(57)【要約】【課題】耐力が高いが電磁成形しにくいアルミニウム材の部品、難成形性の部品、大径の管状部品、及び複雑形状の部品を、高効率で電磁成形することができるアルミニウム材の電磁成形方法を提供する。【解決手段】電磁拡管成形する際に、被成形体１よりも導電率が高いアルミニウム材からなるクラッド材２を被成形体１に積層し、このクラッド材２が、電磁成形コイル３側に位置するように、被成形体１を配置する。そして、電磁成形コイル３に瞬間的に大電流を通電すると、クラッド材に閉回路の誘導電流が生起し、大きな磁気的反発力が得られる。これにより、被成形体１が高耐力のアルミニウム合金であっても、容易に電磁成形することができる。【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を電磁成形する方法において、前記被成形体は、前記被成形体より高導電率のクラッド材が前記被成形体の外面又は内面に設けられたものであり、夫々、前記被成形体の外側又は内側に電磁成形コイルを配置する工程と、前記電磁成形コイルへの通電により前記クラッド材に閉回路をなす誘導電流を発生させて、前記被成形体を電磁成形により夫々縮管又は拡管する工程とを有することを特徴とするアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項２】
前記被成形体は、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材に前記板材より高導電率のクラッド材が積層されたものを、前記クラッド材が外側又は内側になるように円筒状に曲げ加工する工程と、その突合せ部をシーム溶接する工程と、この管を所定の寸法に切断した後前記突合せ部にて前記クラッド層が消失しない量で前記突合せ部のバリを除去する工程と、を有する造管工程により、筒状に成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項３】
前記被成形体は、中央部がくり抜かれた円環状の平板からなるアルミニウム又はアルミニウム合金製ブランク材に前記ブランク材より高導電率のクラッド材が積層されたものを、プレス成形することにより、前記クラッド材が外側又は内側になると共に、小径端面と大径端面とを有する断面テーパ状に成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項４】
前記電磁成形により、断面テーパ状の被成形体を、径が一定の円筒に成形することを特徴とする請求項３に記載のアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項５】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり凸部を有する被成形体を電磁成形する方法において、前記被成形体は、前記被成形体より高導電率のクラッド材が前記被成形体の凸部の内面側又は外面側に設けられたものであり、夫々、前記被成形体の凸部の内面側又は外面側に電磁成形コイルを配置し、夫々、前記被成形体の凸部の外面側又は内面側に成形用型を配置する工程と、前記電磁成形コイルへの通電により前記クラッド材に閉回路をなす誘導電流を発生させて、前記被成形体を前記金型形状に電磁成形する工程とを有することを特徴とするアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項６】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり凹部を有する被成形体を電磁成形する方法において、前記被成形体は、前記被成形体より高導電率のクラッド材が前記被成形体の凹部の外面側又は内面側に設けられたものであり、夫々、前記被成形体の凹部の外面側又は内面側に電磁成形コイルを配置し、夫々、前記被成形体の凹部の内面側又は外面側に成形用型を配置する工程と、前記電磁成形コイルへの通電により前記クラッド材に閉回路をなす誘導電流を発生させて、前記被成形体を前記金型形状に電磁成形する工程とを有することを特徴とするアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項７】
前記電磁成形コイルは、前記凸部又は前記凹部の縁部に設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載のアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項８】
