(57)【要約】【課題】アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被成形体において、コルゲートフィン等の成形が難しい形状を加工コストを増大させることなく容易に成形することができるアルミニウム材の温間電磁成形方法を提供する。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金からなる筒状の被成形体１の内面又は外面に磁気透過性断熱層１０ａを形成する。この被成形体１を２００乃至５５０℃に加熱した後、被成形体１に電磁成形コイル５を挿入して電磁成形コイル５により被成形体１を拡管するか、又は被成形体１を電磁成形コイル５に挿入して電磁成形コイル５により被成形体１を縮管する。そして、電磁成形コイル５を拡管又は縮管後の被成形体１から離隔させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる筒状の被成形体の内面に磁気透過性断熱層を形成する工程と、
前記被成形体を２００乃至５５０℃に加熱する工程と、
前記被成形体に電磁成形コイルを挿入する工程と、
前記電磁成形コイルにより前記被成形体を拡管する工程と、
前記電磁成形コイルを前記被成形体から引き抜く工程と、
を有することを特徴とするアルミニウム材の温間電磁成形方法。
【請求項２】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる筒状の被成形体の外面に磁気透過性断熱層を形成する工程と、
前記被成形体を２００乃至５５０℃に加熱する工程と、
前記被成形体に電磁成形コイルを嵌合する工程と、
前記電磁成形コイルにより前記被成形体を縮管する工程と、
前記電磁成形コイルを前記被成形体から離脱させる工程と、
を有することを特徴とするアルミニウム材の温間電磁成形方法。
【請求項３】
前記被成形体の内面又は外面に磁気透過性断熱層を形成する工程の前に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる円環状のブランク材をフレア形状をもつ筒状に絞り成形する工程を有し、この絞り成形により前記ブランク材を前記筒状の被成形体に加工することを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム材の温間電磁成形方法。
【請求項４】
前記電磁成形コイルによる拡管又は縮管により前記被成形体にコルゲートフィン形状を成形することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウム材の温間電磁成型方法。
【請求項５】
前記被成形体の加熱を、磁気加熱コイルを使用した誘導加熱により行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアルミニウム材の温間電磁成形方法。
【請求項６】
前記磁気加熱コイルを前記電磁成形コイルと同軸的に配置し、前記被成形体に対する前記磁気加熱コイルと前記電磁成形コイルとの入れ替えを同軸的に行うことを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム材の温間電磁成形方法。
【請求項７】
前記磁気透過性断熱層は、シラスバルーンが主成分であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアルミニウム材の温間電磁成形方法。
【請求項８】
前記磁気透過性断熱層は、前記シラスバルーンにセメントを混合した混合物により構成され、前記混合物に水を加えてペースト状にして前記被成形体の内面に塗布され、
前記被成形体の加熱工程は、前記磁気透過性断熱層が水分を含有する状態で行うことを特徴とする請求項７に記載のアルミニウム材の温間電磁成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる筒状の被成形体の電磁成形方法に関し、特に、ＬＥＤランプのコルゲートフィン形状、並びにモータ及び発電機のケーシング部品等、被成形体に成形が難しい形状を加工する場合、及び被成形体であるアルミニウム材の導電性が低く、耐力が高い場合に好適に使用されるアルミニウム材の温間電磁成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電球ソケット式のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ランプが多く使用されている。ＬＥＤランプは、高輝度ＬＥＤを使用したランプであり、光源にＬＥＤを使用していることから、消費電力が小さく、定格寿命も長い。一方、ＬＥＤをランプに使用した場合には発熱量が大きく、ＬＥＤ自身が熱に弱いこともあり、ＬＥＤランプにおいては、効果的な放熱が求められている。
【０００３】
図１０は、従来の電球ソケット式のＬＥＤランプを示す。図１０に示すように、ＬＥＤランプ９においては、電球ソケットに装着するための口金９ａと照明部９ｂとの間に放熱部９ｃを設け、この放熱部９ｃを熱伝導性が高いアルミニウム又はアルミニウム合金材で構成することが行われている。そして、図１０に示すように、放熱部９ｃからの放熱面積を増やすために、放熱部９ｃに放熱フィン９ｄ（コルゲートフィン）を形成することが行われている（例えば、特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６３９５５号公報
