電磁成形

電磁成形（EM成形またはマグネフォーミング）は、導電性金属（最も一般的には銅とアルミニウム）の高速冷間成形プロセスの一種です。ワークピースは、ワークピースに電流と対応する反発磁場を​​誘導してワークピースの一部を急速に反発させる高強度パルス磁場によって再形成されます。ワークピースはツールとの接触なしに再形成できますが、場合によっては、ワークピースをダイまたはフォーマーに押し付けることもあります。この技術は、高速成形または電磁パルス技術と呼ばれることもあります。

特殊なコイルが金属ワークピースの近くに配置され、従来の成形におけるプッシャーに代わるものです。システムが強力な磁気パルスを放出すると、コイルが磁場を生成し、ワークピースを超高速^[定量化]まで加速して金型に押し付けます。磁気パルスと極度の変形速度により、金属が粘塑性状態になり、材料本来の強度に影響を与えずに成形性が向上します。視覚化については、磁気パルス成形の図を参照してください。

急速に変化する磁場は、電磁誘導によって近くの導体内に循環電流を誘導します。誘導された電流は、導体の周囲に対応する磁場を生成します (ピンチ (プラズマ物理学)を参照)。レンツの法則により、導体とワークコイル内に生成された磁場は互いに強く反発します。

実際には、加工する金属ワークピースは、頑丈に作られたワイヤーコイル（ワークコイルと呼ばれる）の近くに配置されます。イグニトロンまたはスパークギャップをスイッチとして使用して高電圧コンデンサバンクを急速に放電することにより、ワークコイルに巨大な電流パルスが流されます。これにより、ワークコイルの周囲に急速に振動する超強力な電磁場が生成されます。

ワークコイルに流れる高電流（通常、数万から数十万アンペア）により、非常に強力な磁力が生じ、金属ワークピースの降伏強度を簡単に上回り、永久変形を引き起こします。金属成形プロセスは極めて高速（通常、数十マイクロ秒）で行われ、大きな力により、ワークピースの一部は最大 300 m/s の速度に達する 高加速度を受けます。

成形工程は円筒形のチューブを収縮または拡張するために最もよく使用されますが、ワークピースを成形されたダイに高速で押し付けることによって板金を形成することもできます。機械的なインターロックによる電磁パルス圧着、または真の冶金溶接による電磁パルス溶接のいずれかによって、高品質の接合部を形成できます。成形操作には大きな加速と減速が伴うため、成形工程ではワークピースの質量が重要な役割を果たします。この工程は銅やアルミニウムなどの良質の電気伝導体で最もよく機能しますが、鋼鉄などの劣質の電気伝導体にも適応できます。

電磁成形には、従来の機械成形技術に比べて多くの利点と欠点があります。

いくつかの利点は次のとおりです。

• 成形性の向上（破れずに伸びる量）
• シワを大幅に抑制できる
• 成形は、ガラス、プラスチック、複合材、その他の金属などの異種部品の接合および組み立てと組み合わせることができます。
• スプリングバックを大幅に削減できるため、厳密な許容誤差が可能になります。
• 片面ダイで十分であり、金型コストを削減できる
• 潤滑剤が削減されるか不要になるため、クリーンルーム環境で成形が可能
• ワークピースとの機械的な接触は不要で、表面の汚染や工具跡を回避できます。その結果、成形前にワークピースに表面仕上げを施すことができます。

主な欠点は次のとおりです。

• 非導電性材料は直接成形できないが、導電性駆動プレートを使用して成形できる。
• 高電圧と高電流が関係するため、安全面には細心の注意が必要です。

• 「材料と製造：アルミニウムシートの電磁成形」（PDF）。パシフィック・ノースウェスト国立研究所。2005年 12 月 18 日のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2006年 6 月 9 日に取得。
• 「電磁ヘミングマシンおよび板金層を接合する方法」。米国特許商標庁。2018年5月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年9月2日閲覧。
• 「電磁および高速成形に関するリソース」。オハイオ州立大学材料科学工学部。2005年 12 月 19 日にオリジナルからアーカイブ。2006年 4 月 6 日に取得。
• 「電磁金属成形ハンドブック」。Belyy 、Fertik、Khimenko によるロシア語本の英訳。2006 年 9 月 5 日にオリジナルからアーカイブ。2006年 8 月 6 日に取得。
• 「新しいカップリングアルゴリズムを使用した電磁成形の FEA」。Ali M. Abdelhafeez、MM Nemat-Alla、MG El-Sebaie。2013年 1 月 15 日閲覧。^[1]

• 「電磁パルス技術の産業応用」(PDF) 。PSTproducts GmbH。2011年7 月 15 日にオリジナル(PDF)からアーカイブ。2010 年 8 月 1 日に取得。
• 「円筒形部品の電磁成形」。Magnet -Physik。2005年 12 月 14 日にオリジナルからアーカイブ。2006 年 6 月 6 日に取得。