前記クラッド材は、ＪＩＳ１０００系アルミニウムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項９】
前記クラッド材の厚さは、電磁成形前の前記被成形体及びクラッド材の全体の厚さの２０乃至７０％であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアルミニウム材の電磁成形方法。
【請求項１０】
前記クラッド材の厚さは、電磁成形前の前記被成形体及びクラッド材の全体の厚さの３０乃至６０％であることを特徴とする請求項９に記載のアルミニウム材の電磁成形方法。
【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（以下、総称してアルミニウム材という）を素材とし、難成形形状の部品、大径管、及び複雑形状の部品等の成形に適したアルミニウム材の電磁成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム材を素材とする電磁成形により、自動車のホイールリムを製造する方法として、アルミニウム材の押出材からなる筒状素材の外側に、電磁成形用金型を前記筒状素材を嵌合するようにして配置し、筒状素材の内側に電磁成形用コイルを配置して、前記コイルにパルス状の大電流を通電することにより、前記コイルから発生した強力な磁場により、被成形体を磁場の反発力によって高速で塑性変形させる方法が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
また、ステンレス鋼又はチタン合金等の金属薄板から、燃料電池の金属セパレータを成形する方法として、ワンターンコイルを使用し、このワンターンコイルと前記薄板との間に、薄板よりも高い導電率を有する金属（Ａ１０５０アルミニウム合金）からなる平板状のドライバを介装し、更に、このドライバとワンターンコイル及び薄板との間に、電気絶縁材を介在させて、前記ワンターンコイルに通電することにより、その電磁力により前記薄板を金型に押圧して薄板を電磁成形する方法が開示されている（特許文献２）。
【０００４】
更に、ステンレス及び炭素鋼等の鉄系金属並びにチタン合金及びマグネシウム合金等の難加工材の電磁成形法として、円筒状の被加工素材の内表面又は外表面に、電気伝導性に富むアルミニウム等の金属箔を積層し、これを２次コイルとなる積層状ドライバとし、このドライバに対向させた１次コイルに通電することにより、被加工材を電磁成形する方法が開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９５９８２号公報
【特許文献２】特開２００７−２９６５５３号公報
【特許文献３】特公平２−１１３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の従来技術には以下のような問題点がある。先ず、特許文献１に示すようなアルミニウム材の単一素材からなる押出材を電磁成形の素管とする場合には、押出し加工においては、経済的には高々、内径で２００ｍｍ程度のものしか得ることができないため、例えば、大径のホイールリムを電磁成形で成形することは困難である。
【０００７】
特に、ＪＩＳ５０００系アルミニウム合金、６０００系アルミニウム合金、及び７０００系アルミニウム合金のように、耐力が高いアルミニウム合金は、変形抵抗が高いため、低導電率であるため、電磁力を付与しにくく、電磁成形により高い加工率で成形しにくいという難点がある。また、これらのアルミニウム合金は、低導電率であるため、大径の管及び複雑な形状の部材を、電磁成形により成形することが難しい。
【０００８】
また、特許文献２のようなワンターンコイルを使用した場合等、コイル及び被成形体が平坦である場合には、コイルに対して周状に閉回路の渦電流が発生しないため、拡径及び縮径方向への効率的な成形ができないという難点がある。
【０００９】