【特許文献２】特開２００９−１７０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術においては、以下のような問題点がある。従来、アルミニウム材にＬＥＤランプのコルゲートフィンのような形状を加工する場合には、図１１及び図１２に示す行程でプレス成形することが行われていた。即ち、図１１（ａ）に示すような円環状のアルミニウム製の板材６を、図１１（ｂ）に示すように、碗状のダイス７の上に配置し、板材６を上型８によりプレス成形して板材６を碗形状に加工し（図１２（ａ））、更に、複数回のプレス成形を加えて、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すような放熱フィン９ｄ（図１２（ｂ）は断面図、図１２（ｃ）は上面図）を加工することが行われていた。従って、アルミニウム材が、例えば変形抵抗が小さいＪＩＳ  Ａ  １０００系の純アルミニウム又はＪＩＳ  Ａ  ６０６３のアルミニウム合金からなる場合においても、コルゲートフィン等の複雑な形状を加工する際には、多段のプレス成形を実施して成形する必要があり、加工コストが増大する。また、例えば、ＪＩＳ  Ａ  ６０００系（６０６３以外）、３０００系及び７０００系のアルミニウム合金においては、耐力が大きい（変形抵抗が大きい）ため、他の系列のアルミニウム合金に比して、プレス成形による加工性は低下する。従って、部品の加工コストが更に増大するという問題点がある。
【０００６】
この問題点を解決するために、コルゲートフィン形状の放熱部を鋳造により製造することが提案されている。しかしながら、ＬＥＤランプ等の小型電球の部品として使用するという用途から、放熱部の肉厚を極力薄く抑える必要があり、また、放熱部はコルゲートフィンのように複雑な形状を有するため、放熱部をアルミニウム材の鋳造により製造しようとすると、生産性が低下すると共に製品重量が増加し、その製造コスト及び製品コストが高くなるという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被成形体において、コルゲートフィン等の成形が難しい形状を加工コストを増大させることなく容易に成形することができるアルミニウム材の温間電磁成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアルミニウム材の温間電磁成形方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる筒状の被成形体の内面に磁気透過性断熱層を形成する工程と、前記被成形体を２００乃至５５０℃に加熱する工程と、前記被成形体に電磁成形コイルを挿入する工程と、前記電磁成形コイルにより前記被成形体を拡管する工程と、前記電磁成形コイルを前記被成形体から引き抜く工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る他のアルミニウム材の温間電磁成形方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる筒状の被成形体の外面に磁気透過性断熱層を形成する工程と、前記被成形体を２００乃至５５０℃に加熱する工程と、前記被成形体に電磁成形コイルを嵌合する工程と、前記電磁成形コイルにより前記被成形体を縮管する工程と、前記電磁成形コイルを前記被成形体から離脱させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
上述のアルミニウム材の温間電磁成形方法において、前記被成形体の内面又は外面に磁気透過性断熱層を形成する工程の前に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる円環状のブランク材をフレア形状をもつ筒状に絞り成形する工程を有し、この絞り成形により前記ブランク材を前記筒状の被成形体に加工するように構成することができる。
【００１１】
また、前記電磁成形コイルによる拡管又は縮管により前記被成形体にコルゲートフィン形状を成形してもよい。
【００１２】
上述の被成形体の加熱は、例えば磁気加熱コイルを使用した誘導加熱により行うことができる。この場合、例えば前記磁気加熱コイルを前記電磁成形コイルと同軸的に配置し、前記磁気加熱コイルと前記電磁成形コイルとの入れ替えを同軸的に行う。
【００１３】
前記磁気透過性断熱層は、例えばシラスバルーンが主成分である。この場合、例えば前記磁気透過性断熱層は、前記シラスバルーンにセメントを混合した混合物により構成され、前記混合物に水を加えてペースト状にして前記被成形体の内面に塗布され、前記被成形体の加熱工程は、前記磁気透過性断熱層が水分を含有する状態で行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアルミニウム材の温間電磁成形方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被成形体を２００乃至５５０℃に加熱した温間の状態で電磁成形コイルにより拡管又は縮管を行う。これにより、加熱により被成形体の耐力を下げた状態で、被成形体の電磁成形を行うことができ、コルゲートフィン等の成形が難しい形状を成形する場合においても、加工性がよい状態で被成形体を成形することができ、常温で成形する場合に比して被成形体の成形量を大きくすることができ、加工コストを増大させることなく容易に成形することができる。また、被成形体の内面又は外面に磁気透過性断熱層を形成するため、被成形体を拡管又は縮管する際に、高温の被成形体により電磁成形コイルを損傷することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアルミニウム材の温間電磁成形方法を示す模式的断面図である。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態に係るアルミニウム材の温間電磁成形方法において、被成形体の加熱工程までをその工程順に示す図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、被成形体を拡管成形してフレア形状を成形する工程をその工程順に示す図であり、図３（ａ）は図２（ｃ）の次の工程を示す。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、フレア形状の成形工程後の電磁成形コイル、金型及び被成形体を示す図である。
