JP2002531279A - 電解加工法 - Google Patents

電解加工法

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JP2002531279A JP2000586477A JP2000586477A JP2002531279A JP 2002531279 A JP2002531279 A JP 2002531279A JP 2000586477 A JP2000586477 A JP 2000586477A JP 2000586477 A JP2000586477 A JP 2000586477A JP 2002531279 A JP2002531279 A JP 2002531279A
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Abstract

(57)【要約】 電解加工法により、ハニカム状パネル等の被加工物に、形状形成軸線に直角な断面が変化する３次元形状を与える。この加工法では、電極が軸線に関して一定の位置で保持され、この形状形成面は、材料除去量を変化させて断面を変化させるように、軸線方向の電極の作用に対して差をもって晒される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は電解加工法に関する。
【０００２】 従来の技術 電解加工により複雑な形状を形成することができる。従来の電解加工法では、
形成された電極と被加工物は電解槽の中で位置決めされる。電解液は継続的に補
充され、電極と被加工物の間の間隙の間に電位差が付与される。次いで、電極が
被加工物に向けて送られる。ファラデーの法則によって被加工物の表面から材料
が電気化学的に分解され、被加工物の表面は局部電流の密度に比例して腐食する
。電極に最も近い被加工物の部分が最も速く腐食し、電極が被加工物に向けて送
られる時、被加工物は最終的には（送り速度、電位差及び全電流密度と共に）電
極の形状によって決定される表面形態となる。
【０００３】 他方、例えばハニカム構造の壁の厚さを薄くするために一様に表面材料を腐食
させる時に湿式化学エッチングが使用されることがある。この方法を使用すると
材料の除去はハニカムの晒される面全体にわたって一様である。
【０００４】 ハニカム構造は、例えば、車両の構造的パネル用のコア材料として軽さ及び強
度の組み合わせを要求する多くの工学的用途において使用される。一般に、この
ような構造は、六角形配列で配置された六角形断面を有するセルを有する。しか
しながら、円、四角又は三角などの他の断面も可能であり、例えば、四角配置な
どの他の配置のセルも使用できる。
【０００５】 アルミニウムのハニカムパネルは、車両の衝撃試験の器具では、クラッシュエ
ネルギアブソーバとして使用される。車両がこのようなパネルに衝突する時、車
両の運動エネルギが、制御されたしわとハニカム状セルの変形によって吸収され
る。このエネルギはほとんど弾性的な反跳なくほぼ全体的に塑性的に吸収される
ので、変形量が衝突エネルギの正確な目安である。
【０００６】 当然、変形抵抗はハニカムの壁の厚さに依存し、ハニカム状パネルの変形抵抗
は湿式エッチングによって低減されうる。これは、例えば、パネルの厚さによっ
てこのようなパネルのエネルギ吸収特性が変化することが要求される場合になさ
れる。異なる壁厚さを有する二つ以上のハニカムは、一緒に接着されて多層パネ
ルを形成し、各層は、異なる厚さのセル壁を有している。
【０００７】 しかしながら、重大なことに、隣接する層間の界面は、衝突時にパネルの他の
方法で制御された変形を乱す不連続部を形成する。これにより、エネルギ吸収の
量が測定できる精度が損なわれてしまう。
【０００８】 本発明は、その断面に直角な方向、すなわちセルの軸線方向に沿って寸法が変
化する断面をハニカム状構造のセルに与えるように、電解加工又は電食の使用に
関する。
【０００９】 本発明は、ハニカム構造のセルに対してセルの軸線に直角な断面が変化してい
る三次元形状をハニカム構造を付与する電解加工法において、電極が前記軸線に
関して一定の位置で保持され、材料除去量を変化させて前記断面を変化させるよ
うに、前記セルの表面が軸線方向の電極の作用に対して差をもって晒される電解
加工法を提供する。
【００１０】 この方法の従来の電解加工法に対する利点は、電極と腐食面の間の間隙が増加
