JP6396283B2 - 衝突溶接及び板金成形のために使用される箔材、線材、及び条片材の電気駆動急速気化 - Google Patents
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Description
[0001]本願は、2012年4月5日出願の米国仮特許出願第61/620,500号の非仮出願である2013年3月15日出願の米国特許出願第13/838,556号に対する優先権を主張し、各出願の内容を参考文献としてあたかもここに完全に記載されているかのごとく援用する。
[0002]本発明は、米国エネルギー省によりサンディア国立研究所を通じて発注された契約番号第DE−AC04−94AL85000号の下に政府支援を受けてなされた。政府は本発明に一定の権利を有する。
[0020]板金は、端をコンデンサバンクの端子に接続されている絶縁されたアルミニウム箔に直接当てて置かれる。コンデンサバンクを放電させると、数十マイクロ秒で、100kAmps程度の高い電流が箔材を通って流れる。箔材は金属の重量ブロックによって支持されている。
[0022]気化する箔材と加工物の間のポリウレタン(エラストマー)の層が、圧力の伝送と加工物のより広い面積に亘る圧力の分布を手助けする。ポリウレタンは加工物を加速する消費体の一部であるものと言及されているが、多くの事例では、ポリウレタンはプロセスを生き抜き再使用することが可能であることが容易に理解されるであろう。溶接の場合の様に、このセットアップでも同様に、絶縁されたアルミニウム箔が、コンデンサバンクに貯蔵されている高い量の電荷を通すことによって気化される。急速気化から生み出される圧力波が加工物に到達したら、それは後者を殆ど瞬時に200m/s超えの速度へ加速する。すると加工物は金型の中へ成形されてゆく。図4及び図5に示されている様にアルミニウム合金3003−H14が有孔鋼薄板へ押し出された。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
[形態1]
板金片を成形するための方法において、
金属を備える消費体を前記板金片に近接に位置付ける段階と、
前記消費体を急速に気化させ急速気化した前記金属によって生成される気体圧力を前記板金片へ方向付けることによって当該板金片を加速する段階と、
加速された前記板金片を静止体へ衝突させ、結果的に成形された前記板金片をもたらす段階と、を備えている方法。
[形態2]
前記消費体は金属箔材を備えている、形態1に記載の方法。
[形態3]
前記衝突させる段階では、前記静止体は金型であり、前記板金片は前記衝突によって変形して所望の形状又は表面構造を作り出す、形態1に記載の方法。
[形態4]
前記衝突させる段階では、前記静止体は孔を内包する金型であり、その結果、前記板金片は前記衝突によって穿孔又は剪断されて所望の形状又は表面構造を作り出す、形態1に記載の方法。
[形態5]
前記衝突させる段階では、前記静止体は別の金属片であり、前記板金片は衝突によってそれへ溶接される、形態1に記載の方法。
[形態6]
前記板金片及び前記別の金属片は異種金属である、形態3に記載の方法。
[形態7]
前記加速する段階では、前記板金片は200乃至2000m/sの範囲の速度を獲得する、形態1に記載の方法。
[形態8]
前記消費体中の前記金属箔材はアルミニウムを備えている、形態2に記載の方法。
[形態9]
前記消費体は、不安定高エネルギー化学混合物の層を更に備えている、形態1に記載の方法。
[形態10]
前記不安定高エネルギー化学混合物は、灯油と塩素酸カリウムを備えている、形態1に記載の方法。
[形態11]
前記消費体は、ポリウレタンエラストマーの層を更に備えている、形態8に記載の方法。
[形態12]
前記消費体は、ポリウレタンエラストマーの層を更に備え、前記不安定高エネルギー化学混合物を前記金属箔材と前記ポリウレタンエラストマーの間に配列させている、形態9に記載の方法。
[形態13]
前記消費体は、金属の箔材又は網目材の2つの層を酸化剤燃料混合物の中間層と一体に備えている、形態1に記載の方法。
[形態14]
前記酸化剤燃料混合物は、灯油と塩素酸カリウムを備えている、形態13に記載の方法。
[形態15]
前記加速する段階は高電流を急速に前記箔材の中へ通すことによって実現される、形態1に記載の方法。
[形態16]
前記高電流は一揃いのコンデンサを放電させることによって実現される、形態15に記載の方法。