【図５】被成形体の拡管成形に使用する電磁成形コイルの一例を示す断面図である。
【図６】被成形体にシラスバルーンとセメントとの混合物を塗布した際の被成形体及びシラスバルーンの温度変化を示す一例である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、被成形体を縮管成形してフレア形状を成形する工程をその工程順に示す図であり、図７（ａ）は図２（ｃ）の次の工程を示す。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、フレア形状の成形工程後の電磁成形コイル、金型及び被成形体を示す図である。
【図９】被成形体の縮管成形に使用する電磁成形コイルの一例を示す断面図である。
【図１０】従来の電球ソケット式のＬＥＤランプを示す側面図である。
【図１１】（ａ）は従来のＬＥＤランプの放熱部の材料となるアルミニウム材を示す上面図、（ｂ）はアルミニウム材を従来のプレス加工によって加工する図である。
【図１２】（ａ）は図１１（ｂ）のプレス加工によって加工されたアルミニウム材を示す断面図、（ｂ）はそのアルミニウム材を更にプレス成形して加工されたコルゲートフィンを示す断面図、（ｃ）は図１２（ｂ）の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るアルミニウム材の電磁成形方法を示す模式的断面図、図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、第１実施形態に係るアルミニウム材の電磁成形方法において、被成形体の加熱工程までをその工程順に示す図、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、被成形体を拡管成形してフレア形状を成形する工程をその工程順に示す図であり、図３（ａ）は図２（ｃ）の次の工程を示す。図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、フレア形状の成形工程後の電磁成形コイル、金型及び被成形体を示す図である。また、図５は、電磁成形コイルの一例を示す断面図である。
【００１７】
本実施形態においては、図１に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミニウム又はアルミニウム合金を総称してアルミニウム材という）からなる筒状の被成形体１の内面に磁気透過性断熱層１０ａを形成し、被成形体１に例えば誘導加熱コイル２を挿入する。そして、磁気透過性断熱層１０ａを介して、被成形体１を誘導加熱コイル２により２００乃至５５０℃の温度になるように加熱する。次いで、図１に２点鎖線で示すように、加熱された被成形体１を持ち上げて、誘導加熱コイル２の上方に設けられた電磁成形コイル５を挿入し、電磁成形コイル５により被成形体１を拡管して被成形体１を所定の形状になるように加工する。この場合に、電磁成形コイル５は、磁気透過性断熱層１０ａにより、被成形体１の熱から保護される。また、この断熱層１０ａは磁気透過性であるので、電磁成形コイル５からの磁場は、被成形体１に確実に作用する。本実施形態においては、電磁成形コイル５の外側に金型４が配置されており、被成形体１を拡管により金型４に押しつけて、被成形体１を金型４の形状に成形する。また、例えば被成形体１の内径と同程度の大きさの孔が設けられた板状のトレイ３を、被成形体１の下方に配置し、トレイ３により被成形体１を誘導加熱コイル２から電磁成形コイル５へと垂直に持ち上げる。また、被成形体１を誘導加熱コイル２により加熱する場合、誘導加熱コイル２は例えば電磁成形コイル５と同軸的に配置されている。
【００１８】
本発明の被成形体１の材料としては、例えばＪＩＳ  Ａ  １０００系の純アルミニウムの他、２０００系（Ａｌ−Ｃｕ系合金）、３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系合金）、４０００系（Ａｌ−Ｓｉ系合金）、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系合金）、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金）の各種展伸材用アルミニウム合金を使用することができる。
【００１９】
被成形体１の形状は、筒状であり、円筒状、角筒状等の種々の筒状の形態において、内面に磁気透過性断熱層１０ａを形成した状態で誘導加熱コイル２及び電磁成形コイル５を挿入して拡管することができる形状であればよいが、本実施形態においては、被成形体１は、例えば外径が２５ｍｍ以上、板厚が０．５乃至５．０ｍｍの円筒状の押出形材である。なお、被成形体１として、円筒状の引き抜き材を使用してもよい。
【００２０】
磁気透過性断熱層１０ａは、被成形体１の内面に厚さが例えば３乃至５ｍｍとなるように形成する。磁気透過性断熱層１０ａの材料としては、被成形体１の温度が２００乃至５５０℃である状態で、磁気透過性断熱層１０ａの内側の表面温度を、例えば１５０℃以下とすることができるものを使用する。具体的には、例えばシラスバルーン（例えば特開平７−２４２９９号公報）及びマイクロバルーン（例えば特表２００５−５３９１１１号公報）を使用することができる。具体的には、例えば美瑛白土工業社製の製品名「タイセツバルーン」を使用することができる。シラスバルーンとは、シラス等の火山性ガラス質堆積物を熱処理することによって得られ、平均粒径が１５０μｍ以下の球状の中空ガラス質微粒である。磁気透過性断熱材１０としてこのシラスバルーンを使用する場合においては、シラスバルーン粒子に水を加えてペースト状にし、被成形体１の内面に塗布するか、吹き付けるか、又は被成形体１の内面に沿って受け部材を設置して被成形体１と受け部材との間にペースト状のシラスバルーンを流し込めばよい。また、磁気透過性断熱層１０ａは、シラスバルーンを主成分としていればよい。