JP2560576B2 - 爆轟弾圧による成形方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は簡便に高圧の衝撃弾圧を
得られる爆轟弾圧による成形方法及びそのための装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一方の面が成形金型で支持された板材等
の被成形部材の他方の面に液圧を、瞬時ではあるが極め
て高い圧力のもとに作用せしめて成形する液圧による成
形法がいくつかが知られている。

【０００３】例えば、先ず第一に、加圧用の水等の液体
中に弾丸を打ち込んで、衝撃液圧を液体中に発生させ、
その圧力を板材等の被成形部材に印加して該部材を金型
へ圧して成形せんとする衝撃液圧発生装置が特開平０１
−１５７７２５号にて提案されている。

【０００４】また、第二には、水中で爆薬を燃焼させる
ことによって衝撃水圧を発生せしめ、その圧力で被成形
部材としての板材を金型に圧して成形を行う爆発成形装
置も知られている。この装置は主として大型部品の成形
に利用されている。

【０００５】さらには第三として、容器に収容された加
圧用の液体の液面に、ガス圧等により高速に加速された
ピストンを衝突させることにより衝撃液圧を発生させ、
該液圧で被成形部材を金型に圧して成形することとした
装置も知られている。該装置は比較的小型部品の成形に
利用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第一ないし第三の装置による衝撃液圧による成形の手
法にあっては、共通のあるいはそれぞれ個有の問題を次
のごとく有している。 1. 容器内壁全面又は一部が高温高圧場に直接さらされ
ること。 2. 危険でかつ高価な爆薬を使用すること。 3. 大きな騒音を発生すること。 4. 危険性を伴うため、設置場所の制約があること。 5. 到達圧力の大幅変更が難しいこと。 6. 短時間での繰返し運転に適さないこと。 7. 大規模な設備が必要であること。 8. ピストンなどの可動部品の交換が必要であること。 9. 圧力の持続時間が長いため、耐圧設計上の配慮が必
要であること。 10. 液圧室内に固形物等が残留すること。 11. 装置の構造が複雑であるため、保守、点検等がや
りにくいこと。 12. １ショットにて、１回の衝撃水圧しか得られない
こと。

【０００７】すなわち、上述の第一の手法にあっては１
〜６，10，12、第二の手法では１〜７，９〜12、そして
第三の手法では１，８，９，11，１2の欠点を有してい
る。

【０００８】また、従来の衝撃成形の技術のうちには、
被成形物の受圧面に上述の液圧媒体とは別にゴム等の弾
性体の膜体を配し、被成形物と一体となって変化するも
のが知られている。しかしながら、この弾性体からなる
膜体は成形圧伝播の目的ではなく、単に成形時の局所的
応力集中を緩和させるものであり、また、該膜体は液圧
室に固定されていないため、成形後に被成形物を取り出
す際に該膜体及び圧力媒体が液圧室外に出てしまうとい
う問題を有している。

【０００９】本発明は、上述の従来の手法による諸問題
を解決し、安全で、短時間で繰返し運転でき、しかも燃
焼生成物の取扱いが容易な爆轟弾圧による成形方法及び
そのための装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、先ず爆轟弾圧による成形方法に関しては、可燃性
混合気を着火することにより発生するデトネーション波
をその進行と共に収束し、収束部で得られる高圧を直接
もしくは交換可能な媒体を介してゴム状の弾性体に伝達
して弾圧に変換し、該弾圧により膜体を介しもしくは直
接被成形部材を成形金型に圧して成形することにより達
成される。

【００１１】また、上記方法を実施するための装置に関
しては、一端部から他端部へ向け断面積が小さくなる燃
焼室と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着火室
と、着火室から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ連通
する路程の等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最小断
面積部たる他端部の開口に接続されかつ内部にゴム状の
弾性体を収容せる弾圧室と、該弾圧室に連通せる成形室
とを備え、該成形室には膜体を介してもしくは直接弾圧
を受ける被成形部材を支持する成形金型が収容されてい
ることにより得られる。

【００１２】

【作用】かかる本発明において、成形は次の要領でなさ
れる。 先ず、互いに連通せる燃焼室、誘導路そして着火室
にほぼ理論混合比の可燃性混合ガスを充填する。 次に、着火室にて着火を行う。 着火すると火炎は爆轟（デトネーション）により誘
導路を経て燃焼室内を進行する。その際、各誘導路は等
しい路程となっているので、燃焼室の一端部には各誘導
路火炎が同時に到達する。 燃焼室では、上記火炎は他端部に向け伝播するが、
燃焼室はその断面積が他端部に向け減少するので、火炎
の圧力は上昇し他端部にて最大値になる。該他端部の開
口には弾圧室が接続されて液面が該開口に臨んでいるの
で、上記圧力は弾圧室内の液体に伝達され、さらにゴム
状の弾性体に伝達される。その際、弾圧室の入口付近に
水等の媒体を配しておけば、燃焼室内の高温による弾性
体の変質等が防止される。 上記弾圧室内の弾性体の圧力は膜体を介しあるいは
直接に金型上の被成形部材を金型に圧し成形がなされ
る。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例
を説明する。

