JPH02503403A - 金属成形方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 金属成形方法 技術分野 本発明はシート状金属を複雑なまたは複合的な形状に成形する方法に関する。さ らに詳しくは、かかる方法における高エネルギー率成形技術（Ｈｌｇｈ　Ｅｎｅ ｒｇｙ　ＲａｔｅＦｏｒｍｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）　（ＨＥＲＦ）の使 用に関する。

発明の背景 ここでとりあげられているタイプの高エネルギー率成形技術は、金属成形のため に高性能爆薬（ｈｌｇｈｅｘｐｌｏｓｌｖｅｓ）を用いるものである。通常、か かる技術においては、爆薬によって生じた機械的エネルギーの伝達媒体として水 または他の適切な流体が用いられる。空気よりも液体のほうが、発生した機械的 エネルギーをより効率的に伝達することがすでに見出されている。通常、このプ ロセスは開放型タンク内でおこる。高性能爆薬の装薬（ｃｈａｒｇｅ）は水中で 成形されるべき金属シートかられずかに離れたところで起爆する。爆発によって 、金属に運動量を伝達する圧力波が生じ、型性変形によって中空の型の表面に対 して金属が押しつけられる。

爆発する装薬を通過するデトネーション波は２つの方法で水と相互に作用する。

第１に、それは液体中で金属を打つ衝撃波を発生させる。該デトネーション波は また水中で圧縮ガスの気泡を形成する。該気泡は空気中にベントされる前に、加 工品表面およびタンク側部から反射しながら膨張および収縮を繰返す。振動する 気泡によって生じるピーク圧力は、おそらくピーク衝撃波の１０〜２０％にすぎ ないであろうが、金属成形に対する気泡の貢献もまた重要である。ガス圧力は初 期衝撃波よりも長く持続する。

爆発成形（ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ　ｆｏｒｍｉｎｇ）用型には、多種の異なった材 料が用いられる。少数の製品を限られた正確さで作製するには、亜鉛合金、エポ キシ系樹脂または硬質木材ですら用いることができ、そのような材料の安価な型 でも充分じょうぶである。型の単一の使用（ｓｉｎｇｌｅ　ｕｓｅ）で充分なば あいには、型に石膏が用いられる。少数の大きな部品を作製するには、補強コン クリート製の型を用いるのが効率的な方法である。製造者が多数の部品を作製し たいばあいには、多数回再使用できる特殊鋼またはダクタイル鋳鉄で型は作製さ れなければならない。

これらの技術の利点は、大きくかつ複雑なまたは複合的な湾曲した形状が、大規 模なプレスおよびきわめて高価な従来の金属型を必要とすることなく、成形され うろことである。

これらの既知の技術においては、最終的に金属が占めることが求められる空間か ら空気を除去するために、爆薬の爆発前にモールド（型）表面とシート状金属と のあいだを真空にすることが一般に要求される。これがなされなかったばあい、 シート状金属の型性変形が生じる速度はきわめて速いので圧縮空気の気泡の形成 をもたらし、結果として、仕上げられたシート状金属のひずみおよび該金属が雌 型の所望の形状に入り込むことに対する阻害をもたらす。小さな形状を成形する ばあいには前述のごとき真空化は容易であるが、大きく複雑な形状が相対的に粗 いモールド内で作製されるばあいには、加工品と型表面とのあいだのシールをす る必要があるので、適切な所要の真空をつくることは困難である。かかる方法は また成形方法にコストを増加させる。

発明の開示 本発明はこの問題を解決し、モールドと成形されるシート状金属とのあいだの真 空化を必要とすることなく、既知の高エネルギー率成形技術を用いる方法を提供 しようとするものである。

本発明のＭｌの局面によれば、所望の形状を有し、ケージ状構造を宵する雌型／ モールドを形成する工程と、該型／モールドをその周囲にのびる支持手段内に設 置する工程と、 所望の形状に成形されるべきシート状金属を前記型に沿って配置する工程と、 該シート状金属を配置した型に液媒体を充満させる工程と、 該媒体中のあらかじめ定められた位置で１つ以上の装薬（ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ　 ｃｈａｒｇｅｓ）を起爆（ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ）させて１前記シート状金属を 変形せしめ、かつ雌型モールドによって定められた形状が前記シート状金属によ って位置を占められるようにする工程 とからなるシート状金属成形方法が提供される。