更に、特許文献３のように、被成形体にアルミニウム箔を多層に巻き付けて所定の厚さのドライバとした場合は、ドライバが多層構造になっているため、多層の箔の間に隙間が生じてしまい、電流値及び電磁力が安定せず、厳密な接合がなされていないことから渦電流の発生も制限され、良好な電磁成形性が得られないという問題点がある。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、耐力が高いが電磁成形しにくいアルミニウム材の部品、難成形性の部品、大径の管状部品、及び複雑形状の部品を、高効率で電磁成形することができるアルミニウム材の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】
【００１１】
本願第１発明に係るアルミニウム材の電磁成形方法は、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を電磁成形する方法において、前記被成形体は、前記被成形体より高導電率のクラッド材が前記被成形体の外面又は内面に設けられたものであり、夫々、前記被成形体の外側又は内側に電磁成形コイルを配置する工程と、前記電磁成形コイルへの通電により前記クラッド材に閉回路をなす誘導電流を発生させて、前記被成形体を電磁成形により夫々縮管又は拡管する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
このアルミニウム材の電磁成形方法において、前記被成形体は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金の板材に前記板材より高導電率のクラッド材が積層されたものを、前記クラッド材が外側又は内側になるように円筒状に曲げ加工する工程と、その突合せ部をシーム溶接する工程と、この管を所定の寸法に切断した後前記突合せ部にて前記クラッド層が消失しない量で前記突合せ部のバリを除去する工程と、を有する造管工程により、筒状に成形されたものである。
【００１３】
又は、前記被成形体は、例えば、中央部がくり抜かれた円環状の平板からなるアルミニウム又はアルミニウム合金製ブランク材に前記ブランク材より高導電率のクラッド材が積層されたものを、プレス成形することにより、前記クラッド材が外側又は内側になると共に、小径端面と大径端面とを有する断面テーパ状に成形されたものである。
【００１４】
この場合に、前記電磁成形により、断面テーパ状の被成形体を、径が一定の円筒に成形することができる。
【００１５】
本願第２発明に係るアルミニウム材の電磁成形方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり凸部を有する被成形体を電磁成形する方法において、前記被成形体は、前記被成形体より高導電率のクラッド材が前記被成形体の凸部の内面側又は外面側に設けられたものであり、夫々、前記被成形体の凸部の内面側又は外面側に電磁成形コイルを配置し、夫々、前記被成形体の凸部の外面側又は内面側に成形用型を配置する工程と、前記電磁成形コイルへの通電により前記クラッド材に閉回路をなす誘導電流を発生させて、前記被成形体を前記金型形状に電磁成形する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本願第３発明に係るアルミニウム材の電磁成形方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり凹部を有する被成形体を電磁成形する方法において、前記被成形体は、前記被成形体より高導電率のクラッド材が前記被成形体の凹部の外面側又は内面側に設けられたものであり、夫々、前記被成形体の凹部の外面側又は内面側に電磁成形コイルを配置し、夫々、前記被成形体の凹部の内面側又は外面側に成形用型を配置する工程と、前記電磁成形コイルへの通電により前記クラッド材に閉回路をなす誘導電流を発生させて、前記被成形体を前記金型形状に電磁成形する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
これらの第２発明及び第３発明のアルミニウム材の電磁成形方法において、前記電磁成形コイルは、前記凸部又は前記凹部の縁部に設けることが好ましい。
【００１８】
