JP2738971B2 - 金属サンドイッチパネルの製作方法 - Google Patents
金属サンドイッチパネルの製作方法Info
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- JP2738971B2 JP2738971B2 JP2093000A JP9300090A JP2738971B2 JP 2738971 B2 JP2738971 B2 JP 2738971B2 JP 2093000 A JP2093000 A JP 2093000A JP 9300090 A JP9300090 A JP 9300090A JP 2738971 B2 JP2738971 B2 JP 2738971B2
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- JP
- Japan
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- face sheet
- core material
- sheet material
- sandwich panel
- metal sandwich
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軽量、高強度を要求される各種の金属サン
ドイッチパネルの製作方法に関する。
ドイッチパネルの製作方法に関する。
従来の接合先行型で超塑性を利用する金属サンドイッ
チパネルの製作は、第２図に示すようにフェースシート
材02として超塑性成形されるコア材01と同材質の板を用
い、上下を上型７及び下型８により固定し、内部に流体
圧Ｐを加えて行われていた。
チパネルの製作は、第２図に示すようにフェースシート
材02として超塑性成形されるコア材01と同材質の板を用
い、上下を上型７及び下型８により固定し、内部に流体
圧Ｐを加えて行われていた。
接合先行型の金属サンドイッチパネル製作方法におい
ては、コア材を超塑性成形するための流体圧はフェース
シート材にも同様の力で作用する。
ては、コア材を超塑性成形するための流体圧はフェース
シート材にも同様の力で作用する。
従来の製作方法においては、コア材とフェースシート
材が同材質のため、第２図（ａ）に示すようにコア材01
だけでなくフェースシート材02にも流体圧Ｐが加わり変
形が生じ、フェースシート材02が金型7,8に密着する成
形終了時にはフェースシート材02に肉余りが生ずること
となり、これによって第２図（ｂ）に示すようにフェー
スシート材02にしわ03が発生することがあった。
材が同材質のため、第２図（ａ）に示すようにコア材01
だけでなくフェースシート材02にも流体圧Ｐが加わり変
形が生じ、フェースシート材02が金型7,8に密着する成
形終了時にはフェースシート材02に肉余りが生ずること
となり、これによって第２図（ｂ）に示すようにフェー
スシート材02にしわ03が発生することがあった。
上記しわ03が発生した場合、金属サンドイッチパネル
の面外曲げ剛性はフェースシート材02の張力によって維
持されるため、フェースシート材02のしわ03は単なる外
観上の不具合となるだけでなく、構造体としての基本性
能をも損うこととなるという課題があった。
の面外曲げ剛性はフェースシート材02の張力によって維
持されるため、フェースシート材02のしわ03は単なる外
観上の不具合となるだけでなく、構造体としての基本性
能をも損うこととなるという課題があった。
ここでコア材01とフェースシート材02が同材質とは、
組成及び製造プロセス（組織）ともに同じ材料という意
味であり、例えば通常の7475合金と超塑性7475合金とは
組成は同じであるが組織が異なるため、それぞれ異種材
として取扱う。
組成及び製造プロセス（組織）ともに同じ材料という意
味であり、例えば通常の7475合金と超塑性7475合金とは
組成は同じであるが組織が異なるため、それぞれ異種材
として取扱う。
上記接合先行型の金属サンドイッチパネル製作方法に
おいては、成形のための流体圧がフェースシート材02に
も作用することは避けられないことから、流体圧が作用
しても変形が生じないようにするという観点から、課題
解決手段として次の３つが考えられる。
おいては、成形のための流体圧がフェースシート材02に
も作用することは避けられないことから、流体圧が作用
しても変形が生じないようにするという観点から、課題
解決手段として次の３つが考えられる。
（１）金型スライド方式 フェースシート材02が上下の金型に密着したままコア
材01のみが成形されるようにするため、第３図に示すよ
うに上下の金型7a,8aが最終形状まで所定の速度でスラ
イドして行く方式とする。
材01のみが成形されるようにするため、第３図に示すよ
うに上下の金型7a,8aが最終形状まで所定の速度でスラ
イドして行く方式とする。
（２）板厚制御方式 フェースシート材02の板厚をコア材01に比較して厚く