好ましくは、大きな成形物においては、成形されるべきシート状金属は接続され て単一のシートを形成するいくつかの部分の成形片から構成されていてもよい。

また、好ましくは、シートは溶接によって接続される。さらに、成形されるべき シートが液体について不浸透性でないばあいには、液媒体で充満させる荊に、液 体に対して不浸透性の材料のライナーを、型のシート状金属の内型に沿って配置 することが好ましい。好ましくは、モールドは長手方向にのび、近接して間隔が あけられた複数の鋼製リブで構成される。

好適な方法においては、前記リブのあいだの間隔に脆い材料を充填することによ ってモールドの内側表面は脆い材料でコーティングされてモールドに円滑な表面 が提供され、前記脆い材料は変形プロセスのあいだに粉砕されて、捕えられた空 気とともにリブのあいだの前記間隔を通って排出される。

つぎに、本発明を円形ビルジ型ボート用の型の製造に適用したばあいに関して記 載するが、本発明が同様にシート状金属における複雑なまたは複合的な湾曲の形 成が要求されるいかなる適用分野にも適用しうろことおよび本発明が記載された 特定の用途に限定されるものではないことは当業者には明瞭であろう。

現在、ボートは、それが小さく（６ｍ未満）、ブレーティングをともなった複雑 なまたは複合的な湾曲を冑しないばあい、すなわちあまり魅力的でないｒノ１− ドーチャイン（ｈａｒｄ−Ｃｈｉｎａ）　Ｊ構造のばあい、シート状金属（軟鋼 およびアルミニウム合金）から流れ作業的に建造される。これに代わって、船が 太きく　（１５ｍをこえる）、かつ、流れ作業モデルではなく「ワン−オフ（ｏ ｎｅ−ｏｆｆ）Ｊであるばあいは、それらはボートフレームのプリフォームされ たセットのうえに溶接された個別に形づくられた板材から作製され、各板材は最 終的な円形ビルジ型船体に必要な円滑で複合的な湾曲を与えるために独立に加工 されてついで内部フレームワークのうえの所定位置に溶接される。かかる円滑な 曲線は、形状の不完全さくたとえば、板材の溶接によって生じるひずみ）をカム フラージュするために可塑性のパテの適用をしばしば要し、したがって最終製品 のコストを増加させる。その労務費および建造時間は、雌型内に材料を敷き、反 復的にかつ安価に一様で円滑な船体を製造する競業者たるファイバーグラス製造 業者の対応するプロセスよりもがなり上回る。

このコスト差は、円形ビルジ型で６〜１５ｍの、大市場向けの、娯楽用または作 業用ボートの部類の製品ボートについては、金属製ボートは経済的で実行可能な 事業ではないとされるほどである。アルミニウム製船体は溶接の際に発生するよ り大きなひずみのために鋼製よりも一層困難であり、より高度なレベルの熟練者 を要する。

図面の簡単な説明 つぎに、本発明の好適な実施例を、単なる例示として、この特定の適用に関連し て、また下記の図面を参照して記載する。

第１図は高エネルギー率成形技術を用いてシート状金属を複雑な形状に成形する 従来より用いられている方法を示す説明図、 ｊ　　　第２図は本発明にしたがった型モールドの説明図、第３図は型の内表面 に適用された脆い材料およびシート状板材の一部分を示す第２図の線３−３から みた断面図、第４図は所定位置で溶接されたプリフォームされた湾曲板材を備え た型モールドの平面図、および第５図は装着前のプリフォームされた板材の一例 を示す端面図である。

