板金加工

爆発成形を理解する革新的な高エネルギー金属成形技術

12月 15, 2024

爆発成形とは、制御された爆発を利用して金属を成形する高エネルギーの成形方法です。航空、複雑な曲率、ラピッドプロトタイピングへの応用を探求し、最小限のひずみで複雑な部品を作成することを可能にすることで、金属加工をどのように変えるかを学びます。

爆発成形の理解：制御された爆発で金属を成形

内容は、爆発成形と高エネルギー率成形（HERF）に関連するいくつかの重要なトピックをカバーしています。まず、爆発成形の定義と歴史的背景を含む、爆発成形の紹介から始まります。続いて、成形のプロセスとメカニズムを掘り下げ、その利点を強調します。その後、高エネルギー速度成形に論点を移し、さまざまなHERF法の概要、それらの比較、金属加工における利点について説明します。

次に、航空分野での応用について、生産される主要部品の詳細と、ケーススタディに裏付けされた航空宇宙製造の利点について説明します。複雑な曲率を作成する能力については、この技術を従来の方法と比較し、業界全体への応用について検討します。ラピッドプロトタイピングのセクションでは、設計の柔軟性と金型製作の利点を生かした成形の利点を強調します。その他のHERF技術、例えば電気油圧成形や電磁成形についても簡単に概説し、最後に要点と今後の動向についてまとめました。

爆発的な成形はエネルギー金属材料を成形するために制御された爆発を利用するプロセス。成形では、爆発物をワークピースに接触させるか、ワークピースから膠着した距離に置きます。爆発と同時に、爆薬は高圧の衝撃波を発生させ、被加工物に影響を与え、被加工物をバケツをひっくり返したような窪みに成形します。

これは、通常の金属加工手順では製造が困難であったり、不経済であったりするような、巨大な部品や複雑に曲げられた部品の製造を考慮しています。爆薬によって発生する衝撃波は、高速でエネルギーを伝達し、ワークピースの高速プラスチックねじれを作動させます。これにより、爆発成形は、他の成形方法とは対照的に、軽微な繰り返しひずみと、さらに発展した層状の精度を残すことができます。

高エネルギーレート成形

爆発成形は、より広範な高エネルギー速度成形（HERF）法の分類に属し、非常に速い変形速度で金属を成形します。他のHERF技法には、衝撃波を発生させるために流体中で電気解放を行う電気油圧成形や、電磁力を利用する電磁成形があります。

すべてのHERF法は、通常の金属加工と比較して、部品計算が容易で、工具費が削減できるという利点があります。さらに、高ひずみ速度で特定の材料の成形性を向上させることができます。HERFは、通常の金属加工では金型が必要なため困難な、巨大な部品や複雑な曲げ部品のモデルや小さなグループに、航空業界やさまざまなビジネスで応用されています。

航空アプリケーション

爆発成形は一般に、通常の手段では製造が困難な部品を提供するために、航空業界で広く使用されてきました。ロケットのノーズコーン、アーチやハウジングのようなロケット部品、飛行機のレドームボード、モーター部品、基礎部品のフレームに利用されています。複雑な曲率を持つ非常に巨大な非軸対称形状を1回のショットで成形できるため、爆発成形は短納期を必要とする航空用途に適しています。

複雑な形状の翼のコピーも、同様にシートメタルの爆発成形によって実現されています。そのプロトタイピングにおける3Dプリンティング爆発成形の能力は、通常の、よりコストのかかる金型アプローチに集中する前に、改善サイクルの前に新しい航空部品計画を調査することができます。

複雑な曲率

爆発成形の重要な利点の1つは、1回の作業でシートメタルに複雑な二重曲げ形状を与えることができる能力です。この能力は、爆発衝撃波が被加工物に影響を与えることによって発生する、一貫して適切な等方性の力から生まれます。従来の金属成形戦略では、スプリングバックや限定された減少衝撃なしにこのような計算を繰り返すことは困難でした。

爆発的な形成を通して、金属加工弾道弾や搭載砲弾のノーズコーンを含むオーギバルエリアへのフレーミングが可能です。さらに、飛行機の翼のための複雑な複合曲げ部も提供されています。従来の成形ではさまざまな加工が必要だった部品形状も、この加工では1回の成形で仕上げることができます。これにより、部品製造が改善され、数学的に複雑な部品の作成時間と費用が削減されます。

ラピッドプロトタイピング

爆発成形は次のような場合に適しています。ラピッドプロトタイピングプロトタイピングは、通常の金属加工とは対照的に、金型製作の素直さと適応性の高さによるものです。プロトタイピングでは、高価なコミット金型に集中する前に、アイテム改善サイクルの最初から新しい部品計画を評価することができます。爆発成形では、素直なパスオンは、デバイスの準備から直ちに機械加工することができ、また、基本的でないモデルの実行のためにアクリル鋳造することもできます。

金型を大きく調整することなく、小さな塊を1回で作ることができるため、他の大量生産金属成形プロセスとは対照的に、成形は反復的な部品計画の承認に適しています。このため、成形結果を改善するために、事前にプランの多様性、異なる装置や爆発物の計算、管理者の方法を調査することができます。プロトタイピングによるプランの改良は、より長持ちする金型をセットアップする前に取り入れることができ、新しいアイテムの開発スケジュールを短縮します。

高エネルギーレート成形

爆発成形は高エネルギー速度成形（HERF）の1つの方法ですが、異なる方法は異なるエネルギー源を適用し、それぞれの利点を享受しています。電気油圧成形は、高速衝撃波を発生させるために流体中で電気的解放を行います。電磁成形は、魅力的なフィールドを介してワークピースに渦の流れを促し、丸みを帯びた会衆のような軸対称部品に適しています。

静水吐出では、ワークピースの全側面からフレーム部分に均一な静水圧ひずみを加えます。これにより、通常の排出とは対照的に、排出負荷と表面の傷が減少します。一般的に、HERF法は成形性と部品プランの機会を増やし、より大きなエネルギーや新しいねじり器具が必要な特定の用途のためのオプションを提供します。

結論

爆発成形とは、火薬の制御された爆発を利用し、衝撃波を加えることで金属を素早くひねる金属成形方法です。従来の金属加工では困難であったり、法外であったりする、巨大な部品や複雑に曲げられた部品を組み立てることができます。爆発成形は、航空業界や、複雑な計算を伴う部品のモデルや短時間の製作を必要とするさまざまなビジネスで応用されています。

等方的な力によって一回の作業で非一様な二重曲げ形状を与えることができるため、成形はラピッドプロトタイピングの用途に適しています。成形は高エネルギーですが、他の金属成形方法と比較すると、過剰なひずみはごくわずかです。一般的に、爆発成形やその他の高エネルギー率成形法は、金属加工で考えられる部品プランの限界を拡大します。