JPH0623442A - 中空材の多段式電磁塑性加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑形状の中空部品を製造できる中空材の多
段式電磁塑性加工法を目的とする。 【構成】 本発明の中空材の多段式電磁塑性加工法は、
中空材１４を、その中空材１４の所定部分に電磁力を多
段階に付与することにより成形加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金等の
中空材から異形断面の各種部品、例えば自動車部品、産
業機器部品、輸送用機器部品等を製作する中空材の多段
式電磁塑性加工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】異形断面の中空部品を製作する方法とし
て、従来は押出加工等のよって得た中空材に、マンドレ
ルによる拡管、ロール加工による縮管等の二次加工をし
たり、また中実材からの削出しによる方法等が行われて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法では単純な形状の中空部品を製作することはできて
も、複雑形状、例えば軸線方向で断面形状が異なるもの
や軸線に対して非対称な断面形状を有するものは極めて
加工困難であるという問題点があった。

【０００４】本発明は、前記問題点を解決することを目
的として、複雑形状の中空部品を製造できる中空材の多
段式電磁塑性加工法を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の中空材の多段式
電磁塑性加工法は、前記目的を達成するために、中空材
を、その中空材（１４）の所定部分に電磁力を多段階に
付与することにより成形加工することを特徴とするもの
である。

【０００６】前記中空材（１４）への電磁力の付与は、
例えば電磁コイル（１２）内部に中空材（１４）を挿入
または中空材（１４）内部に電磁コイル（１６ａ，１６
ｂ）を挿入しておき、この電磁コイル（１２，１６ａ，
１６ｂ）に瞬間的に大電流を流してパルス状の強磁界を
発生させことにより行われる。

【０００７】また、前記中空材（１４）の所定部分に付
与される電磁力の強弱分布は、前記のような場合であれ
ばコイルの巻き密度や電磁コイル（１２，１６ａ，１６
ｂ）と中空材（１４）との距離の調整、または磁束集中
器（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の付加、磁束集中器（１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の形状等によって制御できる。
なお、本発明における中空材（１４）の所定部分とは、
中空材（１４）の内周部または外周部、あるいは中空材
（１４）の全周にわたるか否かを問わない。

【０００８】

【作用】例えば、電磁コイル（１２）内部に中空材（１
４）を挿入しておきこの電磁コイル（１２）に瞬間的に
大電流を流してパルス状の強磁界を発生させることによ
り中空材（１４）に電磁力を付与すると、中空材（１
４）の外周部の表面層に誘導電流が流れる。この誘導電
流と前記磁気コイル（１２）に流れる電流との間に反発
力が作用し中空材（１４）は径方向に収縮するような塑
性変形を受ける。また、中空材（１４）内部に電磁コイ
ル（１６ａ，１６ｂ）を挿入した場合は中空材（１４）
の内周部の表面層に誘導電流が流れて、中空材（１４）
は径方向に拡張するような塑性変形を受ける。

【０００９】前記中空材（１４）の塑性変形量は、その
変形部分に受けた電磁力の強度と相関関係がある。した
がって、中空材（１４）の所定部分に例えば強弱分布の
異なる電磁力を多段階で付与することにより、中空材
（１４）を複雑形状、例えば軸線方向で断面形状が異な
るものや軸線に対して非対称な断面形状を有するものに
成形加工することができる。また、同一部分に反復して
多段階に電磁力を与えることにより、１段階のみの成形
加工よりも塑性変形量を大きくすることもできる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の中空材の多段式塑性加工法の
２つの具体的実施例について、図面を参照しつつ説明す
る。