するにつれて腐食量が減少するが、腐食面に向けて電極を送ることなく差動的な
材料の腐食が行なわれることができるということである。
【００１１】 本発明の一形態では、要求されるように変形させるように、前記電極は静止し
て保持され、遮蔽手段は前記電極の作用から前記セルの面を選択的に遮蔽する。
【００１２】 本発明の別の形態では、要求されるように前記セルを変化させるように、前記
電極は前記軸線に沿って前記セルに関して移動させられる。
【００１３】 本発明のさらなる形態では、要求される変形を与えるために、前記電極と前記
セルの面の間に間隙を設けるように前記電極は形成されており、前記間隙は前記
軸線に直角な厚さが変化している。
【００１４】 本発明は、セルの軸線方向に変化しているハニカムセル壁の厚さを有する（例
えばアルミニウム又はアルミニウム合金でつくられた）ハニカム状パネルの製造
の特定の用途を見出している。
【００１５】 ハニカムのセル又はキャビティを加工するために、前記電極は細長形状であり
かつ前記軸線に平行に配向され、前記セルの断面形状に対応する断面形状を有す
る。六角形のハニカムのセルなどの非円断面の筒状キャビティですら、キャビテ
ィの周縁付近で同じ速度で行なうように腐食速度は制御されうる。
【００１６】 ハニカムのセルの壁の厚さは、セルの全て又はいくつかについて変化させるこ
とができ、ハニカムのエネルギ吸収特性は、ハニカムの厚さを通して累進的で一
定の方法で変化する。数層のハニカムからなる従来のハニカム状パネルに対する
利点は、壁のエネルギ吸収特性に影響を及ぼす不連続部を形成することを避ける
ことができるということである。
【００１７】 本発明の好適な方法は、セルが不規則に形成かつ離間している、ハニカムのセ
ルの壁を加工するのに特に適している。不規則に形成かつ離間されたセルは、例
えばアルミニウムハニカムを作るために使用される接着結合法の性質から生じる
。不規則に形成かつ離間されたセルにより、（ａ）任意の特定のセルにおいて電
極を心合わせし、（ｂ）セルの周縁付近で一様な腐食を行なうことを保証するこ
とがより困難となる。
【００１８】 それゆえ、好適な方法は、一つ以上の楔状指をそれぞれの近傍のセルの中に挿
入する段階を有し、前記楔状指は、前記ハニカム構造が位置的に規則的にされて
前記電極はセルの軸線において保持されるように前記電極と離間し、かつ前記各
セルの壁と係合する。
【００１９】 好ましくは、前記支持指は、各セルの中に容易に挿入されるように傾斜してい
る。
【００２０】 本発明は、少なくとも一つの細長形状の電極と、前記電極と離間した一つ以上
の楔状指とを有するハニカム構造を電解加工する装置を含んでいる。ハニカムが
六角形セルを有する時、前記電極は、前記電極に心合わせされた正六角形の頂点
を形成する六つの楔状指によって包囲されている。
【００２１】 好ましくは、この装置は、前記電極と前記ハニカム構造との間に電位を印加す
る手段と、前記電極とハニカム状セルの面との間の間隙へ電解液の流れを供給す
る手段を有する。さらに、この装置は、（ａ）前記セルの軸線に沿った前記電極
と前記セルの間の相対的な移動を提供する手段及び／又は（ｂ）前記セルの面を
前記電極から選択的に遮蔽する手段とをさらに有する。前記セルの面を選択的に
遮蔽する手段は、前記電極と前記セルの面との間の対応する間隙を占める絶縁ス
リーブと、前記軸線に沿って前記スリーブとハニカム状構造を相対的に移動させ
る手段とを有する。
【００２２】 本発明は、前記セルのいくつか又は全ての壁は、前記セルの軸線方向の厚さが
変化している、本発明の方法によって電解加工されたハニカム構造をさらに含ん
でいる。
【００２３】 発明の実施の形態 本発明は添付図面を参照して特定の実施形態に関して本明細書に記載されてい
る。図１は筒状セルキャビティ２を有するハニカム状構造の被加工物１を通した
略図的な長手軸線方向断面図を示す。キャビティ２の２倍の長さの筒状電極３は
、電極３を移動させる手段５に接続されかつ電極３とキャビティ２の間の間隙を
もってキャビティ２の軸線に位置決めされている。この移動手段５はさらに電力
を電極３へ供給する。絶縁スリーブ４は電極の上半分を包囲し、電極開始位置で
は、キャビティ２は電極３から遮蔽されている。移動手段５はさらに電解液の流
れを電極に供給する。電解液は電極の中央部の通路に沿って流れ、電極の外部へ