具体的には、例えばシラスバルーンにセメントを混合したものを使用することができる。この場合においても、シラスバルーンとセメントとの混合物に水を加えてペースト状にして使用すればよい。図６は、被成形体にシラスバルーンとセメントとの混合物を塗布（塗布厚３ｍｍ）した際の被成形体及びシラスバルーンの温度変化を示す一例である。この図６において、横軸は、筒状の被成形体の内面に（水分を含有させた）シラスバルーンとセメントとの混合物を塗布し、電磁加熱コイルを使用して加熱し始めてからの経過時間を示し、縦軸は磁気透過性断熱層が形成されて積層体として構成されている被成形体の内表面及び外表面の温度を示す。即ち、図６中の内表面とは、磁気透過性断熱層（シラスバルーン及びセメントの混合物層）の内側の表面のことであり、図６中の外表面とは、被成形体の外側の表面のことである。なお、加熱開始から１８秒後に被成形体の外側の表面の温度が４６０℃に達したため、被成形体と磁気透過性断熱層との積層体を電磁加熱コイルから離隔させた。図６に示すように、被成形体の内面にシラスバルーンを塗布すれば、被成形体の温度が４６０℃程度の高温となるまで加熱した場合においても、シラスバルーン層の温度を１００℃以下の低温に維持することができることが分かる。なお、磁気透過性断熱層１０ａの材料としてシラスバルーンを使用する場合においては、断熱効率を高めるために、被成形体１の加熱工程は、シラスバルーンとセメントとの混合物から構成されている磁気透過性断熱層１０ａが水分を含有する状態で行うことが好ましい。この場合においては、シラスバルーンとセメントとの混合物中に、シラスバルーンを混合物の全質量あたり９５乃至５５質量％、セメントを混合物の全質量あたり５乃至４５質量％含有し、このシラスバルーンとセメントとの混合物に水を加えてペースト状にし、水分の含有量が水分を含むペースト状混合物の全質量あたり３乃至６０質量％となるように調整した上で使用すればよい。シラスバルーンが水分を含有する状態で被成���体１を加熱することにより、材料そのものの断熱性に加え、水分が気化する際の気化熱を利用することにより、断熱効率を向上させることができる。シラスバルーンが水分を含有する状態で被成形体１を加熱することにより、被成形体１の温度が２００乃至５５０℃である状態で、磁気透過性断熱層（シラスバルーン層）１０ａの内側の表面温度を、例えば１００℃以下とすることができる。なお、シラスバルーンの替わりにマイクロバルーンを使用する場合においても同様である。
【００２１】
被成形体１を加熱する誘導加熱コイル２は、例えば銅又は銅合金により製造された導体素線がコイル状に巻回されたものであり、このコイル２に高周波電流を通電することにより、コイル２周辺に磁束を発生させる。そして、コイル２周辺に発生させた磁束により、被成形体１のアルミニウム材の内部に渦電流を発生させ、アルミニウム材の電気抵抗により発熱させて、被成形体１を加熱（誘導加熱、Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）する。本発明においては、加熱後の被成形体１の温度は２００乃至５５０℃である。
【００２２】
トレイ３は、その孔の位置が被成形体１の内周縁に沿うように配置されている。従って、被成形体１の筒状の内部に誘導加熱コイル２を挿入すると、誘導加熱コイル２はトレイ３の孔にも挿入される。同様に、トレイ３により被成形体１を垂直に持ち上げて、被成形体１の筒状の内部に電磁成形コイル５を挿入すると、電磁成形コイル５はトレイ３の孔にも挿入される。
【００２３】
金型４は、例えば高合金工具鋼（ＳＫＤ）又は高速度工具鋼（ＳＫＨ）からなるプレス金型である。図１及び図３に示すように、金型４には被成形体１を挿入する孔が設けられており、被成形体１を孔の内面形状により成形する。本実施形態においては、孔の形状は内径が金型４の一端部側から他端部側へと増加するようにフレア形状に形成されており、更に、孔の内面には、コルゲートフィン形状に対応する突起及び溝形状が設けられている。これにより、本実施形態においては、被成形体１を図１０に示すようなＬＥＤランプ９のコルゲートフィン９ｄの形状を有する放熱部９ｃに成形する。なお、本発明においては、拡管成形により、被成形体１を金型４の孔の内面形状に対応させて成形するが、孔の形状は、例えば角柱又は円柱状であってもよく、また、フレア形状に形成されていてもよく、被成形体１を単に所定の大きさの筒に拡管したり、被成形体１にフレア形状のみを成形してもよい。
【００２４】
電磁成形コイル５は、図５に示すように、例えば絶縁性樹脂により軸状に構成されたボビン５０の周面に、例えばガラスクロステープ５１により被覆された矩形断面を有する中空の導体素線５２が、ボビン５０を軸心としてらせん状に巻回されてコイルを構成している。導体素線５２の中心の中空部５２ａは、例えば冷媒が通流して導体素線５２を冷却するようになっている。そして、この導体素線５２は隣接する導体素線５２の相対する表面同士が平行になるように巻回されている。また、コイルの外側には、所定の厚さを有するようにガラスクロス５３が巻き付けられている。絶縁性の樹脂は、ガラスクロステープ５１、ガラスクロス５３及び各構成物間の空隙に含浸され、これにより絶縁層及び導体が固着されている。なお、電磁成形コイル５は、樹脂の含浸後にガラスクロス５３の外周を切削加工されることにより、所定の外径を有している。樹脂含浸後のガラスクロス５３の耐熱温度は、例えば１２０乃至２００℃である。
【００２５】
