審F
φ1
Fig．4−1円錐形水槽（上部）
属1誹朽 自，、
臥，
自 識41 寓
〔［ 1〔孕。 訓〕け ；｝04〕
T血nfノμs レ」250mls
Fig．4−2円錐形水槽の底面中心における圧力波形と円筒形水槽
（下端に放物面レンズを接続）のレンズ出口中心における圧力波形 の比較
（a） Conical・shaped vessel
（1）） Cylindrical vessel joined with paraboloidal lens
（c） Cylindrical vessel only
Fig．4−3純アルミニウム板の高速張り出し成形結果 （レ」400mls，ぴ2mm）
円筒水槽に放物面レンズを接続した場合および円筒水槽のみの場 合には，負荷圧力に応じた変形となっており，これらからも，円錐形 水槽の収束性能が優れていることが分かる．
第4．3節 収束圧力波による小型製品の成形加工に関する実験 および数値解析的検討
4．3．1 成形実験
小型製品の成形加工実験は，前述の4，2．3項の確認実験と同じ方法 であるが，自由張り出し成型用ダイスの代わりにFig．4−4（a），（b）に示
す成形金型を用いて行った．（a）の場合2段皿形状で，それぞれの寸 法で4つを試作した．（b）の金型中心の細穴は金型空間の予備排気用 である．金型の材質としてはS45C，（熱処理方法：焼入れ，950℃，水冷，）
衝撃液圧の発生には円錐形水槽を用いた．
被成形用純アルミニウム板には，厚さ ＝0．4mm，0．5mmおよび
2mmの3種で，直径40mmの円板を用いた（材質および熱処理は前
章のものに同じ）．4，2．3項と同様，板のすべり込みは無いよう，締め 付けて用いた．純アルミニウム製弾丸（材質および熱処理は前章のも のに同じ）の突入速度は，被成形板の厚さおよび成形の程度に応じて 100〜250m／sとした．4．3．2 金型の凸部半径についての検討
成形実験の予備実験として，円筒状水槽で反射板レンズを使わず半
径40mrn厚さ2mmおよび厚さ1mmの純アルミニウム板の皿形状金
型成形および自由張り出し実験を試みた．皿形状金型（材質は前述と同
じ）の深さはそれぞれ8mmと11mm，肩半径（R）は15mmと10mm の4っ金型を試作した．また自由張り出しのダイスのRは15mmと
10mmのものを試作した．この実験結果によると浅い皿成形の場合，板厚さ2mmでは， R＝10
1nmでも15mmでも肩部分に傷を生じていない．深い金型で，
R＝15mmのものを用いた場合，肩部分に傷を生じないが， R＝10mm 場合，軽い傷を生じていた．
自由張り出しの場合，弾丸突入速度が低い（200m／s以内）場合には，
ダイスR＝15mmでも10mmでも三部に傷を生じていない．弾丸突入
速度が高い場合，肩部半径15mmでは二部に傷を生じていなかったが，R＝10mm場合，肩部に傷を生じた．自由張り出しの場合，弾丸突入速 度がV＝400m／s以上では，板が破れるため，成形できなかった．板厚
さ1mmの場合，自由張り出し成形で，ダイス肩半径R＝2mmの場合，
弾丸突入速度が低くても，二部は破断した，結果をFig．4−5（の，（b），
（c），（d）に示す，
円錐形水槽と，Fig．4−4（a）の金型を使って，小型の張り出し成形（純
アルミニウム板，厚さ0．5mm，直径40mm）を試みた．この場合R
＝・2mmで， d＝0．5mm場合，成形でき，肩部分に傷を生じなかった．
d＝2．1mm場合，肩部分に傷を生じた，また破れることが分かった．
二般皿で，浅い場合（e＝2．Omm）は成形できるが，深い場合（e＝5．Omm）
には金型の通りに成形ができなかった．
4．3．3 成形加工に対する数値解析
前述と同様，：LS・DYNAに内蔵のFEMBを用いて，数値解析で取
り扱う弾丸，円錐形水槽，水およびその上部に設定するVoid，被成形 板および成形金型を6つのパートとしてSolid要素に分割した．弾丸および低温形板は高速で変形するので，これらの材料に対する 力学特性には前章と同じひずみ速度依存性を考慮した多直線近似弾 塑性材料モデルを，また，水槽と成形金型には剛体材料モデルを設定
した．被成形板の変形を詳細に見るため厚さ方向に4層のSolid要素
に分割した．
4．3．4 成形実験結果と数値解析結果との比較および考察
最初に，板厚炉0．4mm，弾丸突入速度100m／sの場合の変形過程に ついて数値解析結果をFig．4−6に示す．図は，変形の中心軸を含む面 で切断した断面の内，板下面の位置を板に圧力波が到着した後の時間
（の毎に示してある．図は変形の中心軸をはさんで半分しか示して いない，この場合，板に作用するのはほぼ平面波であり，すなわち，
板全面に一様な衝撃圧力が作用する．この結果は，苧阪ら4唱19）〜4『23）の 結果とも良く符合しており，解析の妥当性を示唆している．
多くの成形実験およびそれらに対応した数値解析を行ったが，その 内の代表的なものを選んで以下に示す．
Fig．4・7（a）および（b）は，板厚6＝0．4mmの板を，それぞれ弾丸突 入速度100m／sおよび150m／sで成形した場合の最終形状を変形の中 心軸を含む面で切断した断面形状で示したものである．Fig．4−6およ
a
bl
℃①
2
（1）翁：10mm，
（2）劉：10mm，
（3）繍310mm，
（4）a：10mm，
コ
「
b：5mm， c：1mm， d：5mm， e：5mm b：5mm， c：1mm， d：2．1mm， e：2mm b：5mm， c30mm， d：5mm， e：5mm b：5mm， c：Omm， d32．1mm， e：2mm Fig．4−4（a）2段金型概略図
Φ50
R2、！ ・nl 日
Φ1 o剤
Φ8
Fig．4−4（b）金型概略図
Fig．4−4（c） 金型外観
（a）自由張り出しV＝400mls R＝10mm
（b）．金型成形V＝367mls R＝15mm
（c）． 自由張り出しV＝300mls R＝10mm
（d）．自由張り出し，V＝150mls， R＝2mm，板厚さ1mm Fig．4−5純アルミニウム板の高速成形に及ぼす 金型（ダイス）肩半径の影響
＝20
1■1nln
⊥
T＝70
＝■20＝＝■70
砕100mls， 2≒0．4mm伊μs
Fig．4−6 純アルミニウム板の自由張り出し変形過程
鋼 o 周 回 葛。・5
毎．、
圭
．雪・5
0
● 「 昌
一5 −2．5 0 ユ5 5 PO写i載0皿Xl始1n
（a） 7＝100m！s， 孟＝0．4mm
ヨ o
・饗
N．o。4
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銘一13
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三．L命
量
q
1 I I
舅4
90
臥
一5 −2．5 0 ユ．5 5
Posit10n X血mn
（b） レ』150mls， 亡＝0．4mm