することにより、フェースシート材02の変形抵抗を相対
的に大きくして、コア材01のみが成形されるようにす
る。
することにより、フェースシート材02の変形抵抗を相対
的に大きくして、コア材01のみが成形されるようにす
る。
（３）材質（変形抵抗）制御方式 フェースシート材02の材質をコア材01よりも変形抵抗
の大きなものとする（超塑性成形温度において）ことに
より、コア材01が超塑性成形されるときのフェースシー
ト材02の変形を防止する。
の大きなものとする（超塑性成形温度において）ことに
より、コア材01が超塑性成形されるときのフェースシー
ト材02の変形を防止する。
上記（１）は適用可能なパネル形状に制約があり、ま
た型構造が複雑となることからコストも高く実用性に乏
しい。また（２）はコア材01とフェースシート材02の板
厚比が構造体（製品）に対する設計要求と合致しない場
合が多くなると考えられる。
た型構造が複雑となることからコストも高く実用性に乏
しい。また（２）はコア材01とフェースシート材02の板
厚比が構造体（製品）に対する設計要求と合致しない場
合が多くなると考えられる。
本発明は、上記課題を解決するため、フェースシート
材とコア材の材質を異なるものとした製作方法を提供し
ようとするものである。
材とコア材の材質を異なるものとした製作方法を提供し
ようとするものである。
本発明の金属サンドイッチパネルの製作方法は、フェ
ースシート材の間に同フェースシート材に比して所定の
成形温度における変形抵抗の小さいコア材を配設し、上
記フェースシート材とコア材の間を千鳥状に接合し、所
定の成形温度とした上記フェースシート材とコア材の間
に流体圧を負荷して成形することを特徴としている。
ースシート材の間に同フェースシート材に比して所定の
成形温度における変形抵抗の小さいコア材を配設し、上
記フェースシート材とコア材の間を千鳥状に接合し、所
定の成形温度とした上記フェースシート材とコア材の間
に流体圧を負荷して成形することを特徴としている。
上記において、フェースシート材の間に変形抵抗の小
さいコア材を配設して千鳥状に接合し、所定の成形温度
とした上記フェースシート材とコア材の間に流体圧を負
荷すると、コア材は所定の成形温度で超塑性流動を示
し、フェースシート材に対して変形抵抗が極めて小さく
なるため、コア材のみが変形して所定の成形が行われ
る。
さいコア材を配設して千鳥状に接合し、所定の成形温度
とした上記フェースシート材とコア材の間に流体圧を負
荷すると、コア材は所定の成形温度で超塑性流動を示
し、フェースシート材に対して変形抵抗が極めて小さく
なるため、コア材のみが変形して所定の成形が行われ
る。
また、上記成形においてはフェースシート材の変形は
小さいために、完成後に金属サンドイッチパネルの表面
にしわを生じることがない。
小さいために、完成後に金属サンドイッチパネルの表面
にしわを生じることがない。
上記により、表面が平滑な金属サンドイッチパネルが
得られるため、外観の見栄えがよくなるだけでなく、パ
ネルの面外曲げ剛性が大幅に向上し設計通りの構造体性
能が得られるようになる。
得られるため、外観の見栄えがよくなるだけでなく、パ
ネルの面外曲げ剛性が大幅に向上し設計通りの構造体性
能が得られるようになる。
本発明の一実施例を第１図により説明する。
まず、第１図（ａ）に示すようにTi−6Al−4Vよりな
るフェースシート材2a,2bの間にTi−6Al−4V−2Niより
なるコア材１を配設し、フェースシート材2aとコア材１
の間及びコア材１とフェースシート材2bの間に千鳥状に
設けられた接合部３を接合する。次に、コア材１が超塑
性流動を示す成形温度として、フェースシート材2a,2b
とコア材１の間に流体圧Ｐを負荷し、成形途中段階を示
す第１図（ｂ）のようにコア材１を超塑性変形させる。
上記流体圧Ｐが負荷されたフェースシート材2a,2bとコ
ア材１を上型７と下型８により成形し、第１図（ｃ）に
示すようにコア材１が超塑性成形された金属サンドイッ
チパネル４を得る。
るフェースシート材2a,2bの間にTi−6Al−4V−2Niより
なるコア材１を配設し、フェースシート材2aとコア材１
の間及びコア材１とフェースシート材2bの間に千鳥状に
設けられた接合部３を接合する。次に、コア材１が超塑
性流動を示す成形温度として、フェースシート材2a,2b
とコア材１の間に流体圧Ｐを負荷し、成形途中段階を示
す第１図（ｂ）のようにコア材１を超塑性変形させる。
上記流体圧Ｐが負荷されたフェースシート材2a,2bとコ
ア材１を上型７と下型８により成形し、第１図（ｃ）に
示すようにコア材１が超塑性成形された金属サンドイッ
チパネル４を得る。
上記において、接合部３が接合され流体圧Ｐが負荷さ
れるコア材１は約810〜820℃で超塑性流動を示し、その
時の変形応力は約1.3Kgt/mm2（ひずみ速度ε＝２×10-4
sec-1のとき）であるのに対し、フェースシート材2a,2b
の変形応力は約6.5Kgt/mm2（ε＝２×10-4sec-1のと