[形態17]
前記消費体と前記板金片と前記静止体は、当該順序で、一対の金属ブロックの間に配列されており、前記金属ブロックの各々は前記板金片よりかなり重く、それにより、気化した流れは前記板金片に向けて方向付けられ、当該板金片を前記静止体に向けて加速する、形態1に記載の方法。
[形態18]
板金片と別の金属片の間に衝突溶接部を形成するための方法において、
アルミニウム箔を備える消費体を前記板金片に近接に位置付ける段階と、
高い過渡電流を前記消費体の中へ放電し前記消費体を急速に気化させ急速気化した前記金属の流れを前記板金片へ方向付けることによって当該板金片を200乃至2000m/sの範囲の速度へ加速する段階と、
前記加速された板金片を前記別の金属片へ衝突させ、結果的に前記衝突溶接部をもたらす段階と、を備えている方法。
102 鋼ブロック
103 離隔薄板
104 標的板
105 フライヤ板
106 アルミニウム箔
107 支持ブロック
200 締め付け力
202 支持ブロック
203 有孔板/雌金型
204 板金
205 ポリウレタンパッド
206 アルミニウム箔
208 鋼チャネル
Claims (17)
- 板金片(204)を成形するための方法において、
金属を備える消費体(206)を前記板金片に近接に位置付ける段階と、
前記消費体を、空気中で急速に気化させ急速気化した前記金属によって生成される気体圧力を前記板金片へ方向付けることによって当該板金片を加速する段階と、
加速された前記板金片を静止体(203)へ衝突させ、結果的に成形された前記板金片をもたらす段階と、を備えている方法。 - 前記消費体は金属箔材を備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記衝突させる段階では、前記静止体は金型であり、前記板金片は前記衝突によって変形して所望の形状又は表面構造を作り出す、請求項1に記載の方法。
- 前記衝突させる段階では、前記静止体は孔を内包する金型であり、その結果、前記板金片は前記衝突によって穿孔又は剪断されて所望の形状又は表面構造を作り出す、請求項1に記載の方法。
- 前記衝突させる段階では、前記静止体は別の金属片であり、前記板金片は衝突によってそれへ溶接される、請求項1に記載の方法。
- 前記板金片及び前記別の金属片は異種金属である、請求項5に記載の方法。
- 前記加速する段階では、前記板金片は200乃至2000m/sの範囲の速度を獲得する、請求項1に記載の方法。
- 前記消費体中の前記金属箔材はアルミニウムを備えている、請求項2に記載の方法。
- 前記消費体は、酸化剤燃料混合物の層を更に備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記酸化剤燃料混合物は、灯油と塩素酸カリウムを備えている、請求項9に記載の方法。
- 前記消費体は、ポリウレタンエラストマーの層を更に備えている、請求項8に記載の方法。
- 前記消費体は、金属の箔材又は網目材の2つの層を酸化剤燃料混合物の中間層と一体に備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記酸化剤燃料混合物は、灯油と塩素酸カリウムを備えている、請求項12に記載の方法。
- 前記加速する段階は電流を急速に前記箔材の中へ通すことによって実現される、請求項1に記載の方法。
- 前記電流は一揃いのコンデンサを放電させることによって実現される、請求項14に記載の方法。
- 前記消費体と前記板金片と前記静止体は、当該順序で、一対の金属ブロックの間に配列されており、前記金属ブロックの各々は前記板金片より重く、それにより、気化した流れは前記板金片に向けて方向付けられ、当該板金片を前記静止体に向けて加速する、請求項1に記載の方法。
- 板金片(105)と別の金属片(104)の間に衝突溶接部を形成するための方法において、
アルミニウム箔を備える消費体(106)を前記板金片に近接に位置付ける段階と、
過渡電流を前記消費体の中へ放電し前記消費体を、空気中で急速に気化させ急速気化した前記金属の流れを前記板金片へ方向付けることによって当該板金片を200乃至2000m/sの範囲の速度へ加速する段階と、
前記加速された板金片を前記別の金属片へ衝突させ、結果的に前記衝突溶接部をもたらす段階と、を備えている方法。
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