【００１４】図１は本発明の第一実施例装置の縦断面図
である。図において、１は燃焼室で、下方に向け円錐状
をなし横断面における断面積は上端部１Ａで最大、下端
部１Ｂで最小となって収束部を形成するようになってい
る。

【００１５】上記燃焼室１の上端部１Ａの内壁はやや上
方に弯曲形成せられ、ここに複数の孔状の誘導路２が連
通している。該複数の誘導路２は上方にて、円板空間状
の分散室３に集束せられている。該分散室３には上方に
延びる着火室４が連通接続されている。そして、該着火
室４の上部には、着火装置６により作動する点火栓５が
設けられていると共に、流量計７，８を経て燃料供給源
９、酸化剤供給源１０がそれぞれ接続されている。な
お、１１は着火室４及び燃焼室１内の圧力を確認するた
めの圧力計である。

【００１６】上記燃焼室１の下端部１Ｂは開口されてお
り、ここに弾圧室１２が接続され、そしてその直下に弾
圧を使用する成形装置１３が設けられている。上記弾圧
室１２には高温・高圧のガス圧がゴム状の弾性体に直接
触れることを避けるための水等の液体１８が収容されて
いるが、その液面は図のごとく上記燃焼室１の下端部１
Ｂに直接面していても、強靭かつ変形容易な膜体で介面
を形成していてもよい。また、弾圧室１２の中間部以下
にはゴム状の弾性体が満たされている。上記弾圧室１２
には弁を介して空気抜き用の管１４、そして弁を介して
液圧用の水等の液体供給装置１５が接続されている。ま
た、同図に示すように、上記弾性体Ｇの一部は、必要に
応じて着脱自在になっている。

【００１７】上記成形装置１３は内部に、上面が成形用
の三次元形状をもった金型１６を交換可能に収容してい
る。該成形装置１３は必要に応じ、上記弾圧室１２との
間にて、例えば両者のフランジの間で成形を受けるべき
被成形部材としての板材等Ｐの周縁を保持することもで
きる。上記成形装置１３には、上記金型１６を貫通して
その上部空間に連通して該空間を真空とするための真空
ポンプ装置１７が接続さている。該真空ポンプ装置１７
は既述の着火室４にも接続されている。

【００１８】かかる本実施例装置において、高圧弾圧の
発生そしてこれを利用した成形は次のごとくになされ
る。 先ず、成形を受けるべき板材Ｐが金型１６上にセッ
トされる。 次に、真空ポンプ装置１７によって着火室４、分散
室３、誘導路２そして燃焼室１内が所定の真空度とされ
る。また、これと同時に金型１６と板材Ｐとの間の空間
も同様に所定の真空度となるように吸引される。 しかる後、弾圧室１２内の上部には水等の液体が充
填され、着火室４、分散室３、誘導路２そして燃焼室１
内には、ほぼ理論混合比の可燃性ガスが、燃料供給源
９、酸化剤供給源１０により充填される。 かかる設定の完了後、着火装置６によって点火栓５
を作動させる。着火室４内では着火により爆轟が起こり
その火炎が分散室３そして誘導路２を経て燃焼室１の上
端部１Ａに伝播される。その際、複数の誘導路２の路程
はそれぞれ等しく設定されているので、複数の誘導路２
の火炎は同時に上記上端部１Ａに達する。 燃焼室１内では火炎は上端部１Ａから下端部１Ｂへ
と進行するが、燃焼室１の断面積は下方に向け次第に小
さくなっているために、その圧力は上昇し下端部１Ｂで
はきわめて高圧となる。 上記燃焼室１の下端部１Ｂの開口部には、弾圧室１
２内の液体の液面が臨んでいるため、上記高圧は該液面
から液体中へと伝播され、さらにゴム状の弾性体Ｇ中に
高圧が伝播され、膜体を介し又は直接に板材Ｐに運動エ
ネルギが与えられ、該板材Ｐが成形装置の金型に衝突す
ることにより成形がなされる。 しかる後、成形品としての板材をとり出すと共に、
上記〜の工程を繰り返すことによって、次々と成形
を行うことができる。

