爆発成形

爆発成形は、パンチやプレスの代わりに爆薬を使用する金属加工技術です。爆発成形は、プレス設備が法外に大きくなったり、不当に高い圧力を必要とする材料に使用でき、一般的に、十分に大きくて十分な高圧のプレスを作るよりもはるかに安価です。その一方で、必然的に個別ジョブの生産プロセスとなり、一度に 1 つの製品を生産し、セットアップに長い時間がかかります。さまざまなアプローチがあります。1 つは、真空ポンプで介在スペースを排気した状態で金属板を金型の上に置き、アセンブリ全体を水中に置き、金属板から適切な距離で爆薬を爆発させる方法です。複雑な形状の場合、セグメント化された金型を使用して、多くの製造ステップを必要とする形状を 1 回の操作で製造するか、または部品として製造して溶接し、溶接部の強度低下を伴って一緒に溶接することができます。特に軟鋼では、爆発成形プロセスによってある程度の加工硬化が起こることがよくあります。

金型は、短期用途ではグラスファイバー、中程度の圧力での大型部品ではコンクリート、高圧作業ではダクタイル鋳鉄で作ることができます。理想的には、金型は成形される材料よりも高い降伏強度を持つ必要がありますが、この技術は通常、それ自体が非常に加工しにくい材料にのみ考慮されるため、これは問題となります。

米国における爆発成形の最初の商業的産業応用は 1950 年に始まり、1970 年代までミズーリ州マーセリンのムーア社によって使用されました。その目的は、産業用軸流ファンの中心構造として使用する独自の形状の金属シリンダーを形成することでした。これは、1967 年の NASA 出版物「高速金属加工 - 概観」の 73、82、83 ページに詳しく記載されています。この記事では、会社創設者のロバート デビッド ムーア シニアの名前を「ER ムーア」と誤って記載しています。ムーアは最終的に、複雑なプロセスに関するいくつかの特許を取得しました。^[1]

爆発成形は、1960年代にSR-71偵察機のチャインプレートやソ連のロケット部品などの航空宇宙用途に使用されました。ロシアでは開発が続けられ、EPNMなどのイベントの組織委員会には旧ソ連出身者が多数参加する傾向があります。爆発成形は、完成品よりもはるかに大きなインゴットから削り出さなければならない高強度の波形部品の製造に特に有効であることが証明されました。一例として、ヨット製造業者が、コンクリート製の「スイミングプール」を作り、そこに板金を入れ、水を入れて爆発させると、完全な船体形状が作られるという例があります。^[2]

製造業における爆薬のその他の用途では、成形爆薬効果を利用して、爆薬を加工する金属に直接接触させます。これは、1890 年代初頭から厚い鉄板の彫刻に使用されていました。同じ種類の技術のさまざまな軍事用途については、 爆発成形弾も参照してください。

1950 年代後半、ゼネラル エレクトリック社は、爆発成形プロセスを使用して作成された 5 層の金属板複合材の用途を開発しました。GE のエンジニアは、この革新的な複合材を使用して、優れた熱伝達特性を持つ多層真空管陽極 (別名「プレート」) を製造しました。この特性により、GE は、高価なエンジニアリング、設計、およびツールの変更を行わずに、既存の設計から大幅に高出力の真空管を製造できるようになり、急成長を遂げる Hi-Fi アンプ市場で GE に大きな競争上の優位性をもたらしました。

^{1960年1月、当時のGEの技術文献[3]}には、この5層材料が新しい6L6 GCを可能にした設計上の画期的発明であったと報告されています。6L6GCは、他の点では同一構造の6L6GBと比較して26%多くの電力を放散できる6L6の派生型でした。当時GEのケンタッキー州オーエンズボロ工場のエンジニアリングマネージャーであったゼネラルエレクトリックのエンジニア、REモーによると、^[4]これらの増加は、改良された多層プレート材料の適用によって可能になりました。

GEはこの材料をテキサス州に拠点を置く会社（テキサス・インスツルメンツ^[5]）から調達したが、同社はゼネラル・エレクトリックのエンジニアが指定した爆発鍛造5層原材料の供給元であると報告されている。このメーカーは、以前に別の顧客（おそらく米海軍？）向けに開発された爆発板金鍛造プロセスを使用していた。爆発成形された異種材料は、銅の中心層のおかげで熱伝達の均一性が大幅に向上した。

GE のエンジニアは、6L6GB、7189、そして最終的には 6550 など、すでに普及していたいくつかの五極管およびビーム四極管真空管の設計に、熱伝達特性を改善できる可能性があることにすぐに気付きました。陽極製造に 5 層 (Al-Fe-Cu-Fe-Al) 材料を適用することで、電力五極管、四極管、三極管の陽極プレートで高出力時に不規則に熱が蓄積する問題を解決しました。この不規則に熱が蓄積すると、管のプレートが物理的に変形します。この状態が続くと、この部分的な過熱によって最終的に反りが生じ、プレート、グリッド、管内のビーム フォーマーの間で物理的接触とそれに続く短絡が発生します。このような接触短絡により管が破壊されます。

ゼネラル・エレクトリック社によるこの革新的な複合材料の斬新な応用により、1959 年後半に 6L6GC やその他の派生製品とともにリリースされた 7189A 派生製品が誕生しました。1969 年までに、爆発鍛造複合材料の利点を生かした 6550A 派生製品も開発されました。GE の応用により、すでに普及していた多くの真空管設計の出力レベルが向上し、1960 年代から 1970 年代初頭にかけて、大幅に出力の高い真空管ステレオおよび楽器用アンプの開発につながりました。

GE ハムニュース、第 15 巻、第 1 号、1960 年 1 月 - 2 月、pp 1、pp 7、PE ハットフィールド、RE モー

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