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
フローフォーミングは、回転する管やカップの壁を、ローラーでマンドレルに押しつけ、より薄く、より長くします。軽量な自動車ホイールの多くは、ガスボンベやロケットモーターケースと同じく、この方法でつくられます。継ぎ目のない精密な管ができ、金属は押しつぶされるほど強くなります。
しくみ
セットして固定する。 短くて厚いプリフォーム(出発材。通常は機械加工、鍛造、鋳造したカップまたは管)を、焼入れした鋼のマンドレルにはめ込みます。心押し台が、それを固定します。
回転させる。 主軸台が、マンドレルとプリフォームを一緒に回転させます。
押しつぶす。 通常は、部品のまわりに等間隔に置いた3つのローラーが、壁をマンドレルへ押しつけます。壁は薄くなり、合計で半分以上薄くなることも多いです。
進めて流動させる。 ローラーが軸に沿って動き、押しつぶされた金属は長さ方向にしか逃げられないので、管が長くなります。最後に、管をマンドレルから引き抜いて、長さに切りそろえます。
この順方向の方式では、金属はローラーが進むのと同じ方向に流れます。逆方向フローフォーミングでは、管をストッパーに押しつけ、金属は反対方向に流れます。これは長い開口管に向いています。
主なポイント
- 材料
- 鋼とステンレス鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル合金。延性のある材種が最適
- 代表的な部品
- ホイールのリム、ガスボンベ、ロケットモーターケース、駆動系のドラム、精密管
- 部品サイズ
- 直径は数センチから約 1 m 以上まで
- 精度
- 精密加工では、肉厚と直径を約 ±0.05 mm に
- 表面仕上げ
- 研磨したマンドレルを写した、非常になめらかな内径。外側には細かいローラーの跡
- 向いているロット数
- 中量から大量(ホイール、ボンベ)。高価な部品の少量生産にも
- 金型・設備コスト
- 内径ごとに専用のマンドレルが必要。機械は通常、数十万ドル以上
- 速度
- 通常、1個あたり1分から数分
強みと限界
強み
- 非常に均一で精密な壁をもつ、継ぎ目のない管
- 金属は押しつぶされるほど強くなる
- 無駄が少ない:金属は削り取られず、移動する
- フローフォーミングのホイールは、ふつうの鋳造のものより軽い
限界
- 丸い部品だけ
- 機械が高価で、内径ごとにマンドレルも必要
- まず別の工程で、プリフォームをつくる必要がある
- 硬い合金は、パスの間に加熱や焼なましが必要なことがある
使われる場所
- 自動車ホイールのリム、クラッチやトランスミッションのドラム、駆動系の部品
- エネルギーとガスガスボンベと圧力容器
- 航空宇宙・防衛ロケットモーターケース、ミサイルの胴体、軸
- 産業精密な油圧シリンダーのチューブ
見分け方
- 薄くて非常に均一な壁をもつ、長くて継ぎ目のない管またはホイールのバレル。
- 鏡のようになめらかな内径と、外側の細かならせん状のローラー跡。
- フローフォーミングまたはロータリー鍛造として売られるアフターマーケットのホイール:センター部は厚いままで、バレルは薄い。
比較
動画を見る
BBS of America, Inc. · ホイールメーカーが、リムをどうフローフォーミングするか、解説と実演
Leifeld Metal Spinning · ローラーが進むにつれて、マンドレル上で引き伸ばされる管
WF Maschinenbau · ホイールリム用の機械が動く、本物の映像
Leifeld Metal Spinning · 駆動系の自動車部品を量産でフローフォーミングする様子
実写真を見る
- Wikipedia: せん断成形 — フローフォーミングを含む。ほぼテキストなので、写真は Commons で
- Wikipedia: へら絞り — 親にあたる分野で、へら絞り旋盤と部品の写真つき
- Wikimedia Commons の写真検索
覚えておこう
- ローラーが、回転する管をマンドレルに押しつけます。壁は薄くなり、管は長くなります。
- 結果は、継ぎ目のない精密な管で、金属は以前より強くなっています。
- 先に厚いプリフォームが必要で、丸い部品しかつくれません。
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