【００１９】弾圧室内に収容される媒体として、圧力波
の伝播方向に対してその伝播特性が段階的または連続的
に変化するものを採用すれば、燃焼室から弾圧室へのエ
ネルギ透過率をより大きくすることができる。

【００２０】また、弾圧室１２と成形室１３とは、ゴム
状の弾性体Ｇによって分離されているため、成形室の着
脱操作と平行して、燃焼室及び弾圧室の関連部分の操作
が可能となる。

【００２１】なお、燃焼性ガスとして水素や炭化水素系
の燃料を用いた場合、燃焼生成物として水が生成される
ため、開口１Ｂ付近に集まった水をそのまま弾圧室用の
液体として利用することができる。

【００２２】次に、図２にもとづき本発明の第二実施例
装置を説明する。なお、図において図１に示した前実施
例装置と共通部分には同一符号を付してその説明は省略
する。

【００２３】本実施例では燃焼室１’は半径方向に拡が
る横型に形成されている。該燃焼室１’は下方にふくら
む略球面の一部の上壁面によって中心に向かってその断
面積が減ずる形になっている。上記上壁面には、中心に
向かう適宜本数の溝１’Ｃが放射状に形成されていて、
中心部にて燃焼室１’が弾圧室１２に連通している。

【００２４】かかる本実施例装置によれば、装置寸法を
高くできない場合に都合がよい。作用に関しては、前実
施例の場合と同様であり、火炎は誘導路２から燃焼室
１’の一端部たる周囲部１’Ａに到達した後、他端部た
る中心部１’Ｂに向かって進行する。その進行の際、断
面積の減少に伴い圧力はきわめて高くなる。そして、そ
の高圧は弾圧室１２内の液体に伝播され、成形装置１３
にて板材Ｐを金型１６に圧して成形が行われる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のごとく構成されるので、
その方法にあっては、従来の方法に比して、安価、かつ
容易に立上りが急峻で特性の優れた衝撃弾圧成形が行え
ると共に衝撃弾圧のレベルは、爆轟装置の初期充填ガス
圧に依存しているので、圧力制御性に優れており、被成
形部材の寸法に応じた適正条件の設定が容易に行えると
いう効果を得る。

【００２６】また、本発明装置によれば、従来の弾丸打
込式、爆発方式のように火薬を用いないため、設定上の
制約を受けない装置となり、又、連続的に衝撃弾圧を発
生させることができて量産システムへの転用が図れると
いう効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一実施例装置の縦断面図であ
る。

【図２】第二実施例装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 １’ 燃焼室 １Ａ 一端部（上端部） １’Ａ 一端部（周囲部） １Ｂ 他端部（下端部） １’Ｂ 他端部（中央部） ２ 誘導路 ４ 着火室 ５ 点火栓 １２ 弾圧室 １３ 成形室（成形装置） １６ 成形金型 Ｇ ゴム状の弾性体 Ｐ 被成形部材

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃性混合気を着火することにより発生
   するデトネーション波をその進行と共に収束し、収束部
   で得られる高圧を直接もしくは交換可能な媒体を介して
   ゴム状の弾性体に伝達して弾圧に変換し、該弾圧により
   膜体を介しもしくは直接被成形部材を成形金型に圧して
   成形することとした爆轟弾圧による成形方法。
2. 【請求項２】 一端部から他端部へ向け断面積が小さく
   なる燃焼室と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着
   火室と、着火室から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ
   連通する路程の等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最
   小断面積部たる他端部の開口に接続されかつ内部にゴム
   状の弾性体を収容せる弾圧室と、該弾圧室に連通せる成
   形室とを備え、該成形室には膜体を介してもしくは直接
   弾圧を受ける被成形部材を支持する成形金型が収容され
   ていることとした爆轟弾圧による成形装置。
3. 【請求項３】 弾圧室内の一部又は全部に、圧力波の伝
   播特性が段階的又は連続的に変化せる媒体を収容してい
   ることとした請求項２に記載の爆轟弾圧による成形装
   置。
4. 【請求項４】 弾圧室内に、燃焼室の開口に臨む交換可
   能な媒体を収容していることとした請求項２に記載の爆
   轟弾圧による成形装置。
5. 【請求項５】 弾圧室内のゴム状の弾性体の一部は着脱
   可能であることとする請求項２に記載の爆轟弾圧による
   成形装置。
6. 【請求項６】 弾圧室内のゴム状弾性体は、成形室と独
   立に設置されていることとする請求項２に記載の爆轟弾
   圧による成形装置。