更に、本発明において、前記クラッド材は、例えば、ＪＩＳ１０００系アルミニウムであり、前記クラッド材の厚さは、電磁成形前の前記被成形体及びクラッド材の全体の厚さの２０乃至７０％、好ましくは、３０乃至６０％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被成形体より高導電率のクラッド材が被成形体に積層されており、このクラッド材をドライバとして電磁成形コイルにより前記被成形体を電磁成形するので、ＪＩＳ５０００系合金、６０００系合金及び７０００系合金といった耐力は高いが低導電率のアルミニウム合金材料を、高い加工率で電磁成形することができる。また、本発明により、大径管及び複雑な形状の部品を電磁成形により成形することができる。更に、高導電性のクラッド材として、ＪＩＳ１０００系アルミニウムを使用し、このクラッド材を被成形材の一部として残存させることで、成形品の耐食性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態にて使用する電磁成形装置を示す図である。
【図２】同じくその動作を示す図である。
【図３】同じくその被成形体を示す断面図である。
【図４】同じくその被成形体を製造する方法を示す断面図である。
【図５】同じく被成形体の製造方法において、突合せ端部を抵抗シーム溶接する方法及び鋳バリを示す図である。
【図６】抵抗シーム溶接による造管装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態にて使用する電磁成形装置を示す図である。
【図８】同じくその被成形体を製造する方法を示す断面図である。
【図９】同じく被成形体の製造方法において、突合せ端部を抵抗シーム溶接する方法及び鋳バリを示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にて使用するブランク材を示す平面図である。
【図１１】同じくそのプレス成形方法を示す断面図である。
【図１２】同じくその電磁拡管又は電磁縮管の工程における素管の状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態にて使用する電磁成形装置を示す断面図である。
【図１４】同じく他の電磁成形装置を示す断面図である。
【図１５】拡管率とドライバの厚さとの関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、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実施形態に係る電磁成形方法を示す電磁成形装置の模式的断面図、図２はその動作を示す図、図３は被成形体を示す横断面図である。本実施形態は、拡管電磁成形についてのものである。図１及び図２に示すように、電磁成形装置は、台５上に、電磁成形コイル３がその中心軸を垂直にして設置されており、この電磁成形コイル３は、樹脂等の保護材４に埋め込まれて、被成形体等から機械的及び熱的に保護されると共に電気絶縁されている。被成形体１は、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミニウム材という）の管であり、例えば、ＪＩＳ５０００系合金、６０００系合金及び７０００系合金といった高耐力のアルミニウム合金で製造されている。この被成形体１の内面には、被成形体１より高導電率の材料、例えば、ＪＩＳ１０００系アルミニウム合金からなるクラッド材２が積層されている。
【００２２】
そして、この被成形体１は、電磁成形コイル３に外嵌され、被成形体１と電磁成形コイル３とが同軸的になるように、被成形体１が電磁成形装置に設置される。更に、この被成形体１の外側には、金属製の型６が設置される。
【００２３】
上述のごとく構成された電磁成形装置を使用した本実施形態の動作について説明する。被成形体１に電磁成形コイル３を挿入し、被成形体１の外側に金型６を配置した状態で、電磁成形コイル３に、パルス状の大電流を通電する。これにより、図２に示すように、電磁成形コイル３から磁場が発生し、この磁場が高導電率のクラッド材２に作用して、クラッド材２に閉回路をなす誘導電流が生起し、クラッド材２に誘導磁場が発生する。図２に示すように、この誘導磁場の反発力により、被成形材１は拡管し、被成形材１の外側に配置された型６の形状に沿って、塑性変形する。本実施形態においては、クラッド材２に閉回路の誘導電流が生起されるため、極めて高い誘導磁場が発生し、被成形体１が、ＪＩＳ５０００系合金、６０００系合金及び７０００系合金といった高耐力のアルミニウム合金であっても、高加工力が作用するので、高効率で成形することができる。従って、被成形体が難成形性の材料であっても、また、大径のアルミニウム材管であっても、更に複雑形状のアルミニウム部品であっても、本実施形態により、容易に、成形することができる。この高導電率のクラッド材２の割合は、電磁成形前において、電磁成形前の被成形体１及びクラッド材２の全体の厚さの２０乃至７０％、好ましくは、３０乃至６０％であることが好ましい。