発明の好適な実施態様 第１図においては、タンク１内に型７が装着されている。該型は、ベース９上に 支持された容器８によって支持されている。成形されるべき金属シート３は、型 ７の開口部を横切るように型７に締めつけられている。型と板材３とのあいだの 空間は、型の表面からのびタンク外部に設けられた真空ポンプに達する真空バイ ブ１０によって真空引きされる。前記タンクは水２で充満され、付随する起爆装 置ｌ！ｆ６を備えた爆薬５は板材３の上面から適切なｍａ距離４のところまで下 降せしめられる。爆薬が起爆すると、板材３は型表面に接触するように押しつけ られ、型の形状をとる。真空引きにより、シート状金属の型性変形のあいだの空 気泡の形成が防止され、そのひずみ発生が回避される。

第２図においては、ケージ状構造を有する雌型１１が示されている。この型は、 複数の長手方向に伸びたリブ１２からなり、各リブは相互に充分に間隔をあけら れ、それによって、シート状金属の変形を許すことなく、グリッドのあいだの空 間（ｖｏｉｄ）　１５内に空気が通過しうるようになっている。型の横方向にの びる複数の直立ウェブ１６の正確な形状にリブは支持され、型を載せるように形 づくられている。前記ウェブ１６は、剛性の高いじょうぶな構造を提供するため に重いベース１フ上に載せられている。

前記リブは、代表的には、各金属リブのあいだに約２ｍｊＡの間隔が設けられた ２０＋＊ｍ　Ｘ　２ｈｍの断面区分を有する（ｃｒｏｓｓ　５ｅｃｔｏｒｅｄ） 光輝（ｂｒｉｇｈｔ）銅帯であってもよい。

型は全溶接構造を有し、複数回の使用に耐えるものであることが好ましい。型は 、好ましくは、隔離された環境内に配置され、適切なサイズのピット内に装着さ れ、砂利またはブルー・メタル（ｂｌｕｅ　ｍｅｔａｌ）　　（代表的には１４ 〜２０ｍ層の円形）によって均一に支持され、補強コンクリート製キャップによ つて所定位置に蓋がされる。

本発明の方法をボート船体に適用する代表的な一適用例はつぎのとおりである。

１、脆い性質を存する円滑な殻をもたらすのに充分なパリス「ウォッシュＪ　　 （ｐａｒｉｓ　’ｗａｓｈ”）の円滑なプラスター１４で、型ケージの内面にコ ーティングを施す。このプラスター・ウォッシュ１４は使い捨て式（ｄｉｓｐｏ ｓａｂｌｅ）で、型モールドのひき続く使用のあいだに、交換される。

２、　適切な船体形状を有するこの型に沿フて、プリフォームされ、面的に湾曲 した、半幅または全幅の金属板材１ｇ（代表的には舶用グレードのアルミニウム 合金［５０ｇＢ−）１３２１１）が配置される。これらの板材１８は、長さ１０ ｍのボートのばあい、代表的には、幅が１２（１０〜１４００關のあいだで、板 厚が５１１であってもよい。代表的な型表面の一例が第３図に描かれている。

３、　型の中央に沿って横切るように前記板材を締めっける。

４、　　＋！！Ｉ記プリフォームされ、面的に湾曲した板材１８の側部シーム、 １９を、アルミニウム製板材の充分な継手を提供する一般に用いられている方法 を使用して内側から溶接する。これらの側部シーム１９は溶接のあいだ型／モー ルド表面と接触し、後工程の成形において最低限度の応力をうける。

５、　敷設されたシート状メタルに沿つて、充分な大きさのポリエチレン製ライ ナーが配置され、水が充満される（この工程は、型の形状に成形されるべきブリ ウェルドされた殻が水密性を有しないばあいにのみ必要である）。

６、　フレ−ムが水中に下降せしめられ、そのうえに、戦略的に位置決めされサ イズ決めされた高性能爆薬（代表的にはＰＥＴＮ　（ペンタエイタノルテトラナ イトレート（Ｐｅｎｔａｅｙｔｈａｎｏｌ　Ｔｅｔｒａｎｉｔｒａｔｅ））デト ネーシジン。コードーコーテックス（Ｃｏｒｔｅｘ））が、即時に起爆するよう に並列に接続されて載せられる。