通じた穴（図示せず）を通過する。
【００２４】 電極３は被加工物１と電極との間に電位差を与えることによって作動され、電
極を通る電解液の流れが開始させられる。次いで、電極は電極の中間点（すなわ
ち、電極が絶縁スリーブ４から現れる位置）がキャビティの一端から他端へ移動
するまで一定の速度でキャビティ２を通して引かれる。図２は、キャビティの他
端に到達した電極の中間地点を示している。次いで、電極は作動停止させられる
。キャビティ２を通過する間、電解液は電極から流れ、電極とキャビティの壁の
間の空間中の電解液を継続的に交換する。
【００２５】 キャビティ２の壁上の任意の特定の位置は、キャビティの第一端部からの位置
の軸線方向の距離に比例している時間だけ作動された電極が対向する。それゆえ
、キャビティの一端から他端へ比例的に変化する腐食量が生成される。
【００２６】 この実施例の変形例には、被加工物に関して固定された位置に電極３を保持し
、電極の一端から他端へ（適合された移動手段５を用いて）絶縁スリーブ４を移
動させることが含まれる。これは、キャビティ内で正確に同じ腐食形状をつくる
ことができる。
【００２７】 図３に示す第二実施例において、作動された電極１３は、被加工物１１の筒状
キャビティ１２内の不動の中央位置に保持されている。供給手段１５は電力を電
極１３に供給すると共に、電解液を再び電極の中央の通路に電極の外部へ通じた
穴（図示せず）を通過する。この実施例では、電極の断面は一様でない。電極の
断面積は電極の一端から他端へ一連の段階１４で減少している。
【００２８】 キャビティ１２の壁が電極１３の最も広い部分と対向する場合、電極と腐食面
の間の間隙が最も小さいので、材料腐食が最高速で行なわれる。それゆえ、材料
除去量は、キャビティの一端から他端へ再び変化する。しかしながら、段階１４
があると、材料除去量が第一実施例ほどスムースに変化しない。
【００２９】 この不利な点は、図４に示される第三実施例では克服される。第三実施例は、
（被加工物２１の筒状のキャビティ２２内に位置する）電極２３が一端から他端
へ傾斜しているという点で第二実施例と異なっている。供給手段２５は、電極２
３と電気的に接続し、かつ電解液を供給する。滑らかに変化する電極の断面によ
り、キャビティ２２の一端から他端へ材料除去量において、対応する滑らかな変
化をつくる。
【００３０】 電解加工法の一般的なパラメータは、直流１０〜２０ボルトの印加電圧であり
、また、電極と加工される被加工物の表面との間の約１ｍｍの間隙の距離である
。電極は真鍮又は銅でつくられている。一般的な電極はＮａＣｌ水溶液又はＮａ
ＮＯ3水溶液、例えば３０〜４０重量％のＮａＮＯ3水溶液である。電極と電解液
の間の間隙内に電解液を高い流量で維持し、過熱、漏電及び電解液の組成の変化
が避けられることが望まれている。
【００３１】 図５は、六角形のセル３２（当然、円形断面のセルなどの他のセルの形状が可
能である）を有するアルミニウムハニカム３１を略図的に示している。ハニカム
のセル壁を電解加工する装置（図示せず）は、八つの筒状電極を有する。これら
電極は、これら電極が同時に八つの二番目に近いセル３３（影のつけられた黒で
示される）の中に挿入されることができるように離間している。セルは線に沿っ
て配置されている。八つのセル３３の近くのセル３４全て（ハッチングで示され
ている）の中に同時に挿入されることができるように、３４個のポリプロピレン
の楔状指が電極の周りに離間している。
【００３２】 楔状指は、セル３４の中に容易に挿入されるように傾斜しており、六角形断面
を有する。挿入中において、楔状指はセル３４の壁に係合してセル３４を正六角
形断面にする。これは、六角断面と、セル３３の間隔とを整える効果がある。そ
れゆえ、電極がセル３３へ挿入される時、電極は各セル３３の軸線に心合わせさ
れ、各セルの周縁への一様な間隙の間隔を有することができる。
【００３３】 電解加工法がセル３３において行なわれる。好ましくは、電極は第三実施例に
記載された傾斜タイプであり、材料除去量を滑らかに変化させる。セル３３が加
工されると、電極と楔状指が引っ込められ、八つの次に近い近傍のセルの別の線
と電極を整列させるように横に配置される。
【００３４】 このように、ハニカムのセル全てが八つの連続的な一括処理で加工でき、形成
したハニカムは、ハニカムの一方側から他方側へ厚さが滑らかに変化しているセ