き）である。流体圧Ｐによりそれぞれの板に発生する応
力は板の曲率と板厚の関数となるが、今仮にコア材１、
フェースシート材2a,2bに同等の応力が発生したとする
と、コア材１のひずみ速度がε＝２×10-4sec-1のとき
のフェースシート材2a,2bのひずみ速度はε＝3.7×10-6
sec-1（ｍ＝0.4の場合）となり、１時間の成形の後コア
材１には105％のひずみが生ずるのに対し、フェースシ
ート材2a,2bには1.3％のひずみが生ずるだけである。
れるコア材１は約810〜820℃で超塑性流動を示し、その
時の変形応力は約1.3Kgt/mm2（ひずみ速度ε＝２×10-4
sec-1のとき）であるのに対し、フェースシート材2a,2b
の変形応力は約6.5Kgt/mm2（ε＝２×10-4sec-1のと
き）である。流体圧Ｐによりそれぞれの板に発生する応
力は板の曲率と板厚の関数となるが、今仮にコア材１、
フェースシート材2a,2bに同等の応力が発生したとする
と、コア材１のひずみ速度がε＝２×10-4sec-1のとき
のフェースシート材2a,2bのひずみ速度はε＝3.7×10-6
sec-1（ｍ＝0.4の場合）となり、１時間の成形の後コア
材１には105％のひずみが生ずるのに対し、フェースシ
ート材2a,2bには1.3％のひずみが生ずるだけである。
このように、フェースシート材2a,2bは変形抵抗が大き
いため、ほとんど変形せず充分に小さな曲率を維持して
おり、コア材１のみが第１図（ｂ）に示すように超塑性
変形する。
いため、ほとんど変形せず充分に小さな曲率を維持して
おり、コア材１のみが第１図（ｂ）に示すように超塑性
変形する。
更に、フェースシート材2a,2bはほとんど変形しない
ため、第１図（ｃ）に示すようにパネル表面に肉余りに
よるしわが発生することはなく、平滑な表面の金属サン
ドイッチパネル４が製作される。
ため、第１図（ｃ）に示すようにパネル表面に肉余りに
よるしわが発生することはなく、平滑な表面の金属サン
ドイッチパネル４が製作される。
上記により、表面が平滑な金属サンドイッチパネルが
得られるため、外観の見栄えがよくなるだけでなく、パ
ネルの面外曲げ剛性が大幅に向上し設計通りの構造体性
能が得られ、また、圧縮応力場で使用されるパネルにお
いては、局部座屈（クリップリング）を引き起す核とな
る成形加工時のくぼみがなくなることにより、クリップ
リング強度の大幅な向上が期待できる。
得られるため、外観の見栄えがよくなるだけでなく、パ
ネルの面外曲げ剛性が大幅に向上し設計通りの構造体性
能が得られ、また、圧縮応力場で使用されるパネルにお
いては、局部座屈（クリップリング）を引き起す核とな
る成形加工時のくぼみがなくなることにより、クリップ
リング強度の大幅な向上が期待できる。
なお、本実施例においては、Ti−6Al−4V−2Ni（コア
材）とTi−6Al−4V（フェースシート材）の組合せであ
ったが、フェースシート材をTi−6Al−2Sn−4Zr−2Moの
ように更に変形抵抗の大きな材質とすれば更に安全とな
る。
材）とTi−6Al−4V（フェースシート材）の組合せであ
ったが、フェースシート材をTi−6Al−2Sn−4Zr−2Moの
ように更に変形抵抗の大きな材質とすれば更に安全とな
る。
また、材料の組合せは基本的にはどのようなものでも
可能であり、7475超塑性材（コア材）と7475通常材（フ
ェースシート材）なども有効な組合せと考えられる。
可能であり、7475超塑性材（コア材）と7475通常材（フ
ェースシート材）なども有効な組合せと考えられる。
本発明の金属サンドイッチパネルの製作方法は、フェ
ースシート材の間に変形抵抗の小さいコア材を配設して
千鳥状に接合し、所定の成形温度とした上記フェースシ
ート材とコア材の間に流体圧を負荷することによって、
コア材のみが変形するため、表面が平滑な金属サンドイ
ッチパネルが得られ、外観の見栄えがよくなるだけでな
く、パネルの面外曲げ剛性が大幅に向上し、設計通りの
構造体性能が得られるようになる。
ースシート材の間に変形抵抗の小さいコア材を配設して
千鳥状に接合し、所定の成形温度とした上記フェースシ
ート材とコア材の間に流体圧を負荷することによって、
コア材のみが変形するため、表面が平滑な金属サンドイ
ッチパネルが得られ、外観の見栄えがよくなるだけでな
く、パネルの面外曲げ剛性が大幅に向上し、設計通りの
構造体性能が得られるようになる。
また、圧縮応力場で使用されるパネルにおいては、局
部座屈（クリップリング）を引き起す核となる成形加工
時のくぼみがなくなるため、クリップリング強度の大幅
な向上が期待できる。
部座屈（クリップリング）を引き起す核となる成形加工
時のくぼみがなくなるため、クリップリング強度の大幅
な向上が期待できる。
第１図（ａ）は本発明の一実施例のフェースシート材と
コア材を接合した状態の説明図、第１図（ｂ）は上記一
実施例の超塑性成形中の説明図、第１図（ｃ）は上記一
実施例のパネルが超塑性成形された状態の説明図、第２
