不使材料熔化的情况下进行层叠造型。另外，专利文献1及2中都没有记载可以使用FSW的原理层叠造型的技术。鉴于上述情况，本公开的至少一个实施方式的目的在于，提供一种层叠造型方法及层叠造型装置，其可以在不使材料熔化的情况下进行层叠造型。解决技术问题所采用的技术方案<br>本公开的至少一个实施方式提供一种层叠造型方法，用于在金属制母材的表面上对金属制粉末材料进行层叠造型，其中，包括：将所述粉末材料供给到所述母材的所述表面上的步骤；摩擦搅拌所述粉末材料及所述表面，使所述粉末材料以非熔化的状态与所述表面接合的步骤；将所述粉末材料供给到使所述粉末材料接合于所述表面而构成的接合部上的步骤；对所述粉末材料及所述接合部进行摩擦搅拌，使所述粉末材料以非熔化的状态与所述接合部接合的步骤。根据上述方法，可以在使粉末材料以非熔化的状态接合于金属制母材的表面而构成接合部之后，使粉末材料以非熔化的状态接合于接合部，因此可以在不使材料熔化的情况下进行层叠造型。在某些实施方式中，也可以是，将所述粉末材料接合于所述表面，对相对于所述表面突出的立体形状的层叠造型体进行层叠造型。在某些实施方式中，也可以是，在将所述粉末材料供给到所述接合部的同时对所述粉末材料及所述接合部进行摩擦搅拌，使所述粉末材料接合于所述接合部上。在某些实施方式中，也可以是，在使所述粉末材料接合于所述表面的步骤之前，还可以具备准备能旋转的旋转工具的步骤，所述旋转工具具备：形成有凹陷面的前端面；由所述凹陷面划定的保持空间；以及连通所述保持空间和所述旋转工具的外部的连通部；通过在使所述粉末材料经由所述连通部流入所述保持空间的同时使所述旋转工具旋转来进行摩擦搅拌。在某些实施方式中，也可以是，在准备所述旋转工具的步骤之后，还具备准备导向部件的步骤，该导向部件沿着所述旋转工具的旋转方向围绕所述旋转工具。在某些实施方式中，也可以是，在将所述粉末材料供给到所述母材的所述表面上的步骤之前，还具备准备供给部件的工序，所述供给部件用于供给所述粉末材料，所述粉末材料通过所述供给部件供给到所述导向部件的内部。在某些实施方式中，也可以是，所述金属是铝、铝合金、镍基合金、铁系材料、钛合金、铜合金、不锈钢或镍铁合金。本公开的至少一个实施方式提供一种层叠造型装置，用于在金属制层叠面上对金属制粉末材料进行层叠造型，其中，所述层叠造型装置具备能旋转的旋转工具，所述旋转工具具备：形成有凹陷面的前端面；销，所述销设置为比所述前端面中从所述凹陷面最突出的部分更突出。根据上述构成，由于能够在将粉末材料保持在由形成于前端面的凹陷面划定的保持空间内的状态下摩擦搅拌粉末材料，所以能够减少在没有摩擦搅拌的情况下散落在旋转工具的周围的粉末材料，旋转工具能够可靠地摩擦搅拌粉末材料。在某些实施方式中，也可以是，所述旋转工具形成有连通部，该连通部将由所述凹陷面划定的保持空间和所述旋转工具的外部连通。根据上述构成，在使层叠造型装置沿着供给到层叠面上的粉末材料移动时，粉末材料经由连通部进入保持空间内，因此能够将粉末材料容易地导入保持空间内。在某些实施方式中，也可以是，在所述前端面上形成有螺旋状的螺旋槽，该螺旋槽沿着所述旋转工具的旋转方向在朝向所述前端面的外周缘的方向上延伸。根据上述构成，当旋转工具旋转时，粉末材料沿着螺旋槽朝向前端面的中心移动，因此促进了保持空间内的粉末材料的搅拌，并且能够提高粉末材料的摩擦搅拌的效果。在某些实施方式中，也可以是，还具备将所述粉末材料供给到所述层叠面上的供给部件。根据上述构成，由于能够在将粉末材料供给到层叠面上的同时进行摩擦搅拌，所以与将粉末材料供给到层叠面上以后进行摩擦搅拌的情况相比，能够有效地进行层叠造型。本公开的至少一个实施方式提供一种层叠造型装置，用于在金属制层叠面上对金属制粉末材料进行层叠造型，其中，所述层叠造型装置具备：能旋转的旋转工具，该旋转工具具有前端面及从该前端面突出的销；以及导向部件，该导向部件沿着所述旋转工具的旋转方向围绕所述旋转工具。根据上述构成，由于能够通过导向部件减少在没有摩擦搅拌的情况下散落在旋转工具的周围的粉末材料，所以旋转工具能够可靠地摩擦搅拌粉末材料。在某些实施方式中，也可以是，所述旋转工具具有圆柱形状的外表面，在该外表面形成有螺旋状的螺旋槽，该螺旋槽沿着所述旋转工具的旋转方向在远离所述前端面的方向上延伸。根据上述构成，通过旋转工具旋转，处在导向部件的内周面和旋转工具的外表面之间的粉末材料沿着螺旋槽朝向前端面移动，容易进入前端面和层叠面之间，因此旋转工具能够可靠地摩擦搅拌粉末材料。在某些实施方式中，也可以是，所述导向部件具有面向所述层叠面的第一缘部和与该第一缘部对置的第二缘部，在所述导向部件上形成有从所述第一缘部朝向所述第二缘部被切除的缺口部。根据上述构成，当层叠造型装置移动时，粉末材料接合于层叠面而构成的接合部通过缺口部，因此能够抑制导向部件被接合部挂住，从而使层叠造型装置顺畅地移动。在某些实施方式中，也可以是，在所述导向部件上形成有用于供冷却流体流通的流路。根据上述构成，由于在摩擦搅拌过程中，导向部件被冷却流体冷却，所以能够减少旋转工具和导向部件之间的烧熔。在某些实施方式中，也可以是，还具备用于将所述粉末材料供给到所述导向部件的内部的供给部件。根据上述构成，由于能够在将粉末材料供给到层叠面上的同时进行摩擦搅拌，所以与将粉末材料供给到层叠面上之后再进行摩擦搅拌的情况相比，能够有效地进行层叠造型。在某些实施方式中，也可以是，在所述销的外周面形成有螺纹槽，该螺纹槽沿着所述旋转工具的旋转方向从所述销的基端朝向前端延伸。根据上述构成，在摩擦搅拌粉末材料时，粉末材料沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层叠造型方法，用于在金属制母材的表面上对金属制粉末材料进行层叠造型，其中，包括：/n将所述粉末材料供给到所述母材的所述表面上的步骤；/n摩擦搅拌所述粉末材料及所述表面，使所述粉末材料以非熔化的状态与所述表面接合的步骤；/n将所述粉末材料供给到使所述粉末材料接合于所述表面而构成的接合部上的步骤；/n对所述粉末材料及所述接合部进行摩擦搅拌，使所述粉末材料以非熔化的状态与所述接合部接合的步骤。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180309 JP 2018-0426891.一种层叠造型方法，用于在金属制母材的表面上对金属制粉末材料进行层叠造型，其中，包括：
将所述粉末材料供给到所述母材的所述表面上的步骤；
摩擦搅拌所述粉末材料及所述表面，使所述粉末材料以非熔化的状态与所述表面接合的步骤；
将所述粉末材料供给到使所述粉末材料接合于所述表面而构成的接合部上的步骤；
对所述粉末材料及所述接合部进行摩擦搅拌，使所述粉末材料以非熔化的状态与所述接合部接合的步骤。