【００１１】（第１実施例）本実施例では、中空材の外
部から電磁力を与えて、３段階で縮管方向に塑性加工す
る方法について説明する。

【００１２】図１および図２に示されているように、本
実施例の第１、第２、第３の各段階の加工装置におい
て、直流高圧電源（１１）から瞬間的に供給される大電
流によりパルス状の強磁界を発生させる合計３個の電磁
コイル（１２）は、磁束密度を高める円筒形の磁束集中
器（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）に巻き付けられて形成さ
れるとともに、各電磁コイル（１２）が直線状に配列さ
れている。これらの磁束集中器（１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ）は各段階でそれぞれ異なる形状の突起部（１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ）を有している。このような磁束集中器
（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の内部にはアルミニウム合
金からなる中空材（１４）が遊挿されている。そして、
中空材（１４）は各段階に順次搬送されて同じ部分に重
ねて塑性加工が行われる。なお、電磁コイル（１２）へ
の大電流は、直流高圧電源（１１）から抵抗（２１）を
介してコンデンサ（２２）に充電された電荷を、スイッ
チ（２３）を閉じて放電させることにより発生させられ
るものとされている。また、図２において直流高圧電源
およびその付属回路は図示が省略されている。

【００１３】前述されたような構成の加工装置におい
て、前記電磁コイル（１２）に大電流が流れてパルス状
の強磁界が発生すると中空材（１４）の外周部の表面層
に誘導電流が流れ、この誘導電流と前記電磁コイル（１
２）に流れる電流との間に作用する反発力により前記中
空材（１４）は径方向に収縮する塑性変形を受けて成形
加工される。この時、磁束集中器（１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ）の厚みが大きい部分ほど前記反発力も大きくなる
ために、塑性変形量も大きくなる。その結果、中空材
（１４）は各段階で各磁束集中器（１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ）の突出部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）に相当する
部分にその形状に見合った量の変形が加えられ、軸線方
向で断面形状が異なり、かつ塑性変形量の大きな最終形
状にまで成形される。

【００１４】本実施例においては、磁束集中器（１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ）の全周に一様な突起部（１５ａ，
１５ｂ，１５ｃ）を設けたが、一部のみに突起部（１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ）を設けたり、また全周で突起部
（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）の形状を変えたりすること
により、中空材（１４）の軸線に対して非対称な断面形
状に加工することも容易にできる。

【００１５】ところで、本実施例のように塑性変形量の
大きい加工をする場合、１段階の加工で所期の形状を得
るには磁束集中器（１３ａ）の突起部（１５ａ）を高く
すれば良いことになるが、加工開始時に磁束集中器（１
３ａ）の内径は中空材（１４）の外径よりも大きくなけ
ればならないから必然的に磁束集中器（１３ａ）および
電磁コイル（１２）は大型化する。また、これらを大型
化したとしても塑性変形の進行にともなって磁束集中器
（１３ａ）と中空材（１４）の被加工部分との距離が大
きくなり中空材（１４）に作用する電磁力は弱まるため
に、さらに中空材（１４）の塑性変形を続行させるには
加工初期よりも大きな電磁力を要し、電源およびその付
属回路の大型化が必要となる。このような加工装置の大
型化は、本発明の実施には複数の加工装置が必要である
ことを考慮してもなお製造コストを上昇させる。したが
って、多段階で加工する本発明は、複雑な加工が可能で
あるばかりでなく、変形量の大きな製品の製造コストの
点でも有利である。

【００１６】（第２実施例）本実施例では、中空材の内
部から電磁力を与えて、２段階で拡管方向に塑性加工す
る方法について説明する。

【００１７】図３に示されているように、本実施例の第
１段階の加工装置においては、一端側から他端側に漸次
的に直径が大から小に円錐状に、かつ一端側から他端側
に漸次的に密から疎に巻かれた電磁コイル（１６ａ）が
中空材（１４）内部に遊挿されている。また、第２段階
の加工装置においては、一端側から他端側に漸次的に直
径が大から小に円錐状に、かつ第１段階の電磁コイル
（１６ａ）よりも大径の電磁コイル（１６ｂ）が中空材
（１４）内部に遊挿されている。そして、中空材（１
４）は第１段階から第２段階へと搬送されて２段階で塑
性加工が行われる。なお、図３において前記電磁コイル
（１６ａ，１６ｂ）に瞬間的に大電流を供給する直流高
圧電源およびその付属回路は図示が省略されている。