次に、本実施形態のアルミニウム材の温間電磁成形方法の動作をその工程順に説明する。本発明においては、図２（ａ）に示すように、先ず、上述のシラスバルーン又はマイクロバルーン等の磁気透過性断熱材１０にセメントを混合し、水によりペースト状にしたものを筒状の被成形体１の内面に塗布し、被成形体１の内面に磁気透過性断熱層１０ａを形成する（図２（ｂ））。このとき、混合物中において、シラスバルーン又はマイクロバルーンを混合物の全質量あたり９５乃至５５質量％、セメントを混合物の全質量あたり５乃至４５質量％含有するように混合し、このシラスバルーン又はマイクロバルーンとセメントとの混合物に水を加えてペースト状にし、水分の含有量が水分を含むペースト状混合物の全質量あたり３乃至６０質量％となるように調整した上で使用することが好ましい。被成形体１の内面に塗布した磁気透過性断熱材１０が水分を含有する状態で被成形体１を加熱すれば、材料そのものの断熱性に加え、水分が気化する際の気化熱を利用することにより、磁気透過性断熱層１０ａの断熱効率を更に向上させることができる。このように、被成形体１の内面に磁気透過性断熱層１０ａを形成することにより、この後の工程において、被成形体１を２００乃至５５０℃の高温となるように加熱した場合においても、磁気透過性断熱層１０ａの内側の表面温度を例えば１５０℃以下の低温に維持することができる。磁気透過性断熱材１０が水分を含有する状態で被成形体１の内面に塗布した場合においては、磁気透過性断熱層１０ａの内側の表面温度を例えば１００℃以下とすることができる。
【００２６】
次に、被成形体１をトレイ３に設置する。このとき、トレイ３の孔の位置を被成形体１の内周縁に沿うように設置する。これにより、被成形体１の筒状の内部に誘導加熱コイル２又は電磁成形コイル５を挿入すれば、誘導加熱コイル２又は電磁成形コイル５はトレイ３の孔にも挿入されることになる。従って、トレイ３が誘導加熱コイル２及び電磁成形コイル５の挿入を阻害することなく、被成形体１を誘導加熱コイル２から電磁成形コイル５へと円滑に持ち上げて、加熱及び拡管することができる。
【００２７】
続いて、図２（ｃ）に示すように、トレイ３側から被成形体１の内部に誘導加熱コイル２を挿入する。そして、誘導加熱コイル２に高周波電流を通電することにより、コイル２の周辺に磁力線を発生させ、この磁力線により被成形体１のアルミニウム素材の内部に渦電流を発生させ、アルミニウムの電気抵抗により被成形体１をジュール発熱させる。本発明においては、被成形体１の温度が２００乃至５５０℃となるまで加熱する。上述の如く、被成形体１の内面には磁気透過性断熱層１０ａが形成されているため、被成形体１の温度が高温となった状態においても、磁気透過性断熱層１０ａの内側の表面温度は低温状態に維持される。被成形体１を所定温度まで加熱したら、トレイ３により被成形体１を垂直に上昇させて、被成形体１を誘導加熱コイルから離隔させる。
【００２８】
次に、被成形体１をその真上に上昇させて、図３（ａ）に２点鎖線で示すように、被成形体１に図５に示す電磁成形コイル５を挿入する。この際に、誘導加熱コイル２と電磁成形コイル５とを同軸的に配置した場合においては、被成形体１に対する誘導加熱コイル２と電磁成形コイル５との入れ替えを同軸的に行うことができ、入れ替え工程が円滑に進行する。図３（ａ）に示すように、本実施形態においては、電磁成形コイル５の外側には、所定形状の孔を有する金型４が配置されており、被成形体１に電磁成形コイル５を挿入することにより、被成形体１を金型４と電磁成形コイル５の外周面との間に配置する。図３（ａ）に示すように、例えばトレイ３が金型４に接触するまで被成形体１に電磁成形コイル５を挿入する。本発明においては、被成形体１の内面に磁気透過性断熱層１０ａが形成されているので、高温の被成形体１の熱が磁気透過性断熱層１０ａにより遮断されて電磁成形コイルに対する悪影響は少なく、電磁成形コイル５の外面の樹脂含浸ガラスクロスをその耐熱温度以下の低温に維持することができる。これにより、高温の被成形体１により電磁成形コイル５が損傷することを防止することができる。
【００２９】
被成形体１の位置を定めた後、電磁成形コイル５に通電する。本実施形態においては、図５に示す電磁成形コイル５の導体素線５２にパルス電圧を印加して導線５２に瞬発的な電流を流すと、コイル５の周囲に発生する電磁場の変化により、導電体である被成形体１に誘導電流が発生し、この誘導電流と電磁場との相互作用によって被成形体１に、図５の矢印３０で示す向きに瞬発的な電磁力が作用する。このとき、断熱層１０ａは磁気透過性であるので、電磁成形コイルの磁場は確実に被成形体１に作用する。この誘導電流と電磁場との相互作用により、被成形体１には、外側に押し広げる方向の電磁力が作用する。これにより、被成形体１が拡管成形される（図３（ｂ））。このとき、被成形体１の内面に形成されていた磁気透過性断熱層１０ａも被成形体１の形状に合わせて変形しようとするが、通常、磁気透過性断熱層１０ａは、アルミニウム材よりも脆性が高いので、層形状を維持することができなくなり、磁気透過性断熱材１０の一部は被成形体１の内面から剥がれ落ちる。一方、拡管された被成形体１は、金型４に押しつけられて、金型４の外面の形状に合わせて（プレス成形に近い形態で）成形される。これにより、被成形体１にコルゲートフィン形状を成形することができる。
【００３０】
被成形体１の拡管加工が終了した後、図４（ａ）に示すように、電磁成形コイル５を被成形体１から引き抜く。この際、電磁成形コイル５を被成形体１から速やかに引き抜けば、断熱材１０が一部剥がれ落ちた場合において、被成形体１の内面から被成形体１の大きな熱量が伝達されて電磁成形コイル５が損傷することも防止することができる。その後、図４（ｂ）に示すように、被成形体１を金型４から引き抜き、被成形体１に残存している断熱材１０を、例えばエアブロー又はジェット洗浄等により除去して、拡管され、コルゲートフィン形状が成形された被成形体１が完成する（図４（ｃ））。
【００３１】
本実施形態のアルミニウム材の温間電磁成形方法によれば、被成形体１を２００乃至５５０℃に加熱した状態で電磁成形コイル５により拡管を行うため、被成形体１の耐力を下げた（変形抵抗が小さい）状態で、電磁成形を行うことができる。よって、常温で加工する場合に比して被成形体１の成形量を大きくすることができ、加工性がよい状態で被成形体１を加工することができ、被成形体の材質が高い耐力を有する場合においても、容易に加工することができる。即ち、アルミニウム材にコルゲートフィン等の成形が難しい形状を成形する場合においても、加工性がよい状態で被成形体１を加工することができ、従来の複数回のプレス成形又は鋳造による成形を行わなくても、成形が困難な形状を容易に加工することができ、加工コストを増大させることがない。
