チタン板の水中爆発成形の加工技術

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研究目的:工業用純チタンは、鉄・ステンレス等の他金属に比べ、軽量・強度・錆びない等の特徴があるが、高歪加工の適用が活発なアルミニウム等と比べると、変形抵抗が高く加工が容易ではない為、温間加工が一般的である。本校の研究のひとつに爆発成形法があり、火薬類の爆発によって生じる高密度な衝撃エネルギーを破壊エネルギーではなく成形する為のエネルギー源として利用する事で、難加工材料の冷間加工が可能になり、発色を施す事で用途が際限なく広がり、工業用純チタンの需要拡大に繋がる。研究方法:爆発成形法には、試料に爆薬を密着させて直接爆轟圧を負荷する直接法と、試料と爆薬とを間隔を置いて設置し、圧力媒体(水)を介して圧力を負荷する間接法の二通りがある。本研究では、衝撃波の作用により必要最小限の爆薬量で変形量を得る事が可能で、水中爆発により爆音を抑え飛散物を生じない等、安全面も考慮にいれ間接法で行った。本研究では、評価並びに需要を考慮し、A2サイズを実験対象とする。カッティングマシンにて文字・図形を切抜き、シート状の型とし、抜いた文字・図形を水中爆発成形法により、凸に塑性変形させる方法で評価した。A2サイズ以上のチタン板の全面に一括成形する際、導爆線が長くなる為、初めの衝撃波がチタン板に当る箇所と、終りの箇所では凸部のシャープさにバラツキが生じる問題がある。研究方法として1、板厚影響2、文字・図形の配置に対する影響に分け、最適条件を見極めた。研究成果:凸部のバラツキ問題は解決できた。但し、複雑な形状の場合には、凸部のシャープさに多少の課題は残る。詳細は、研究方法1の場合、導爆線の型からの垂直距離にて解決できた。2の場合は、導爆線を文字・図形に対し、曲線的に這わせると共に、並行する曲線同士の間隔を調整する事で解決できた。最終的には、1、2の方法を組合せる事で、基本的最適条件を割出す事が可能となった。