【００１８】前述されたような構成の加工装置におい
て、前記電磁コイル（１６ａ，１６ｂ）に大電流が流れ
てパルス状の強磁界が発生すると中空材（１４）内周部
の表面層に誘導電流が流れ、この誘導電流と前記電磁コ
イル（１６ａ，１６ｂ）に流れる電流との間に作用する
反発力により前記中空材（１４）は径方向に拡張する塑
性変形を受けて成形加工される。この時、前記電磁コイ
ル（１６ａ，１６ｂ）と中空材（１４）の内周面との距
離が小さいほど、また前記電磁コイル（１６ａ，１６
ｂ）が密に巻かれているほど前記反発力は中空材（１
４）に大きく作用するために、塑性変形量も大きくな
る。その結果、中空材（１４）は円錐状に成形され、か
つ２段階でより大きな勾配を有する円錐状に成形され
る。このように、中空材（１４）に挿入可能な電磁コイ
ル（１６ａ，１６ｂ）の径寸法に限度あって１段階の加
工で目的の形状を得られない場合でも、２段階またはそ
れ以上の多段階で加工することにより塑性変形量を増大
させることができる。また、１段階では加工困難な複雑
形状の加工品も、多段階で加工することにより製造可能
となる。

【００１９】なお、本実施例においては、中空材（１
４）の内部に電磁コイル（１６ａ，１６ｂ）のみを挿入
設置したが、電磁コイル（１６ａ，１６ｂ）の形状を保
ち中空材（１４）への挿入作業の容易性から、電磁コイ
ル（１６ａ，１６ｂ）を所定形状の円錐形支持軸に線材
を巻き付けるようにして形成しても良い。

【００２０】前記各実施例においては全加工段階を電磁
力のみによって成形加工する構成としたが、特に最終加
工段階でダイスを併用しても良い。例えば、図４に示さ
れているように、電磁コイル（１７）が遊挿された中空
材（１４）の外側にダイス（１８）を配置すれば、電磁
力によって拡張される中空材（１４）の塑性変形量を規
制し、加工品をダイス（１８）に倣った形状で寸法精度
の高いものとすることができる。また、ダイス（１８）
の併用により複雑形状の成形加工も容易になる。なお、
図４において符号（１９）は電磁コイル（１７）の保形
性を維持するための支持軸を示している。

【００２１】以上のような塑性加工は冷間、熱間を問わ
ず行うことができるが、付与すべき電磁力が小さくてす
み加工装置の簡略化が可能である点で、中空材の塑性変
形性に富む熱間で行う方が好ましい。

【００２２】また、中空材を押出後、ストレッチ処理終
了時に本発明の成形加工を行うことによって加工エネル
ギーの低下を図ることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、電磁力を多段階に付与
することにより中空材の成形加工を行うから、例えば電
磁力の強弱分布を変えることにより、従来のような中空
材の軸線方向に一様な拡管、縮管等にとどまらず、軸線
方向で断面形状が異なるものや軸線に対して非対称な断
面形状の中空材を容易に成形加工できる。さらに、本発
明の塑性加工法は電磁力によって非接触で行われるため
に、工具との摩擦で生じる発熱、機械的衝撃等による加
工品の品質劣化の危険性がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の加工装置における３個の
電磁コイルの内の１個を示す概略図である。

【図２】本発明の第１実施例における各段階の加工装置
および加工過程の要部縦断面である。

【図３】本発明の第２実施例における各段階の加工装置
および加工過程の要部縦断面である。

【図４】本発明の実施例の変形例を示す要部縦断面であ
る。

【符号の説明】

１２、１６ａ，１６ｂ…電磁コイル １３ａ，１３ｂ，１３ｃ…磁束集中器 １４…中空材 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ…突起部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空材（１４）を、その中空材（１４）
   の所定部分に電磁力を多段階に付与することにより成形
   加工することを特徴とする中空材の多段式電磁塑性加工
   法。