【００３２】
また、被成形体１の内面には、磁気透過性断熱層１０ａが形成されている。これにより、被成形体１を２００乃至５５０℃の高温となるまで加熱した場合においても、高温の被成形体１により電磁成形コイル５が損傷することを防止することができる。更に、拡管成形後においても、電磁成形コイル５を被成形体１から速やかに引き抜けば、断熱材１０が一部剥がれ落ちた場合においても、被成形体１の内面から被成形体１の大きな熱量が伝達されて電磁成形コイル５が損傷することを防止することができる。即ち、本実施形態において使用する磁気透過性断熱層１０ａは、図６に示すように、被成形体１の温度が４６０℃程度の高温となるまで加熱した場合においても、磁気透過性断熱層１０ａの内側の表面温度を低温に維持することができ、この温度は、磁気透過性断熱層１０ａに近接した位置の電磁成形コイル５の（樹脂含浸ガラスクロスの）耐熱温度よりも低い。これにより、高温の被成形体１により電磁成形コイル５が損傷することを防止することができる。更に、磁気透過性断熱層として例えばシラスバルーンを使用する場合においては、シラスバルーンとセメントとの混合物が水分を含有する状態で被成形体１を加熱することにより、材料そのものの断熱性に加え、水分が気化する際の気化熱を利用することにより、断熱効率を向上させることができる。シラスバルーンが水分を含有する状態で被成形体１を加熱することにより、被成形体１の温度が２００乃至５５０℃である状態で、磁気透過性断熱層（シラスバルーン層）１０ａの内側の表面温度を、例えば１００℃以下とすることができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、被成形体１の加熱を誘導加熱コイル２によって行ったが、被成形体１の加熱は誘導加熱コイル２で行わなくてもよく、被成形体１の内面に磁気透過性断熱層１０ａを形成した状態で被成形体１であるアルミニウム材を２００乃至５５０℃の温度に加熱することができれば、種々の加熱方法を採用することができる。ただし、生産性が高いという点から、誘導加熱コイル２による加熱を行うことが好ましい。また、本実施形態においては、磁気透過性断熱層１０ａを被成形体１の内面に形成しているが、例えば誘導加熱コイル２による被成形体１の加熱を効率よく行うために、被成形体１をその内面側から加熱するのではなく、部材挿入用の孔が設けられこの孔に挿入された部材を加熱する方式の誘導加熱コイル２を使用し、被成形体１をその外面側から加熱してもよい。更に、被成形体１の内面への磁気透過性断熱層１０ａの形成は、被成形体を加熱する前であればよく、例えば、被成形体１の内部に誘導加熱コイル２を挿入し、被成形体１の内面と誘導加熱コイル２の外周面との隙間に上述のペースト状の磁気透過性断熱材１０（シラスバルーン又はマイクロバルーン等にセメントを混合し、水を加えてペースト状としたもの）を流しこむことにより、被成形体１の内面に磁気透過性断熱層１０ａを形成してもよい。
【００３４】
更にまた、本実施形態において、被成形体１は円筒状の押出形材であるが、円筒状に限らず、電磁成形コイルにより拡管可能な形状、即ち筒状であればよい。例えば、図１１（ａ）に示すような円環状のブランク板材６をプレス成形により絞り加工することにより、ブランク材６を筒状の被成形体１に加工したものを使用することができる。即ち、図１１（ｂ）に示すように、磁気透過性断熱層１０ａを被成形体１の内面に形成する工程の前に、ブランク材６をダイス７の上に載置し、上型８により絞り成形して、ブランク材６をフレア形状をもつ筒状の被成形体１に加工した後に、加熱して、温間で電磁拡管を行ってもよい。これにより、フレア形状の被成形体１に対して電磁拡管成形によりコルゲートフィン形状だけを成形すればよいので、第１実施形態に比して加工が容易である。また、本発明のアルミニウム材の温間電磁成形方法は、フレア形状及びコルゲートフィン形状に限らず、アルミニウム材を温間で容易に加工することができ、種々の複雑な形状を加工する際に適用することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態に係るアルミニウム材の温間電磁成形方法について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本第２実施形態において、被成形体を縮管成形してフレア形状を成形する工程をその工程順に示す図であり、図７（ａ）は図２（ｃ）の次の工程を示す。図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、フレア形状の成形工程後の電磁成形コイル、金型及び被成形体を示す図である。図９は、被成形体の縮管成形に使用する電磁成形コイルの一例を示す断面図である。第１実施形態においては、電磁成形コイルの電磁力により、被成形体１を拡管加工することにより、被成形体１の外面を被成形体１の外側に配置した金型４に押しつけて被成形体１を成形したが、本実施形態においては、図７に示すように被成形体１に電磁成形コイル５を嵌合し、更に金型４を被成形体の内側に配置して、電磁成形コイルの電磁力により、被成形体１を縮管加工する。これにより、被成形体１の内面を金型４に押しつけて、被成形体１を金型４の形状により加工する。この場合に、電磁成形コイル５は、磁気透過性断熱層１０ａにより、被成形体１の熱から保護される。また、この断熱層１０ａは磁気透過性であるので、電磁成形コイル５からの磁場は、被成形体１に確実に作用する。被成形体１の外径は、例えば第１実施形態と同様に２５ｍｍ以上である。本実施形態においては、磁気透過性断熱層１０ａを被成形体の内面ではなく、外面に形成する。また、被成形体１を誘導加熱コイル２により加熱する場合、誘導加熱コイル２は例えば電磁成形コイル５と同軸的に配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３６】