図は従来の方法の説明図、第３図は金属サンドイッチパ
ネル成形の金型スライド方式案の説明図である。 １…コア材、2a,2b…フェースシート材、３…接合部、
４…金属サンドイッチパネル、７…上型、８…下型。
コア材を接合した状態の説明図、第１図（ｂ）は上記一
実施例の超塑性成形中の説明図、第１図（ｃ）は上記一
実施例のパネルが超塑性成形された状態の説明図、第２
図は従来の方法の説明図、第３図は金属サンドイッチパ
ネル成形の金型スライド方式案の説明図である。 １…コア材、2a,2b…フェースシート材、３…接合部、
４…金属サンドイッチパネル、７…上型、８…下型。
Claims (1)
- 【請求項１】フェースシート材の間に同フェースシート
材に比して所定の成形温度における変形抵抗の小さいコ
ア材を配設し、上記フェースシート材とコア材の間を千
鳥状に接合し、所定の成形温度とした上記フェースシー
ト材とコア材の間に流体圧を負荷して成形することを特
徴とする金属サンドイッチパネルの製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2093000A JP2738971B2 (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 金属サンドイッチパネルの製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2093000A JP2738971B2 (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 金属サンドイッチパネルの製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03291122A JPH03291122A (ja) | 1991-12-20 |
| JP2738971B2 true JP2738971B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=14070096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2093000A Expired - Fee Related JP2738971B2 (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 金属サンドイッチパネルの製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2738971B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3398246B2 (ja) * | 1995-02-24 | 2003-04-21 | 日本飛行機株式会社 | 金属サンドイッチ構造体およびその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4304821A (en) | 1978-04-18 | 1981-12-08 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method of fabricating metallic sandwich structure |
| JP2580360B2 (ja) | 1990-03-26 | 1997-02-12 | 三菱重工業株式会社 | マルチシート構造体の製造方法及びその装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1495655A (en) * | 1975-03-20 | 1977-12-21 | Rockwell International Corp | Method for making metallic structures from two or more selectively bonded sheets |
-
1990
- 1990-04-10 JP JP2093000A patent/JP2738971B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4304821A (en) | 1978-04-18 | 1981-12-08 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method of fabricating metallic sandwich structure |
| JP2580360B2 (ja) | 1990-03-26 | 1997-02-12 | 三菱重工業株式会社 | マルチシート構造体の製造方法及びその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03291122A (ja) | 1991-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |