缺陷产生预测方法以及缺陷产生预测装置与流程

本发明涉及利用熔敷焊道制造造型物时的缺陷产生预测方法以及缺陷产生预测装置。

背景技术：

1、近年，基于使用了3d打印机的层叠造型的部件制造的需求提高，面向使用了金属材料的造型的实用化正在推进研究开发。将金属材料层叠造型的3d打印机例如使用激光或电弧等热源，使金属粉末体或金属丝熔融以及凝固，并将焊接金属(熔敷焊道)层叠从而制作期望的形状的造型物。

2、然而，在使用了金属材料的层叠造型中，金属组织、硬度等材料特性任意根据制造条件而变化。因此，构成造型物的金属材料的特性有可能从预期的特性显著地变化。于是，在以往的焊接技术中，基于经验性得到的见解、试行错误等，预测以指定的制造条件制造的情况下的造型物的特性，以得到期望的形状以及特性的方式进行制造条件的调整。

3、并且，在专利文献1中公开了，为了将基于上述的经验以及试行错误的信息的活用在计算机上具体化，例如准备焊接物的试验截面图像以及试验焊接物，在根据这些来判断强度、延展性、硬度、韧性、粒状构造这样的焊接物的各规格的适合性的处理中活用机器学习的事例。另外，在专利文献2中公开了，根据焊接电流、焊接电压、填充材料进给速度等的曲线特征来预测造型物的良好/不良的技术。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本国特开2019-5809号公报

7、专利文献2：日本国特开2019-162666号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、然而，由于与单纯的焊接工艺相比层叠造型工艺较为复杂，因此认为基于通过层叠造型制造的造型物的材料的观点进行的特性的预测较为困难。另外，在基于层叠造型的制造方法中，制造条件的自由度非常高，造型物的特性的组合多样，在特性的预测时需要庞大的运算处理。

3、尤其是，关于层叠构造中的缺陷的发现，由于通过层叠造型制造的造型物的形状复杂，因此存在难以应用超声波探伤等接触式内部检查的情形。另外，关于尺寸较大的造型物，难以应用基于x射线的探伤试验。层叠造型物像这样存在造型后的包括缺陷的发现在内的检查难以进行这样的课题。因此，谋求构建即使不使用超声波探伤或x射线探伤这样的计测方法也简便地预测缺陷的方法。

4、于是，本发明的目的在于提供能够以较少的工夫效率良好地预测造型物的缺陷产生而支援更适当的造型物的造型计划的制作的缺陷产生预测方法以及缺陷产生预测装置。

5、用于解决课题的方案

6、本发明由下述的结构构成。

7、(1)一种缺陷产生预测方法，其预测将使从焊接头供给的填充材料熔融以及凝固而形成的熔敷焊道层叠为期望的形状而制造造型物时的缺陷产生，其中，

8、所述缺陷产生预测方法包括如下工序：

9、生成将包括所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目在内的输入信息与包括在该输入信息的所述各项目的条件下进行了层叠造型的情况下的所述造型物的缺陷信息在内的输出信息建立关系的数理模型；

10、使用所述数理模型制作表示所述输入信息与所述输出信息的对应关系的数据库；

11、将所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目输入所述数据库，在所述数据库检索并求出所述造型物的缺陷信息；以及

12、提示所求出的所述造型物的缺陷信息，

13、所述输入信息的项目分别具有互不相同的多个输入子项目，

14、所述输出信息具有与所述输入子项目对应的多个单独缺陷信息，

15、在生成所述数理模型的工序中，通过所述数理模型将所述输入信息的所述输入子项目分别与所述单独缺陷信息建立关系。

16、(2)一种缺陷产生预测方法，其预测将使从焊接头供给的填充材料熔融以及凝固而形成的熔敷焊道层叠造型为期望的形状而制造造型物时的缺陷产生，其中，

17、所述缺陷产生预测方法包括如下工序：

18、分别生成将包括所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目在内的输入信息与包括在该输入信息的各项目的条件下进行了层叠造型的情况下的所述造型物的温度历史、所述熔敷焊道形成时的熔池形状的特征量、所述熔敷焊道的焊道高度或焊道宽度的信息在内的中间输出信息建立关系的第一数理模型、以及将所述中间输出信息与包括所述造型物的缺陷信息在内的输出信息建立关系的第二数理模型；