【００２４】
ところで、アルミニウム材の押出材は、経済的には高々直径が２００ｍｍまでの太さのものしか得ることができない。この程度の直径のアルミニウム材からなる被成形体１を拡管加工しても、同程度の大きさの成形体しか得ることができない。しかし、本発明においては、図４乃至図６に示す方法により大径のアルミニウム材管を製造することにより、本発明の方法により、大径管を所定の形状に電磁成形することができる。
【００２５】
即ち、図４に示すように、平板状の被成形体素材１ａの片面に高導電率のクラッド材２を積層し、この素材１ａをクラッド材２が内面側になるように曲げ加工して、円筒状の素管１ｂに成形する。そして、この素管１ｂの突合せ端面を抵抗シーム溶接により接合する。
【００２６】
図６はこの抵抗シーム溶接による造管装置を示す模式的斜視図である。長寸帯状の素材１ａを素材１ａの通流方向に複数対設けられたフォーミングロール２０（最終段のフォーミングロールのみ図示する）にとおし、フォーミングロール２０により素材１ａをその幅方向に曲げ加工して、円筒状に成形し、素管１ｂを得る。フォーミングロール２０は素管１ｂを挟んで各１対配置され、その周面が円弧状に凹状に湾曲し、垂直軸の周りに回転駆動される。
【００２７】
そして、最終段のフォーミングロール２０の素管１ｂの通流方向の若干上流側の位置に、平板状の１対の電極１１、１２が素管１ｂの外面に接触するように設置されており、素管１ｂが通流する間、電極１１，１２が素管１ｂの外面に摺接する。そして、電極１１，１２には、交流の電源１０が接続されており、この電源１０から電極１１，１２に給電される。この給電により、素管１ｂには、電極１１又は電極１２の接触位置から突合せ端部を経由して、他方の電極１２又は電極１１の接触位置まで電流が流れ、素管１ｂの突合せ端部が抵抗発熱し、溶融して、突合せ端部が接合される。このとき、素管１ｂには、フォーミングロール２０により突合せ端部を相互に押圧するように、応力が作用しているので、図５に示すように、接合後に、突合せ端部には、その外面及び内面に、夫々、鋳バリ８，９が発生する。なお、突き合わせ端部に抵抗発熱させるために電流の供給は、上記実施形態のように、電極１１，１２を素管１ｂに接触させるものに限らず、電極が非接触の高周波誘導によってもよい。この高周波誘導においては、高導電率のクラッド層２が誘導電流の発生に寄与する。
【００２８】
外面の鋳バリ８は、最終段のフォーミングロール２０の更に素管通流方向の下流側に配置されたスクレーパ２１により掻き取られ、除去される。これにより、図５に示すように、外面の鋳バリ８が除去されて平滑面８ａとなった筒状の管１ｃが得られる。しかし、この管１ｃの内面の鋳バリ９は上記抵抗シーム溶接装置では除去されない。そこで、図５に示すように、造管後に、管１ｃを所定寸法に切断し、切断された管１ｄの内部に棒状のスクレーパ２２を挿入して、管１ｄの内面の鋳バリ９を掻き取り、除去する。このとき、管１ｃの内面には、高導電率のクラッド材２が形成されているので、この鋳バリ９において、クラッド材２が消失しないように、掻き取る量を決める。即ち、このスクレーパ２２による掻き取り量が多いと、めくれ上がった鋳バリ９の中の被成形体１の部分が露出してしまい、クラッド材２が消失してしまう。そうすると、図１及び図２に示すようにして、電磁成形コイル３に通電したときに、クラッド材２に閉回路の誘導電流が生起しない。
【００２９】
上述のごとくして造管された被成形体１は、フォーミングロールによる曲げ加工後、抵抗シーム溶接により突合せ端部を接合して筒状に成形したものであるから、押出し材の限界（直径２００ｍｍ）を超える大径の管とすることができる。そして、本発明においては、高導電率のクラッド材２がこの大径管の内面に形成されているので、その内側に電磁成形コイル３を配置して、電磁成形することにより、大きな磁気反発力を大径の被成形体１に付与することができ、高効率で大径管を電磁成形することができる。このため、本実施形態により、従来の押出し管を素管とする電磁成形では得ることができなかった大径管の電磁成形部品を容易に得ることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施形態について、図７乃至図９を参照して説明する。本実施形態は、縮管電磁成形についてのものである。台５上に電磁成形コイル３が保護材４に保護された状態で立設されている。そして、この電磁成形コイル３の内側に、円筒状の被成形体１を電磁成形コイル３に同軸的に挿入する。この被成形体１の外面には、被成形体１より高導電率のクラッド材２が積層されている。被成形体１及びクラッド材２の材質は、前述のとおりである。