金型４の材質は、第１実施形態と同様である。本実施形態においては、図７に示すように、金型４は被成形体１に挿入できる大きさの塊状に設けられ、その外径が一端部側から他端部側へと増加するようにフレア形状に形成されている。また、金型４の外面には、コルゲートフィン形状に対応する突起及び溝形状が設けられている。これにより、本実施形態においては、被成形体１を図１０に示すようなＬＥＤランプ９のコルゲートフィン９ｄの形状を有する放熱部９ｃに成形する。なお、本発明においては、縮管成形により、被成形体１を金型４の外面形状に対応させて成形するが、金型４の形状は、例えば角柱又は円柱状であってもよく、また、フレア形状だけが形成されていてもよく、被成形体１を単に所定の大きさの筒に縮管したり、被成形体１にフレア形状のみを成形してもよい。
【００３７】
本実施形態において使用する電磁成形コイル５は、図９に示すように、例えば絶縁性樹脂により筒状に構成されたボビン５０の内部に、例えばガラスクロステープ５１により被覆された矩形断面を有する中空の導体素線５２が、ボビン５０の中心軸と同軸的にらせん状に巻回されてコイルを構成している。導体素線５２は隣接する導体素線５２の相対する表面同士が平行になるように巻回されている。また、コイルの内側には、所定の厚さを有するようにガラスクロス５３が設けられている。絶縁性の樹脂は、ガラスクロステープ５１、ガラスクロス５３及び各構成物間の空隙に含浸され、これにより絶縁層及び導体が固着されている。本実施形態において、電磁成形コイル５の内径は、例えば３０ｍｍ以上である。
【００３８】
次に、本第２実施形態に係るアルミニウム材の温間電磁成形方法の動作をその工程順に説明する。なお、本実施形態においては、金型４及び電磁成形コイル５の構成及び配置と、被成形体１への磁気透過性断熱層１０ａの形成位置以外については、第１実施形態と同様であるため、図２（ａ）において、磁気透過性断熱材１０を被成形体１の外面に塗布して磁気透過性断熱層１０ａを形成したことにして、被成形体１の加熱までの工程は説明を省略する。
【００３９】
本実施形態においても、被成形体１は例えば誘導加熱コイル２を使用して２００乃至５５０℃となるまで加熱されている。筒状の被成形体１の外面には、第１実施形態と同様の材質からなる磁気透過性断熱層１０ａが形成されている。この状態で、被成形体１に、図９に示す電磁成形コイル５を嵌合する。この際に、誘導加熱コイル２と電磁成形コイル５とを同軸的に配置した場合においては、被成形体１に対する誘導加熱コイル２と電磁成形コイル５との入れ替えを同軸的に行うことができ、入れ替え工程が円滑に進行する。図７（ａ）に示すように、本実施形態においては、所定形状を有する金型４は、電磁成形コイル５の外側ではなく、内側に配置されており、被成形体１に電磁成形コイル５を嵌合することにより、被成形体１を金型４と電磁成形コイル５の内面との間に配置する。本実施形態においても、被成形体１の外面には、磁気透過性断熱層１０ａが形成されているので、高温の被成形体１の熱が磁気透過性断熱層１０ａにより遮断されて電磁成形コイルに対する悪影響は少なく、電磁成形コイル５の外面の樹脂含浸ガラスクロスをその耐熱温度以下の低温に維持することができる。これにより、高温の被成形体１により電磁成形コイル５が損傷することを防止することができる。
【００４０】
次に、電磁成形コイル５に通電する。本実施形態においては、図９に示す電磁成形コイル５の導体素線５２にパルス電圧を印加して導線５２に瞬発的な電流を流すと、コイル５の周囲に発生する電磁場の変化により、導電体である被成形体１に誘導電流が発生し、この誘導電流と電磁場との相互作用によって被成形体１に、図９の矢印３１で示す向きに瞬発的な電磁力が作用する。このとき、断熱層１０ａは磁気透過性であるので、電磁成形コイルの磁場は確実に被成形体１に作用する。この誘導電流と電磁場との相互作用により、被成形体１には、内側に押し縮める方向の電磁力が作用する。これにより、被成形体１が縮管成形される（図７（ｂ））。このとき、被成形体１の内面に形成されていた磁気透過性断熱層１０ａも被成形体１の形状に合わせて変形しようとするが、アルミニウム材よりも脆性が高いので、層形状を維持することができなくなり、磁気透過性断熱材１０の一部は被成形体１の内面から剥がれ落ちる。一方、縮管された被成形体１は、金型４に押しつけられて、金型４の外面の形状に合わせて（プレス成形に近い形態で）成形される。これにより、被成形体１にコルゲートフィン形状を成形することができる。
【００４１】
被成形体１の縮管加工が終了したら、図８（ａ）に示すように、被成形体１から電磁成形コイル５を離脱させる。この際、電磁成形コイル５を被成形体１から速やかに離脱させれば、断熱材１０が一部剥がれ落ちた場合において、被成形体１の外面から被成形体１の大きな熱量が伝達されて電磁成形コイル５を損傷することも防止することができる。その後、図８（ｂ）に示すように、被成形体１の外周面に残存している断熱材１０を、例えばエアブロー又はジェット洗浄等により除去して、縮管され、コルゲートフィン形状が成形された被成形体１が完成する（図８（ｃ））。
【００４２】
本実施形態のアルミニウム材の温間電磁成形方法においても、第１実施形態と同様に、被成形体１の耐力を下げた状態で電磁成形を行うことができ、常温で加工する場合に比して被成形体の成形量を大きくすることができる。よって、縮管成形において、加工性がよい状態で被成形体１を加工することができ、被成形体の材質が高い耐力を有する場合においても、容易に加工することができる。これにより、アルミニウム材にコルゲートフィン等の成形が難しい形状を成形する場合においても、加工コストを増大させることがない。また、被成形体１の外面には磁気透過性断熱層１０ａが形成されているため、第１実施形態と同様に、高温の被成形体１により電磁成形コイル５が損傷することを防止することができる。