19、使用所述第一数理模型和所述第二数理模型制作表示所述输入信息与所述输出信息的对应关系的数据库；

20、将所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目输入所述数据库，在所述数据库检索并求出所述造型物的缺陷信息；以及

21、提示所求出的所述造型物的缺陷信息，

22、所述输入信息的项目分别具有互不相同的多个输入子项目，

23、所述中间输出信息具有与所述输入子项目对应的单独中间值，

24、所述输出信息具有与所述单独中间值对应的多个单独缺陷信息，

25、在生成所述第一数理模型以及所述第二数理模型的工序中，通过所述第一数理模型将所述输入子项目分别与所述单独中间值建立关系，并且通过所述第二数理模型将所述单独中间值分别与所述单独缺陷信息建立关系。

26、(3)一种缺陷产生预测装置，其预测将使从焊接头供给的填充材料熔融以及凝固而形成的熔敷焊道层叠为期望的形状而制造造型物时的缺陷产生，其中，

27、所述缺陷产生预测装置包括：

28、数理模型生成部，其生成将包括所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目在内的输入信息与包括在该输入信息的所述各项目的条件下进行了层叠造型的情况下的所述造型物的缺陷信息在内的输出信息建立关系的数理模型；

29、数据库制作部，其使用所述数理模型制作表示所述输入信息与所述输出信息的对应关系的数据库；

30、检索部，其使用输入所述数据库的所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目在所述数据库检索，并求出所述造型物的缺陷信息；以及

31、输出部，其提示所求出的所述造型物的缺陷信息，

32、所述输入信息的项目分别具有互不相同的多个输入子项目，

33、所述输出信息具有与所述输入子项目对应的多个单独缺陷信息，

34、在生成所述数理模型的工序中，通过所述数理模型将所述输入信息的所述输入子项目分别与所述单独缺陷信息建立关系。

35、(4)一种缺陷产生预测装置，其预测将使从焊接头供给的填充材料熔融以及凝固而形成的熔敷焊道层叠为期望的形状而制造造型物时的缺陷产生，其中，

36、所述缺陷产生预测装置包括：

37、数理模型生成部，其分别生成将包括所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目在内的输入信息与包括在该输入信息的各项目的条件下进行了层叠造型的情况下的所述造型物的温度历史、所述熔敷焊道形成时的熔池形状的特征量、所述熔敷焊道的焊道高度或焊道宽度的信息在内的中间输出信息建立关系的第一数理模型、以及将所述中间输出信息与包括所述造型物的缺陷信息在内的输出信息建立关系的第二数理模型；

38、数据库制作部，其使用所述第一数理模型和所述第二数理模型制作表示所述输入信息与所述输出信息的对应关系的数据库；

39、检索部，其使用输入所述数据库的所述造型物的材料、焊接条件以及焊接轨道的各项目在所述数据库检索，并求出所述造型物的缺陷信息；以及

40、输出部，其提示所求出的所述造型物的缺陷信息，

41、所述输入信息的项目分别具有互不相同的多个输入子项目，

42、所述中间输出信息具有与所述输入子项目对应的单独中间值，

43、所述输出信息具有与所述单独中间值对应的多个单独缺陷信息，

44、在生成所述第一数理模型以及所述第二数理模型的工序中，通过所述第一数理模型将所述输入子项目分别与所述单独中间值建立关系，并且通过所述第二数理模型将所述单独中间值分别与所述单独缺陷信息建立关系。

45、发明效果

46、根据本发明，在不使用复杂的计测方法的情况下简便地预测缺陷，能够制作更适当的造型物的造型计划。