JPH01245923A - 超塑性成形部品の板厚分布制御方法 - Google Patents
超塑性成形部品の板厚分布制御方法Info
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- JPH01245923A JPH01245923A JP63069308A JP6930888A JPH01245923A JP H01245923 A JPH01245923 A JP H01245923A JP 63069308 A JP63069308 A JP 63069308A JP 6930888 A JP6930888 A JP 6930888A JP H01245923 A JPH01245923 A JP H01245923A
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- Japan
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- forming
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- superplastic
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- Pending
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 4
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 3
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- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
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- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、軽量化が要求される航空宇宙機器用部品のう
ち例えば高熱伝導パネル（アビオニクスパネル）用超塑
性成形コア・涙滴型タンク用コーン・各種タンク用半球
・各種構造用コルゲート等の超塑性成形部品などのよう
に成形後の板厚分布が大きくなる部品の板厚制御方法に
関する。
ち例えば高熱伝導パネル（アビオニクスパネル）用超塑
性成形コア・涙滴型タンク用コーン・各種タンク用半球
・各種構造用コルゲート等の超塑性成形部品などのよう
に成形後の板厚分布が大きくなる部品の板厚制御方法に
関する。
従来の超塑性成形では基本的に均一板厚の素材を用い、
成形後の板厚分布は成形方式（凸型ｏｒ凹型）、金型形
状、成形条件（温度、ひずみ速度）等を最適化すること
によって制御されているが、これは局所的な板厚減少を
少くする程度のものであり、根本的な板厚制御は行われ
ていないし、またそれは不可能であった。
成形後の板厚分布は成形方式（凸型ｏｒ凹型）、金型形
状、成形条件（温度、ひずみ速度）等を最適化すること
によって制御されているが、これは局所的な板厚減少を
少くする程度のものであり、根本的な板厚制御は行われ
ていないし、またそれは不可能であった。
ところで従来の超塑性成形における板厚制御は、上記の
ように、局所的な板厚減少を少くする程度のものであり
、成形後の板厚を均一にしたり、更に積極的に最適設計
板厚分布に制御することは不可能であった。
ように、局所的な板厚減少を少くする程度のものであり
、成形後の板厚を均一にしたり、更に積極的に最適設計
板厚分布に制御することは不可能であった。
従って、航空宇宙機器分野では部品の軽量化すなわち最
適板厚化が強く要求されているのに対し、超塑性成形部
品はその最少板厚部が設計板厚を満足するように素材板
厚が選択されなければならず、その他の部分に余肉が残
って充分な軽量化が達成できないという不具合がありた
。
適板厚化が強く要求されているのに対し、超塑性成形部
品はその最少板厚部が設計板厚を満足するように素材板
厚が選択されなければならず、その他の部分に余肉が残
って充分な軽量化が達成できないという不具合がありた
。
本発明はこの不具合を解決しようとするものである。
このため本発明の超塑性成形部品の板厚分布制御方法は
、超塑性成形用素材に超塑性成形作業に先立ってケミカ
ル・ミーリング、機械加工等によってあらかじめ板厚分
布を付与し、その後該素材に超塑性成形加工を施すこと
により成形後の板厚分布を任意に制御することを特徴と
している。
、超塑性成形用素材に超塑性成形作業に先立ってケミカ
ル・ミーリング、機械加工等によってあらかじめ板厚分
布を付与し、その後該素材に超塑性成形加工を施すこと