2.根据权利要求1所述的层叠造型方法，其中，
将所述粉末材料接合于所述表面，对相对于所述表面突出的立体形状的层叠造型体进行层叠造型。


3.根据权利要求1所述的层叠造型方法，其中，
在将所述粉末材料供给到所述接合部的同时对所述粉末材料及所述接合部进行摩擦搅拌，使所述粉末材料接合于所述接合部。


4.根据权利要求1所述的层叠造型方法，其中，
在使所述粉末材料接合于所述表面的步骤之前，还具有准备能旋转的旋转工具的步骤，
所述旋转工具具备：
形成有凹陷面的前端面；
由所述凹陷面划定的保持空间；以及
连通所述保持空间和所述旋转工具的外部的连通部；
通过在使所述粉末材料经由所述连通部流入所述保持空间的同时使所述旋转工具旋转来进行摩擦搅拌。


5.根据权利要求4所述的层叠造型方法，其中，
在准备所述旋转工具的步骤之后，还具备准备导向部件的步骤，该导向部件沿着所述旋转工具的旋转方向围绕所述旋转工具。


6.根据权利要求5所述的层叠造型方法，其中，
在将所述粉末材料供给到所述母材的所述表面上的步骤之前，还具备准备供给部件的工序，所述供给部件用于供给所述粉末材料，
所述粉末材料通过所述供给部件供给到所述导向部件的内部。


7.根据权利要求1所述的层叠造型方法，其中，
所述金属是铝、铝合金、镍基合金、铁系材料、钛合金、铜合金、不锈钢或镍铁合金。


8.一种层叠造型装置，用于在金属制层叠面上对金属制粉末材料进行层叠造型，其中，
所述层...

【专利技术属性】
技术研发人员：今泉阳登，藤谷泰之，石井建，小室裕贵，井上明子，木村新太郎，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP