金属管のハイドロフォーミング加工のリアルタイムな観察による変形メカニズムの解明

ハイドロフォーミング（以後、HFと称す）とは、管に内圧と管軸方向の押し込み（以後、軸押しと称す）を負荷することで複雑な形状に成形する技術であるが、その変形メカニズムを詳細に検討した例は少ない。また、一方向の変形を拘束して、その直角方向に変形させると大きな拡管が実現できることが知られている（以後、この加工を拡幅HFと称す）。そこで昨年度は、数値解析を用いて拡幅HFの変形挙動を検討し、管は内圧のみ負荷すると中央部が拡管され、軸押しを加えると管端側から拡管が進行することが分かった。その結果を踏まえて、内圧と軸押しを交互に行うことで中央部と管端側の拡管が均等になるような変形が可能になると考えた。本年度はその適正な負荷経路を検討した。昨年度と同様に、数値解析を用いて、内圧と軸押しの条件を変えることで均一な変形が実現できる負荷経路を探索した。まず、内圧と軸押しを交互に負荷する負荷経路のパターンとして、階段状に負荷する場合と、一旦内圧を下げてから軸押しする負荷経路で比較した。その結果、階段状に負荷すると早期に割れてしまうが、一旦内圧を下げてから軸押しすると割れを抑制しながら拡管が進行することが分かった。この後者の負荷経路をピーク波HFと呼ぶ。次に、1サイクルのピーク波HFにおける適正な負荷経路を探索したところ、変形の均一性を維持したまま拡管量が大きくなる条件を見出すことができた。さらに、2サイクルの場合も同様に適正な負荷経路を見出した。

ハイドロフォーミング（以後、HFと称す）とは、管に内圧と管軸方向の押し込み（以後、軸押しと称す）を負荷することで複雑な形状に成形する技術であるが、その変形メカニズムを詳細に検討した例は少ない。また、一方向の変形を拘束して、その直角方向に変形させると大きな拡管が実現できることが知られている（以後、この加工を拡幅HFと称す）。そこで昨年度は、数値解析を用いて拡幅HFの変形挙動を検討し、管は内圧のみ負荷すると中央部が拡管され、軸押しを加えると管端側から拡管が進行することが分かった。その結果を踏まえて、内圧と軸押しを交互に行うことで中央部と管端側の拡管が均等になるような変形が可能になると考えた。本年度はその適正な負荷経路を検討した。昨年度と同様に、数値解析を用いて、内圧と軸押しの条件を変えることで均一な変形が実現できる負荷経路を探索した。まず、内圧と軸押しを交互に負荷する負荷経路のパターンとして、階段状に負荷する場合と、一旦内圧を下げてから軸押しする負荷経路で比較した。その結果、階段状に負荷すると早期に割れてしまうが、一旦内圧を下げてから軸押しすると割れを抑制しながら拡管が進行することが分かった。この後者の負荷経路をピーク波HFと呼ぶ。次に、1サイクルのピーク波HFにおける適正な負荷経路を探索したところ、変形の均一性を維持したまま拡管量が大きくなる条件を見出すことができた。さらに、2サイクルの場合も同様に適正な負荷経路を見出した。