により成形後の板厚分布を任意に制御することを特徴と
している。
超塑性成形部品は一般に板厚が薄く、形状が複雑である
ため、成形後に板厚を調整することは不可能である。そ
こで本発明では、成形用素材に予め板厚分布を付与して
おくことにより、成形後に所定の最適板厚分布を得る、
というものである。ここで成形用素材に付゛与すべき板
厚分布は超塑性成形用板厚解析プログラムにより計算さ
れ、素材の板厚加工はケミカル・ミーリング、機械加工
等によって行われる。超塑性成形用板厚解析プログラム
は、成形途中における刻々の板厚分布変化を応力分布、
ひずみ速度分布に基づいて計算してゆき、成形後の板厚
分布を求めるものであるが、更に成形後の板厚分布が設
計板厚分布になるような素材板厚分布を求めることもで
きるものである。
ため、成形後に板厚を調整することは不可能である。そ
こで本発明では、成形用素材に予め板厚分布を付与して
おくことにより、成形後に所定の最適板厚分布を得る、
というものである。ここで成形用素材に付゛与すべき板
厚分布は超塑性成形用板厚解析プログラムにより計算さ
れ、素材の板厚加工はケミカル・ミーリング、機械加工
等によって行われる。超塑性成形用板厚解析プログラム
は、成形途中における刻々の板厚分布変化を応力分布、
ひずみ速度分布に基づいて計算してゆき、成形後の板厚
分布を求めるものであるが、更に成形後の板厚分布が設
計板厚分布になるような素材板厚分布を求めることもで
きるものである。
以下図面により本発明の一実施例について説明すると、
第１図は高熱伝導パネル用超塑性成形コアの成形方法を
示す本発明の第１の実施例の説明図、第２図はこれに用
いる成形用素材と成形後の状態を示す説明図、第３図は
本発明の第２の実施例を示す涙滴タンク用コーンの成形
用素材と成形後の状態を示す説明図、第４図は本発明の
第３の実施例として燃料タンク用半球の成形用素材と成
形後の状態を示す説明図である。
第１図は高熱伝導パネル用超塑性成形コアの成形方法を
示す本発明の第１の実施例の説明図、第２図はこれに用
いる成形用素材と成形後の状態を示す説明図、第３図は
本発明の第２の実施例を示す涙滴タンク用コーンの成形
用素材と成形後の状態を示す説明図、第４図は本発明の
第３の実施例として燃料タンク用半球の成形用素材と成
形後の状態を示す説明図である。
先づ第１．第２図に示す本発明の第１の実施例について
説明すると１は成形用素材、２は押し棒、３は上下に対
向して配設された押し棒基台、４は抑圧軸である。
説明すると１は成形用素材、２は押し棒、３は上下に対
向して配設された押し棒基台、４は抑圧軸である。
高熱伝導パネル用コアの超塑性成形は第１図に示すよう
に、交互に配列した上下の押し棒２によって行われる。
に、交互に配列した上下の押し棒２によって行われる。
版の成形力は押圧軸４、基台３を介して押し棒２によっ
て与えられるため、押し棒２と接触する成形用素材ｌの
８部に応力集中が発生して局所的（：板厚が減少する。
て与えられるため、押し棒２と接触する成形用素材ｌの
８部に応力集中が発生して局所的（：板厚が減少する。
このため本発明に於ては、第２図（ａＸｂＸＣ）に示す
ように、成形用の均一板厚素材１のうち前記上下よりの
押し棒２と接する部分ｔ０以外の部分ｔの板厚をケミカ
ル・ミーリングにより薄く加工することによりその後行
なう超塑性成形後に於ける板厚分布を大幅に改善する点
を特徴としている。本実施例では押し棒２による成形に
対する厳密な板厚解析が難かしいこと及びケミカル・ミ
ーリングではテーパー板厚加工が難しいことにより、−
段の板厚加工（押し棒との接触部ｔｏ＝ Ｑ 、５ ｒ
ｆｆｎ 、その他の部分ｔ＝０．５ｒｍ′Ｉ）を行った
だけであるが、最少板厚部と最大板厚部の板厚比は従来
第２図（Ｃ）に示すようにＴｍａｘ ／ Ｔｍ１ｎ ＝
２．３であったものが、Ｔｍａｘ／Ｔｍ１ｎ ＝ １
．４に改善された。今後、多段ケミ・ミル法、ケミ・ミ
ル範囲、ケミ・ミル量を最適化することにより一層の均
一板厚化が達成し得る見通しである。
ように、成形用の均一板厚素材１のうち前記上下よりの
押し棒２と接する部分ｔ０以外の部分ｔの板厚をケミカ
ル・ミーリングにより薄く加工することによりその後行
なう超塑性成形後に於ける板厚分布を大幅に改善する点
を特徴としている。本実施例では押し棒２による成形に
対する厳密な板厚解析が難かしいこと及びケミカル・ミ
ーリングではテーパー板厚加工が難しいことにより、−
段の板厚加工（押し棒との接触部ｔｏ＝ Ｑ 、５ ｒ
ｆｆｎ 、その他の部分ｔ＝０．５ｒｍ′Ｉ）を行った
だけであるが、最少板厚部と最大板厚部の板厚比は従来
第２図（Ｃ）に示すようにＴｍａｘ ／ Ｔｍ１ｎ ＝
２．３であったものが、Ｔｍａｘ／Ｔｍ１ｎ ＝ １