【００４３】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の種々の変形を適用することができる。
【実施例】
【００４４】
（第１実施例）
次に、本発明のアルミニウム材の温間電磁成形方法について、その効果を示す実施例について、以下に示す。本実施例においては、先ず、ＪＩＳ  Ａ  ６０６１（調質種別：Ｔ１）に規定されているアルミニウム合金からなる管（管外径９０ｍｍ、板厚２．８ｍｍ）を押出加工によって作製し、長さ２００ｍｍに切断してアルミニウム管を作製した。そして、このアルミニウム管をトレイ３に設置し、管の内部に誘導加熱コイル２を挿入した。このとき、アルミニウム管と誘導加熱コイル２との間隔を管の全周にわたり３ｍｍに設定した。
【００４５】
次に、アルミニウム管と誘導加熱コイル２との隙間に、シラスバルーンを主成分とする混合物に水を加えてペースト状にしたものを流しこんで磁気透過性断熱層１０ａを形成した。なお、シラスバルーンとしては、平均粒径：３０μｍ、かさ密度（ルーズ）：０．３０、かさ密度（タップ）：０．４８のものを使用し、シラスバルーンをシラスバルーンとセメントとの混合物の全質量あたり９５質量％に対してセメントを前記混合物の全質量あたり５質量％含有するように混合し、シラスバルーンとセメントとの混合物に水を加えてペースト状にし、水分の含有量がペースト状混合物の全質量あたり３０質量％となるように調整した。
【００４６】
そして、誘導加熱コイル２に通電し、アルミニウム管の温度が５００℃になるまで誘導加熱コイル２により加熱した。
【００４７】
次に、トレイ３を移動させてアルミニウム管を誘導加熱コイル２から抜き取り、管を垂直に持ち上げて、管内面に磁気透過性断熱層１０ａが形成された状態で、誘導加熱コイル２と同軸的に配置した電磁成形コイル５（外周面直径：７８ｍｍ）をアルミニウム管に挿入した。次に、アルミニウム管の外周面を取り囲むように円柱状の孔（直径：１００ｍｍ）が形成された金型４を配置した。なお、このとき、金型４の端部の位置をアルミニウム管の端部の位置から１０ｍｍ離隔して配置した。この状態で、電磁成形コイル５に通電し、アルミニウム管に電磁拡管成形を行い、管の端部から１０ｍｍの区間にフランジを加工した。
【００４８】
以上の工程により、アルミニウム管に電磁拡管成形を行ったところ、アルミニウム管の端部に良好な形状のフランジを成形することができた。
【００４９】
（第２実施例）
第２実施例は、図１１（ａ）に示すような円環状のブランク材６をプレス成形によって筒状の被成形体１に加工し、この被成形体１に電磁成形を施す実施例である。まず、図１１（ａ）に示すようなブランク材６（ＪＩＳ  Ａ  ５０５２に規定されている外径：１４５ｍｍ、内径１５ｍｍ、板厚０．５ｍｍのアルミニウム材）をプレス成形によりカップ状（フレア形状）に成形して、最大外径６０ｍｍ、最小外径３０ｍｍ、高さ４０ｍｍの側面視が円錐台状の被成形体１を作製した。
【００５０】
そして、被成形体１を金型４の孔に挿入し、金型４をトレイ３の代用とした。なお、金型４としては、孔の内部に波形の溝（深さ８ｍｍ、１２溝）が形成されているものを使用した。そして、第１実施例と同様に、被成形体１の内部に誘導加熱コイル２を挿入した。次に、第１実施例と同様に、被成形体１と誘導加熱コイル２との隙間に、ペースト状のシラスバルーンを流しこんで磁気透過性断熱層１０ａを形成した。使用したシラスバルーンは第１実施例と同じ種類のものである。
【００５１】
そして、誘導加熱コイル２に通電し、被成形体１の温度が４５０℃になるまで誘導加熱コイル２により加熱した。
【００５２】
次に、金型４を移動させて被成形体１を誘導加熱コイル２から抜き取り、被成形体１の内面に磁気透過性断熱層１０ａが形成された状態で、電磁成形コイル５（外周面直径：２５ｍｍ）を被成形体１に挿入した。この状態で電磁成形コイル５に通電し、被成形体１に電磁拡管成形を施し、被成形体１の外面を金型４に押しつけて、被成形体１に図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すようなコルゲートフィン形状を加工した。
【００５３】
以上の工程により、ブランク材６から被成形体１をプレス成形し、被成形体１に電磁拡管成形を行ったところ、良好なコルゲートフィン形状を成形することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、上述の如く、例えば、ＬＥＤランプのコルゲートフィン等のように、被成形体に複雑な形状を成形加工する場合に好適である。同様に、本発明は、例えば風力発電分野において、モータ及び発電機のケーシング部品等の放熱性が必要とされる部品であって、複雑な形状に成形することが必要な部品の成形にも好適に適用することができる。また、例えば輸送機分野において、モータ及び発電機のケーシング部品等は、車重の軽減のために軽量性が要求されると共に、モータからの磁場により磁化してしまわないように、非磁性の材料で形成することが要求される。このように、軽量性及び非磁性が要求される部位に使用される材料として、アルミニウム又はアルミニウム合金が好適であるが、本発明は、このようなアルミニウム又はアルミニウム合金からなる部品の成形に、極めて有効である。
【符号の説明】
【００５５】
１：被成形体、２：加熱装置（電磁誘導コイル）、３：トレイ、４：金型、５：電磁成形コイル、６：板材（ブランク材）、７：ダイス、８：上型、９：ＬＥＤランプ、９ａ：口金、９ｂ：照明部、９ｃ：放熱部、９ｄ：放熱フィン、１０：磁気透過性断熱材、１０ａ：磁気透過性断熱層、５０：ボビン、５１：ガラスクロステープ、５２：導体素線、５２ａ：中空部、５３：ガラスクロス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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