爆発·衝撃によるものづくり

摘要

材料加工技術の一つに，爆薬が爆発する際に瞬間的に発生する高圧力9衝撃波を利用する爆発加工法がある．爆薬といえば，トンネルや鉱山，採石場において固い岩盤を広範囲にわたって破壊するために用いられ，場合によっては軍事的な目的として使用される物質である．この爆薬の破壊エネルギーをコントロールし，平和的かつ創造的な「ものづくり」に利用する研究は古くから行われており，1950年頃には金属板の成形や接合などの材料加工技術の開発に関して，日本や欧米諸国，ロシア，中国などが競い合い，実用化されている．現在，多方面にわたる研究が展開され，爆薬の爆発を利用する以外にも，大容量·高電圧のコンデンサを用いて瞬間的に発生させた大電流放電または高電磁力を利用する方法も行われている．表1に，代表的な爆発·衝撃を利用した加工法を示す．これらの技術の特徴は，爆薬や電磁力，放電，高圧ガスなどの様々なエネルギー源を用いて，非常に高圧力·高速度下で塑性変形が行われることである．爆発加工の場合，爆薬の燃焼反応速度は2000～8000m／s，爆発時の圧力は最大で約10GPaであり，金属材料の変形速度は数百m／sとなる．そのため，実験施設や計測装置などは高圧力に耐えうるあるいは高速度領域でも計測可能な装置が必要不可欠である．筆者らが所属する崇城大学衝撃先端技術研究センターでは，これらの加工法の一つである爆発加工が実施できる施設で，爆発および衝撃作用を利用したものづくりに関する研究を行 っている．本稿では筆者らがこの研究施設を利用し て行ってきた爆発加工と衝撃波を利用したものづく りの研究について紹介する．