【００３１】
従って、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、電磁成形コイル３にパルス電流を通電することにより、クラッド材２に閉回路の誘導電流が生起され、高い磁気反発力が作用して、耐力が高い被成形体１も、高効率で電磁縮管成形することができる。
【００３２】
この第２実施形態においても、被成形体１を抵抗シーム溶接により造管することにより、大径管の被成形体１を得ることができ、この大径管をクラッド材２により発生する高磁場で、高効率で電磁縮管成形することができる。先ず、図８に示すように、平板状の被成形体素材１ａの片面に被成形体より高導電率のクラッド材２を積層し、図６に示す造管装置により、図８に示すように、クラッド材２が外面側になるように曲げ加工する。そして、得られた素管１ｂの突合せ端部を、前述の如くして、抵抗シーム溶接する。これにより、図９に示すように、素管１ｂの管外面にクラッド材の鋳バリ９が形成され、素管１ｂの管内面に被成形体の鋳バリ８が形成される。管外面の鋳バリ９は、前述の如く、造管工程において、スクレーパ２１により掻き取られる。一方、管内面の鋳バリ８は素管１ｂを所定の寸法に切断した後、その切断後の素管１ｄ内に棒状のスクレーパ２２を挿入して、掻き取る。これにより、第１実施形態と同様に、素管１ｄの外面に平滑部９ａが形成され、内面に平滑部８ａが形成される。この場合に、管外面の鋳バリ９の除去は、下層の被成形体が露出しないように、その掻き取り量を設定する必要がある。これにより、クラッド材２に対向する電磁成形コイル３からの電磁力により、クラッド材２に閉回路の誘導電流が生起される。
【００３３】
上述のように、大径管を得るために、本実施形態においては、抵抗シーム溶接により、突合せ端部を接合する。この大径管をアーク溶接により造管すると、電磁拡管又は電磁縮管時に、溶接熱影響部による軟化部で、割れが発生し、所望の加工率を得ることができない。本発明者等は、溶接熱影響部を極力小さくするために、レーザを使用して素管の突き合わせ部をアーク溶接したが、溶融金属（溶融凝固組織）による不連続部の影響を受け、接合部が低拡管率となる。この溶融金属の不連続部の影響を軽減するために、接合部が半溶融凝固となる摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）で突き合わせ端部を接合すると、ＦＳＷ工具のあたり部によって接合部が減肉し、電磁拡管時にこの減肉部で割れが発生してしまう。このように、電磁拡管に供される管は、不連続部があってはならず、又は不連続部があっても軽微であることが必要である。
【００３４】
これに対し、上述の抵抗溶接においては、溶融金属部が接合部の外方に押し出され、フォーミングロールによる突き合わせ端部の押圧力（スクイズ力）と、抵抗発熱の温度条件が適正であると、接合部に溶融凝固組織が残存しない。また、接合部を突き合わせる力（スクイズ力）により接合部は塑性流動し、鋳バリ８，９として肉厚の増加に寄与する。そして、この鋳バリ８，９をスクレーパにより掻き取ることにより、肉厚の不連続部を解消することができる。なお、電磁成形に利用される渦電流を効果的に発生させるためには、高導電率のクラッド材２に誘導電流の閉回路（最短距離で結ばれる）を形成することが必要である。クラッド材２の厚さが、被成形体１とあわせた全体の厚さの２０％以上、好ましくは３０％以上であれば、鋳バリ９を除去した後に、十分な厚さのクラッド材２を残存させることができ、誘導電流の閉回路を形成することができる。
【００３５】