．４に改善された。今後、多段ケミ・ミル法、ケミ・ミ
ル範囲、ケミ・ミル量を最適化することにより一層の均
一板厚化が達成し得る見通しである。
次ぎに第３図Ｃ：示す本発明の第２実施例である涙滴型
タンク用コーンの最適板厚制御法について説明すると、
涙滴タンク用コーンは各部分の曲率が連続的に変化して
いるためタンクの内圧Ｐに対して必要な板厚は各部分で
連続的に変化する。ＭＵＳＥ８−Ａ涙滴タンク用コーン
の最適設計板厚分布と均−板厚素材及び偏肉素材を用い
た場合の成形後の板厚分布を比較すると、第３図に示す
ように、従来通りに（ａ）に示す均一板厚素材を用いる
とエツジ部で設計板厚を満足させるためには中心部にか
なりの余肉が残ることになり充分な軽量化が達成できな
い。これに対して本発明のように予め機械加工により板
厚分布を与えた偏肉素材（ｂ）を用いることによりどの
部分の板厚も設計板厚と一致する最軽量コーンを製作し
た。
タンク用コーンの最適板厚制御法について説明すると、
涙滴タンク用コーンは各部分の曲率が連続的に変化して
いるためタンクの内圧Ｐに対して必要な板厚は各部分で
連続的に変化する。ＭＵＳＥ８−Ａ涙滴タンク用コーン
の最適設計板厚分布と均−板厚素材及び偏肉素材を用い
た場合の成形後の板厚分布を比較すると、第３図に示す
ように、従来通りに（ａ）に示す均一板厚素材を用いる
とエツジ部で設計板厚を満足させるためには中心部にか
なりの余肉が残ることになり充分な軽量化が達成できな
い。これに対して本発明のように予め機械加工により板
厚分布を与えた偏肉素材（ｂ）を用いることによりどの
部分の板厚も設計板厚と一致する最軽量コーンを製作し
た。
本実施例では更に必要に応じて溶接部や口金部の板厚を
局所的に厚くすることも可能であり、応用範囲は極めて
広い。
局所的に厚くすることも可能であり、応用範囲は極めて
広い。
更に本発明の第３の実施例である燃料タンク薄肉半球の
均−板厚制御法について第４図により説明すると燃料タ
ンク用半球は上記の第２実施例で説明したシーンと異な
り各部分の曲率が一定であるため、最適設計板厚も各部
分で一定となる。上記第２実施例と同様に均一板厚素材
Ｃａ）を用いた場合及び偏肉素材（ｂ）を用いた場合の
成形後の板厚分布と最適設計板厚を比較して第４図（Ｃ
）に示す。
均−板厚制御法について第４図により説明すると燃料タ
ンク用半球は上記の第２実施例で説明したシーンと異な
り各部分の曲率が一定であるため、最適設計板厚も各部
分で一定となる。上記第２実施例と同様に均一板厚素材
Ｃａ）を用いた場合及び偏肉素材（ｂ）を用いた場合の
成形後の板厚分布と最適設計板厚を比較して第４図（Ｃ
）に示す。
本実施例におけるタンクの軽量化効果は第４図（Ｃ）の
説明図から明らかなように極めて太きく、上記第２実施
例と同様に局所的な板厚変化も必要に応じて付与するこ
とができる。
説明図から明らかなように極めて太きく、上記第２実施
例と同様に局所的な板厚変化も必要に応じて付与するこ
とができる。
なお本発明の超塑性成形部品の板厚分布制御方法は、前
述説明のコーン、半球以外にも超塑性成形における代表
的な基本形状であるコルゲートの成形に対しても同様の
最適板厚制御が可能であり、あらゆる超塑性材料、成形
形状に対して幅広く応用可能である。
述説明のコーン、半球以外にも超塑性成形における代表
的な基本形状であるコルゲートの成形に対しても同様の
最適板厚制御が可能であり、あらゆる超塑性材料、成形
形状に対して幅広く応用可能である。
以上述べたように本発明の超塑性成形部品の板厚分布制
御方法によれば次に示す効果が得られる。
御方法によれば次に示す効果が得られる。
（１）超塑性成形において、従来本質的に不可能であっ
た板厚制御を可能とした。
た板厚制御を可能とした。
（２）超塑性成形部品の板厚分布最適化により大幅な部
品の軽量化を計ることができた。
品の軽量化を計ることができた。
（３）最大加工度が低減され又ひすみ速度範囲が狭くな
ることによる成形品の品質向上（内部欠陥の減少）が期
待でき生産性が著しく向上した。
ることによる成形品の品質向上（内部欠陥の減少）が期
待でき生産性が著しく向上した。
第１図は本発明の第１実施例の高熱伝導パネル用超塑性
成形コアの成形方法の説明図、第２図はこれに用いる成
形用素材と成形後の状態説明図、第３図は本発明の第２
実施例の涙滴タンク用コーンの最適板厚制御法の説明図
、第４図は本発明の第３実施例の燃料タンク用半球の均
一板厚制御方法の説明図を示す。 １・・・成形用素材、２−・・押し棒、３・・・押し棒
基台、４・・・抑圧軸。 第１図 莞３国 （ａ） （し）（Ｃ） （コーンＭｆｒ面形状） 第４匿 ｒａ） （し）（
Ｃ） （牟５東断面１ｆｆｉ灸）
成形コアの成形方法の説明図、第２図はこれに用いる成
形用素材と成形後の状態説明図、第３図は本発明の第２