７、　装薬を起爆させ、水／プラスチックを除去し、充分に成形されたボート船 体に近づくように変形させる。

このプロセスは、スキン部の不完全さが２回目の成形エネルギー付与を求めるば あいには、繰返されてもよい。

８、　金属製ストリンガ−隔壁、フレーム、床板を溶接によって、またはのちに デツキ上で溶接すべく型内にまだ支持されているあいだは他の適切な固定方法に よって、大市場用の円形ビルジ型の娯楽用ボートの代表的ファイバー・グラス製 造業者が行なうであろうごとく、取付けることによる殻のフレーム−アップ。デ ツキ部分も、本発明の方法を用いて有利に成形される。

アルミニウム製ボート船体の製造に本発明の方法を用いることにより、経済的な 低容量（Ｉｏｖｖｏｌυ■ｅ）製造ラインが確立されうる。安価な軟鋼型の型を 用いつるので、これら型のコストは、比較的低い製造容量を経済的に帳消しにし 、さらにこれらの型は船体デザインの変化に対応すべく容易に変更されうる。ま た、本発明の方法は、高い寸法精度および正確さを有する均一な製品を製造する ために、わずかな熟練者しか要しないという付加的な利点をももたらす。さらに 、流れ作業技術を用いることにより、溶接やスプレー塗装のためのロボット工学 など、他の進んだ製造技術の適用が可能になる。

本発明は記載された特定の実施例に限定されるものではなく、記載された本発明 の精神および範囲から逸脱することなく本発明のさらに別な実施態様および例示 が可能であることは、当業者には明瞭であろう。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成１年１０月１３日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．所望の形状を有し、ケージ状構造を有する雌型／モールドを形成する工程と 、 該型／モールドをその周囲にのびる支持手段内に設置する工程と、 所望の形状に成形されるべきシート状金属を前記型に沿って配置する工程と、 該シート状金属を配置した型に液媒体を充満させる工程と、 該媒体中のあらかじめ定められた位置で１つ以上の装薬を起爆させて、前記シー ト状金属を変形せしめ、かつ雌型／モールドによって定められた形状が前記シー ト状金属によって位置を占められるようにする工程とからなるシート伏金属成形 方法。
2. ２．前記型／モールドが長手方向に伸び、近接して間隔があけられた複数のリブ で構成され、前記間隔が、前記シート状金属と前記型／モールドとのあいだに捕 えられた空気が前記変形のあいだに排出されうるのに充分な間隔である請求項１ 記載のシート状金属成形方法。
3. ３．前記成形されるべきシート状金属が、倭続されて単一のシートを形成するい くつかの部分の成形片から構成されてなる請求項１記載のシート状金属成形方法 。
4. ４．前記リプのあいだの間隔に脆い材料を充填して、前記脆い材料が前記変形の あいだに粉砕されて、捕えられた空気とともに前記間隔を通って排出されるよう に、前記型／モールドに沿ってシート状金属を配置する前に前記型／モールドに 円滑な表面を一時的に設げる工程を含む請求項２記載のシート状金属成形方法。
5. ５．前記脆い材料がパリスのプラスターのウォッシュである請求項４記載のシー ト状金属成形方法。
6. ６．前記型／モールドに前記液媒体を充填する前に、前記シート伏金属に沿って 液に対して不浸透性材料のライナーを配置する工程を含む請求項１記載のシート 状金属成形方法。
7. ７．前記雌型／モールドがポート船体の形状を有し、金属製のポート船体などの 成形に用いられる請求項１、２、３、４、５または６記載の方法。
8. ８．長手方向にのび、近接して間隔があけられた複数のリブからなり、前記リブ が前記リブについて横方向にのびた複数のウェブから形成されたクレードル上に 載せられ、型／モールドの所望の内部形状を形成するような方法で前記ウェブが リブを支持するように形づくられ配置されてなる請求項１記載の方法に用いる型 ／モールド。
9. ９．添付図面を参照してこれまでに実質的に記載されたシート状金属形成方法。
10. １０．添付図面を参照してこれまでに実質的に記載された金属製のポート船体な どの成形方法。