次に、本発明の第３実施形態について、図１０乃至図１２を参照して説明する。上述の抵抗発熱溶接による造管は、シーム（つなぎ目）有りの造管方法としては、最適であるが、それでも、シームという非連続部は存在する。これに対し、本第３実施形態は、シーム（継ぎ目）を作らない電磁成形用素管の成形方法に関する。図１０は、本実施形態において使用するブランク材３０を示す平面図である。このブランク材３０は、被成形体の素材の上にクラッド材を積層した平板状をなし、その中央部が円形にくりぬかれ、外縁が円形のものである。このブランク材３０は、被成形体素材とクラッド材との積層体を打ち抜き加工するか、又は切り出し加工により作成することができる。このブランク材３０を図１１に示すように、下型３１及び上型３２を有するプレス成形装置に、クラッド材を上側にし、被成形体素材を下側にして設置し、上型３２を下降させることにより、プレス成形することによって、図１２（ａ）に示すように、被成形体３４の内面にクラッド材３３が積層され、縦断面が逆台形状をなし、側面がテーパ状をなして傾斜する素管が得られる。又は、積層体を被成形体素材を上側にし、クラッド材を下側にして、プレス成形装置に設置し、上型３２を下降させることにより積層体をプレス成形すると、図１２（ｄ）に示すように、被成形体３４の外面にクラッド材３３が積層され、縦断面が逆台形状をなし、側面がテーパ状をなして傾斜する素管が得られる。
【００３６】
そして、この図１２（ａ）に示す素管を、図１に示す電磁拡管装置により拡管すると、順次、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示すようにして、内面にクラッド材３３が積層された円筒状の被成形体３４が得られる。一方、図１２（ｄ）に示す素管を、図７に示す電磁縮管装置により縮管すると、順次、図１２（ｅ）、図１２（ｆ）に示すようにして、外面にクラッド材３３が積層された円筒状の被成形体３４が得られる。このようにして得られた被成形体は、押し出し材では得られない直径が２００ｍｍを超える大径の円筒状の電磁成形用の管として、好適である。
【００３７】
次に、本発明の第４実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３（ａ）は下型４３と上型４４とが上下に対向して設置されている成型装置を示す。この下型４３は、その型面が上に凸の形状を有し、上型４４は、その型面が上に凹の形状を有する。そして、下型４３には、凸部の肩の位置、即ち、凸部の側面から側面と上面との境界の隅部にかかる領域に、電磁成形コイル４５が設置されている。但し、図１３（ａ）、（ｂ）には、電磁成形コイル４５の断面が示されている。一方、上型４４の型面により形成されるキャビティは、被成形体を成形すべき形状を有する。
【００３８】
このように構成された電磁成形装置に、被成形体４１を上面側にし、この被成形体４１に積層された高導電率のクラッド材４２を下面側にして、被成形体４１を上型４４と下型４３との間に配置し、電磁成形コイル４５にパルス電流を通電すると、図１３（ｂ）に示すように、クラッド材４２に閉回路の誘導電流が生起し、磁気的反発力により、被成形体４１が上型４４のキャビティに押しつけられてその形状に成形される。
【００３９】
図１４（ａ）は、図１３（ａ）と逆に、上型４４がその型面が下に凸の形状を有し、下型４３がその型面が下に凹の形状を有する。電磁成形コイル４５は、下型４３の凹部の隅部、即ち、凹部の側面から、この側面と底面との境界にかかる領域に、設けられている。
【００４０】
このように構成された電磁成形装置に、被成形体４１を上面側にし、被成形体４１に積層された高導電率のクラッド材４２を下面側にして、被成形体４１を上型４４と下型４３との間に配置し、電磁成形コイル４５にパルス電流を通電すると、図１４（ｂ）に示すように、クラッド材４２には閉回路の誘導電流が生起して、磁気的反発力により、被成形体４１が上型４４のキャビティに押しつけられてその形状に成形される。
【００４１】
上記各実施形態において、いずれも、被成形体には高導電率のクラッド材が積層されている。この積層体の製造方法としては、ＪＩＳ４０００系等の被成形体と、ＪＩＳ１０００系のクラッド材との熱間圧延板を用意し、これらの熱間圧延板を重ねた状態で更に熱間圧延することにより、両者を熱間で圧着する方法がある。又は、被成形体及びクラッド材の鋳塊を切断して合わせ、熱間圧延により圧着する方法もある。又は、鋳造時に被成形体とクラッド材との合わせ材を製造し、これを熱間圧延する方法もある。これらの方法に更に、冷間圧延及び熱処理の工程を適宜組み合わせることができる。