実施例の涙滴タンク用コーンの最適板厚制御法の説明図
、第４図は本発明の第３実施例の燃料タンク用半球の均
一板厚制御方法の説明図を示す。 １・・・成形用素材、２−・・押し棒、３・・・押し棒
基台、４・・・抑圧軸。 第１図 莞３国 （ａ） （し）（Ｃ） （コーンＭｆｒ面形状） 第４匿 ｒａ） （し）（
Ｃ） （牟５東断面１ｆｆｉ灸）
Claims (1)
- （１）超塑性成形用素材に超塑性成形作業以前にケミカ
ル・ミーリング、機械加工等によりあらかじめ板厚分布
を付与しておくことにより、成形後の板厚分布を任意に
制御することを特徴とする超塑性成形部品の板厚分布制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069308A JPH01245923A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 超塑性成形部品の板厚分布制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069308A JPH01245923A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 超塑性成形部品の板厚分布制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01245923A true JPH01245923A (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=13398803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63069308A Pending JPH01245923A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 超塑性成形部品の板厚分布制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01245923A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103691784A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-02 | 南京航空航天大学 | 波纹夹芯层制造方法 |
| CN103862233A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-06-18 | 江苏呈飞精密合金股份有限公司 | 具有波纹夹芯层结构复合板的制备方法 |
| CN105088230A (zh) * | 2014-05-07 | 2015-11-25 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | 减小直升机化铣钣金件应力变形的工艺方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6356317A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超塑性成形による薄肉半球等の加工法 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63069308A patent/JPH01245923A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6356317A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超塑性成形による薄肉半球等の加工法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103691784A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-02 | 南京航空航天大学 | 波纹夹芯层制造方法 |
| CN103862233A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-06-18 | 江苏呈飞精密合金股份有限公司 | 具有波纹夹芯层结构复合板的制备方法 |
| CN105088230A (zh) * | 2014-05-07 | 2015-11-25 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | 减小直升机化铣钣金件应力变形的工艺方法 |
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