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せん断成形（せん断スピニングとも呼ばれる）は、金属スピニングに類似した加工方法です。せん断スピニングでは 、最終製品の面積は平らな金属板の面積とほぼ等しくなります。肉厚は、ローラーとマンドレル間の隙間を制御することで維持されます。せん断成形では、肉厚が減少します。
1950年代以前は、スピニング加工は単純な旋盤で行われていました。金属スピニング加工の分野に新しい技術が導入され、専用の電動スピニングマシンが利用可能になると、スウェーデンでせん断成形の開発が始まりました。
回路図
図 2 はせん断成形プロセスの概略図を示しています。
1. 板金ブランクをスピニングマシンのマンドレルとチャックの間に配置します。マンドレルは、最終部品の内径形状をしています。
2. ローラーにより金属板がマンドレルに巻き付けられ、形状が形成されます。
ご覧のとおり、ワークピースの初期壁厚である s1 は s0 まで減少します。
ワークピースとローラーツールのプロファイル
せん断成形では、出発ワークピースの断面は円形または長方形になります。一方、最終部品のプロファイル形状は、凹面、凸面、またはこれら2つの形状の組み合わせになります。
せん断成形機は、せん断操作を実行するために必要な高い力に耐えるために、はるかに頑丈でなければならない点を除けば、従来の紡糸機と非常によく似ています。
ローラーの設計は、部品の形状、肉厚、寸法精度に影響を与えるため、慎重に検討する必要があります。工具ノーズ半径が小さいほど、応力が高まり、厚さの均一性は低下します。
紡糸性
紡糸性（せん断紡糸性とも呼ばれる）は、金属が引張強度と引裂強度を超えることなく、せん断紡糸変形を受ける能力と定義されます。紡糸性に関する論文は、著者であるKeggとKalpakciogluによって出版されています。
Keggは、引張減少率が80%の材料では、限界紡糸減少率は80%以上になると予測しました。Kalpakciougluは、真破壊ひずみが0.5以上の金属では、せん断成形減少率に上限があると結論付けました。真ひずみが0.5未満の材料では、紡糸性は材料の 延性に依存します。
高度に回転可能な材料には、アルミニウムや特定の鋼合金などの延性材料が含まれます。
製造業におけるせん断成形工程の重要性
せん断成形と従来のスピニングは、深絞り加工やしごき加工といった他の製造工程に比べて利用頻度が低い。せん断成形は、ほぼあらゆる形状の薄肉部品を成形できるため、軽量製品の製造に広く利用されている汎用性の高い工程である。せん断スピニングの他の利点としては、最終製品の優れた機械的特性と非常に良好な表面仕上げが挙げられる。
機械動力スピニングマシンで製造される代表的な部品としては、ロケットのノーズコーン、ガスタービンエンジン部品、皿アンテナなどがあります。
フロー成形
フロー成形は、1つまたは複数のローラーを使用して、金属のディスクまたはチューブをマンドレル上で非常に大きな圧力で成形する段階的な金属成形技術です。ローラーはワークピースを変形させ、マンドレルに押し付けて軸方向に伸ばし、半径方向に薄くします。 [ 1 ]ローラーによって加えられる圧力は非常に局所的であり、材料は段階的に成形されるため、多くの場合、絞り加工やしごき加工よりも成形の方がエネルギーを正味で節約できます。しかし、特定のローラーパスで生じる変形を予測することが本質的に難しいため、これらの節約は実現されないことがよくあります。フロー成形では、ワークピースに大きな摩擦と変形が加わります。適切な冷却液を使用しないと、これらの2つの要因によりワークピースが数百度に加熱される可能性があります。
フローフォーミングは自動車のホイールの製造によく使用され、機械加工されたブランクからホイールを正味幅に引き抜くために使用できます。[ 2 ]
フロー成形では、ワークピースは冷間加工されて機械的特性が変化し、強度が鍛造金属と同等になります。
参考文献
- ^ 「フローフォーミング - ステンレス鋼および高温合金 - PMF Industries, Inc」 。 2010年3月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年10月14日閲覧。
- ^ 「BBS USA公式サイト - モータースポーツを通じたテクノロジー - ジョージア州ブラッセルトン」。
3. https://www.pmfind.com/benefits/flowforming-process-benefits-process
さらに読む
- CC Wong、TA Dean、J. Lin、「スピニング、せん断成形、フロー成形プロセスのレビュー」、Int. J. Mach. Tools Manuf. 43 (2003)、pp. 1419–1435
- B. Avitzur、「金属成形プロセスハンドブック」、John Wiley and Sons, Inc.、カナダ、1983 年。
- RL Kegg、「金属の紡糸性を決定するための新しい試験方法」、ASME Transactions、Journal of Engineering for Industry 83 (1961) 119–124。
- S. Kalpakcioglu、「金属のせん断紡糸性に関する研究」、ASME の取引、インダストリー工学ジャーナル 83 (1961) 478–483。
- https://www.d2pmagazine.com/2019/10/09/flowforming-specialist-offers-unique-combination-of-metal-forming-processes/
外部リンク