【００４２】
このようにして、被成形体にクラッド材が積層された積層体は、高導電率のアルミニウム材（クラッド材）が被成形体に金属的に接合しているので、ドライバとしてのクラッド材と、被成形体との間に、隙間が生じることがない。このため、電磁力及びドライバの成形力が効率的にドライバと被成形体との積層体に印加される。
【００４３】
本発明においては、クラッド材に閉回路の誘導電流を生起させることが必要である。閉回路でない場合は、均一な成形力を付与できず、成形性が低下する。このため、高導電率のクラッド材に誘導電流が成形されるべき領域には、継ぎ目部がないようにすることが必要である。また、電磁成形コイルも閉回路の誘導電流を誘起させる形状のものを使用することが必要である。
【００４４】
なお、高導電率のクラッド材の導電率は、被成形体の導電率よりも高いことが必要であるが、好ましくは、５７乃至６３％ＩＡＣＳである。このような高導電率の材料としては、ＪＩＳ１０５０、１０６０等の１０００系アルミニウム材がある。
【００４５】
また、本発明の実施形態ではクラッド板材又はクラッド管材を使用したが、押出成形によるクラッド材を電磁成形用素材とすることも可能である。
【実施例】
【００４６】
次に、本発明の実施例について説明する。実施例１の被成形体として、Ｍｇ：５．５質量％、Ｃｕ：０．３質量％、Ｆｅ：０．０８質量％、Ｔｉ：０．０３質量％、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなるＪＩＳ５０００系アルミニウム材を使用した。この被成形体の導電率は３０％ＩＡＣＳである。ドライバとしてのクラッド材には、ＪＩＳ１０６０アルミニウム材を使用した。このクラッド材の導電率は６２％ＩＡＣＳである。これらの被成形体とクラッド材とをクラッド圧延により積層した。
【００４７】
同様に、実施例２の被成形体として、Ｚｎ：６．５質量％、Ｍｇ：０．８質量％、Ｃｕ：０．１５質量％、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなるＪＩＳ７０００系アルミニウム材を使用した。この被成形体の導電率は３０％ＩＡＣＳである。ドライバとして、ＪＩＳ１０６０アルミニウム材を使用し、このクラッド材を実施例１と同様のクラッド率で被成形体にクラッド圧延した。
【００４８】
また、比較例として、ＪＩＳ１０６０の代わりに、ＪＩＳ６０６３アルミニウム材（導電率５０％ＩＡＣＳ）を使用して同一寸法でクラッド材を作成した。比較例１は被成形体が実施例１と同様にＪＩＳ５０００系アルミニウム材、比較例２は被成形体が実施例２と同様にＪＩＳ７０００系アルミニウム材である。これらの実施例１，２，比較例１，２のクラッド材を丸めてシーム溶接により溶接し、内径２２０ｍｍの管を作成し、電磁成形コイルを挿入して電磁拡管成形を行った。電磁成形には、１４ｋＶのエネルギを投入した。被成形体の厚さはいずれも０．５ｍｍである。
【００４９】
図１５は横軸にドライバ（クラッド材）の厚さをとり、縦軸に拡管率（％）をとって、拡管率とドライバの厚さとの関係をプロットしたグラフ図である。図中、△で示す線は、実施例１であり、◆で示す線は実施例２である。×で示す線は、被成形体が実施例１と同一であるが、クラッド材がＪＩＳ６０６３の比較例１である。また、■で示す線は、被成形体が実施例２と同一であるが、クラッド材がＪＩＳ６０６３の比較例２である。この図１５に示すように、高導電率であるＪＳＩ１０６０アルミニウム材をクラッドした場合には、このクラッド材が高導電率かつ低強度であるので、被成形体を成形する能力が高い。ＪＩＳ５０００系材の引張強度は２８０ＭＰａ、ＪＩＳ７０００系材の引張強度は３８０ＭＰａであり、強度が高く成形しにくい材料であるが、ＪＳＩ１０６０アルミニウム材をクラッドした場合には、成形能力（拡管率）がＪＩＳ６０６３材をクラッドした場合に比して、１．５〜２倍になった。
【符号の説明】
【００５０】
１、３４、４１：被成形体
２、３３、４２：クラッド材
３，４５：電磁成形コイル
６，：型
８，９：鋳バリ
２１，２２：スクレーパ
３０：ブランク材
３１、４３：下型
３２、４４：上型
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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