第 4 章変形
板・管の成形
板・管の成形は、薄い平板や管を、材料を取り除かずに 3D 形状にします。この章のすべての工程は、金属を弾性限界を超えて曲げたり引き伸ばしたりするので、新しい形が保たれます。違うのは、押すものです：プレスとダイ、回転するローラー、流体、ガス、磁気パルス、爆発、レーザー。
基本の考え方
台所のアルミホイルを、ボウルの上で折り、引き伸ばすことを想像してください。金属板も同じように振る舞いますが、はるかに大きな力が必要です。厚さはほぼ同じままなので、平らなブランクから、軽くて強いシェルや管が、無駄をほとんど出さずにできます。どの工程を選ぶかは、主に、形がどれだけ深く複雑か、何個必要か、金型にいくらかけられるかで決まります。
この章の 10 のプロセス
4.1板金曲げプレスブレーキが、板を直線に沿って折り曲げるレッスンを開く
4.2ショートプレス加工と深絞り対になった金型が、板を切り、プレスして、多くは 1 秒で形にするレッスンを開く
4.3へら絞りローラーが、回転する円板を成形型に押しつけるレッスンを開く
4.4フローフォーミングローラーが、回転する管をマンドレル上で、より薄く、より長く引き伸ばすレッスンを開く
4.5ハイドロフォーミング流体の圧力が、管や板をダイに押しつけるレッスンを開く
4.6インクリメンタルシートフォーミング(逐次成形)丸い工具が、固定した板に輪郭をなぞって形をつくる。ダイは不要レッスンを開く
4.7超塑性成形熱いガスで超塑性の板を片側の型に吹き込むレッスンを開く
4.8電磁成形磁気パルスが、接触せずに金属を継手へ叩きつけるレッスンを開く
4.9爆発成形水中の爆発が、板を1つのダイに押しつけるレッスンを開く
4.10レーザーピーンフォーミングレーザーの衝撃で片面を引き伸ばし、板を湾曲させるレッスンを開く並べて比較
| プロセス | ひとことで | 向いている用途 | ロットサイズ | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 4.1板金曲げ | プレスブレーキが、板を直線に沿って折り曲げる | ブラケット、箱、筐体 | 1 点ものから量産まで | 約 ±0.1–0.5 mm、角度は約 ±0.5° |
| 4.2プレス加工と深絞り | 対になった金型が、板を切り、プレスして、多くは 1 秒で形にする | 車のパネル、缶、シンク | 量産 | 約 ±0.05–0.2 mm |
| 4.3へら絞り | ローラーが、回転する円板を成形型に押しつける | 丸い部品：ランプシェード、ドーム、調理器具 | 1 点ものから中規模のシリーズまで | 約 ±0.1–0.5 mm |
| 4.4フローフォーミング | ローラーが、回転する管をマンドレル上で、より薄く、より長く引き伸ばす | 精密な薄肉の管や円筒 | 中規模から大規模シリーズ | 約 ±0.05–0.1 mm |
| 4.5ハイドロフォーミング | 流体の圧力が、管や板をダイに押しつける | 車のフレーム用の管、排気部品、複雑なパネル | 中規模から大規模シリーズ | 約 ±0.1–0.3 mm |
| 4.6インクリメンタルシートフォーミング(逐次成形) | 丸い工具が、固定した板に輪郭をなぞって形をつくる。ダイは不要 | プロトタイプとカスタム部品 | 1 点ものから数百個まで | 約 ±0.5–1 mm |
| 4.7超塑性成形 | 熱いガスで超塑性の板を片側の型に吹き込む | 深く複雑な、航空宇宙と自動車のパネル | 年間数百から数千個 | 0.数 mm |
| 4.8電磁成形 | 磁気パルスが、接触せずに金属を継手へ叩きつける | かしめた管と継手、アルミニウムと銅 | 中規模から大規模シリーズ | 多くは約 ±0.1 mm |
| 4.9爆発成形 | 水中の爆発が、板を1つのダイに押しつける | 非常に大きなドームとパネル | プロトタイプ、非常に小さなシリーズ | 型への適合は良好。あとでトリミング |
| 4.10レーザーピーンフォーミング | レーザーの衝撃で片面を引き伸ばし、板を湾曲させる | 緩やかな曲面の厚い航空宇宙パネル、矯正 | 小規模シリーズ | 補正後で 0.数 mm |
精度の数値は典型的なオーダーです。詳細は各レッスンに載っています。
このファミリー内での選び方
- 板の単純な折り曲げ： 曲げ加工。同一の部品を多数：スタンピングと深絞り。
- 丸い部品： 少数ならスピニング、精密な薄肉ならフローフォーミング、大量ならスタンピング。
- 複雑な形の管： ハイドロフォーミング。管と継手の接合：電磁成形。
- 部品が少なく、ダイの予算がない： インクリメンタル板成形。厚板の緩やかな曲面ならレーザーピーン成形。
- 深い、複雑な、または非常に大きな部品を少数： 超塑性成形。最大かつ最も強靭なものには爆発成形。
キーワード
- ブランク
- 部品を成形する元になる、板の平らな 1 片。
- ダイス（型）
- 部品に形を与える、焼入れされた成形工具。
- スプリングバック
- 成形後に、金属が元の形へ少し弾性的に戻ること。
- フランジ
- 成形品の周りの平らな縁で、切り落とされることが多い。
- マンドレル
- 金属を押し当てる、または上にかぶせる、成形された型。
- 成形性
- 金属が、薄くなりすぎたり割れたりする前に、どこまで伸びられるか。
- 残留応力
- 成形後、金属の内部に閉じ込められた応力。