電磁成形

しくみ

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   コンデンサーを充電する。 コンデンサーバンク(電荷を素早く放出する蓄電器)を数キロボルトに充電します。通常は数から数十キロジュールを蓄えます。

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   スイッチを入れる。 高速スイッチ(スパークギャップまたは大電力サイリスタ)が、バンクとワークコイルをつなぎます。ワークコイルは、太くて絶縁のしっかりした銅線を数回巻いたものです。

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   電流パルスを送る。 数万から数十万アンペアが、約 10–100 マイクロ秒のあいだコイルを流れます。突然の磁場が管に渦電流(導体に誘導される渦状の電流)を生み、逆向きに流れます。

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   反発力に仕事をさせる。 逆向きの電流は互いに反発するので、強い磁気圧が、管の壁をコイルから、およそ 100–300 m/s で押しのけます。コイルは部品に触れません。

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   衝突して固定する。 壁が継手とその溝に叩きつけられ、数マイクロ秒で強固な結合ができます。十分な速度があれば、2つの金属が溶接されることもあります(磁気パルス溶接)。

主なポイント

材料

電気をよく通す導体:アルミニウム、銅、真鍮。鋼や導電性の低い金属には、工夫や導電性の「ドライバー」板が必要

代表的な部品

継手にかしめた管、ケーブルのラグ、端部継手付きのドライブシャフト、片側だけのダイに押し込む板の細部

部品サイズ

ほとんどが数百ミリまでの管や板の領域。コイルと蓄えるエネルギーで決まります

精度

再現性が非常に高い。形は継手やダイで決まり、かしめ径で約 ±0.1 mm 以内のことが多い

表面仕上げ

コイルによる工具跡はなく、成形面は継手やダイを写す

向いているロット数

コイルと条件を調整すれば、中量から大量生産

金型・設備コスト

パルス装置は通常、数十万ドル。コイルは消耗するので交換する

速度

成形は数マイクロ秒。着脱を含めても、1サイクルは数秒

強みと限界

使われる場所

• 自動車ドライブシャフト、フレームの接合部、エアコンの配管
• 航空宇宙端部継手に接合したトルクチューブとコントロールロッド
• 電気かしめたケーブルのラグとコネクタ
• 暖房・冷却銅とアルミニウムの冷媒管の継手

見分け方

• 継手の溝に、全周にわたってなめらかに均一に絞り込まれた管。
• かしめた部分に、工具跡も、へこみも、ジョーの痕もありません。
• アルミニウムや銅が、溶接ビードも接着剤もなく、鋼やプラスチックに接合されていることが多い。

比較

動画を見る

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• Wikipedia: 電磁成形 — 原理、材料、かしめと溶接。写真はほとんどなし
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