動的超高圧を援用したマイクロ逐次シートハイドロフォーミングの開発

マイクロ金属加工において動的超高圧およびモーション制御を応用することで，成形限界の飛躍的向上，小型化，高精度化を実現するマイクロ逐次深絞りの開発を目的とし，成形プロセスと装置の開発，成形メカニズムの解明および実証実験を行った．これに対し，以下の研究成果が得られた．(1)工程①で第一絞りによりカップを成形し，工程②で第一パンチとカップ間に隙間を設け，工程③で超高圧を負荷し材料を流動させブランクをパンチに馴染ませ，工程④で第一/第二パンチを同時に下げ，これらの工程②から④を繰り返すことによって，細長いマイクロカップを成形するマイクロ逐次深絞りプロセスを開発した．(2)本プロセスのメカニズム解明のためシミュレーションを行い，カップ端部を拘束し，材料の加工硬化に対応して超高圧のレベルを増加させ，テーパ形状のパンチを用いることで，ダイ内部への材料流動を促進でき成形限界を飛躍的に向上できることを解明した．上記メカニズムを元に加工条件を適正化し，パンチ上下量を小さくし，テーパパンチおよび工具によるカップ端部拘束を採用することで，細長比4.6かつ板厚が均一なマイクロカップをFEMで成形できることを示唆した．(3)既存のトリプルサーボプレス機に据え付ける設計圧力400MPaの小型超高圧発生装置を開発し，成形中に200MPaの超高圧の昇降圧を逐次行えることを確認した．開発した装置を用いて，細長比0.9，直径0.5mmのマイクロカップを成形でき，本マイクロ逐次深絞りプロセスを実証することに成功した．以上により，超高圧とモーション制御を組み合わせて材料流動制御をすることで，成形限界の向上，高精度および細長いマイクロカップを成形できるマイクロ逐次深絞りプロセスの開発に成功した．

マイクロ金属加工において動的超高圧およびモーション制御を応用することで，成形限界の飛躍的向上，小型化，高精度化を実現するマイクロ逐次深絞りの開発を目的とし，成形プロセスと装置の開発，成形メカニズムの解明および実証実験を行った．これに対し，以下の研究成果が得られた．(1)工程①で第一絞りによりカップを成形し，工程②で第一パンチとカップ間に隙間を設け，工程③で超高圧を負荷し材料を流動させブランクをパンチに馴染ませ，工程④で第一/第二パンチを同時に下げ，これらの工程②から④を繰り返すことによって，細長いマイクロカップを成形するマイクロ逐次深絞りプロセスを開発した．(2)本プロセスのメカニズム解明のためシミュレーションを行い，カップ端部を拘束し，材料の加工硬化に対応して超高圧のレベルを増加させ，テーパ形状のパンチを用いることで，ダイ内部への材料流動を促進でき成形限界を飛躍的に向上できることを解明した．上記メカニズムを元に加工条件を適正化し，パンチ上下量を小さくし，テーパパンチおよび工具によるカップ端部拘束を採用することで，細長比4.6かつ板厚が均一なマイクロカップをFEMで成形できることを示唆した．(3)既存のトリプルサーボプレス機に据え付ける設計圧力400MPaの小型超高圧発生装置を開発し，成形中に200MPaの超高圧の昇降圧を逐次行えることを確認した．開発した装置を用いて，細長比0.9，直径0.5mmのマイクロカップを成形でき，本マイクロ逐次深絞りプロセスを実証することに成功した．以上により，超高圧とモーション制御を組み合わせて材料流動制御をすることで，成形限界の向上，高精度および細長いマイクロカップを成形できるマイクロ逐次深絞りプロセスの開発に成功した．