ル厚さを有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 被加工物と電極工具を通した略図的な長手軸線方向断面図を示す。
【図２】 工具が被加工物を通って移動させられた後の図１の被加工物及び工具を通した
略図的な長手軸線方向断面図を示す。
【図３】 被加工物と第二実施例の工具を通した略図的な長手軸線方向断面図を示す。
【図４】 被加工物と第三実施例の工具を通した略図的な長手軸線方向断面図を示す。
【図５】 略図的なハニカム状のパネルを示す。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハニカム構造のセルに対してセルの軸線に直角な断面が変化
    している三次元形状をハニカム構造を付与する電解加工法において、 電極が前記軸線に関して一定の位置で保持され、材料除去量を変化させて前記
    断面を変化させるように、前記セルの表面が軸線方向の電極の作用に対して差を
    もって晒される電解加工法。
  2. 【請求項２】 前記電極と前記セルの面の間に間隙を設けるように前記電極
    は形成されており、前記間隙は前記軸線に直角な厚さが変化している請求項１に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記電極は静止して保持され、遮蔽手段は前記電極の作用か
    ら前記セルの面を選択的に遮蔽する請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 要求されるように前記セルを変化させるように、前記電極は
    前記軸線に沿って前記セルに関して移動させられる請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記電極は細長形状でありかつ前記軸線に平行に配向され、
    前記セルの断面形状に対応する断面形状を有する請求項１〜４のいずれかに記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 一つ以上の楔状指をそれぞれの近傍のセルの中に挿入する段
    階を有し、前記楔状指は、前記ハニカム構造が位置的に規則的にされて前記電極
    はセルの軸線において保持されるように前記電極と離間し、かつ前記各セルの壁
    と係合する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記支持指は、各セルの中に容易に挿入されるように傾斜し
    ている請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 少なくとも一つの細長形状の電極と、前記電極と離間した一
    つ以上の楔状指とを有するハニカム構造を電解加工する装置。
  9. 【請求項９】 前記電極は、前記電極に心合わせされた正六角形の頂点を形
    成する六つの楔状指によって包囲されている請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記電極と前記ハニカム構造との間に電位を印加する手段
    と、前記電極とハニカム状セルの面との間の間隙へ電解液の流れを供給する手段
    と、（ａ）前記セルの軸線に沿った前記電極と前記セルの間の相対的な移動を提
    供する手段及び／又は（ｂ）前記セルの面を前記電極から選択的に遮蔽する手段
    とをさらに有する請求項８又は９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記セルの面を選択的に遮蔽する手段は、前記電極と前記
    セルの面との間の対応する間隙を占める絶縁スリーブと、前記軸線に沿って前記
    スリーブとハニカム状構造を相対的に移動させる手段とを有する請求項１０に記
    載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記セルのいくつか又は全ての壁は、前記セルの軸線方向
    の厚さが変化している請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法によって電解加
    工されたハニカム構造。
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