３．空洞の製造 ローラ 3.1 予成形と液圧成形 予成形と液圧成形の工程を図2に示す．図は3セル空洞の場合を示している．まず，パイプが液圧成形の金型に入るように予成形を行う．図3に示すネッキング加工機を用いてアイリス部にくびれを成形する．ニオブパイプを回転させ，対向する2枚のローラをパイプに押し込むことにより，くびれを形成する．加工機の構成はスピニング加工機と同じである．ローラはパイプに連れ回りする．ローラとパイプの間に潤滑剤は用いていない．パイプをローラ近傍の左右両側でコレットチャックにより把持し，くびれを1か所ずつ成形する．1セル空洞の場合は2か所となる．くびれの間隔は165 mmで，両端を把持する部分を加えて，パイプ長さは450 mm必要である．3セル空洞の場合はパイプ長さは800 mmである．予成形終了後，ネッキングによる加工ひずみを減らすために，真空炉を使って750℃×3時間の焼鈍を行った． 図2 予成形と液圧成形の工程 ニオブパイプ 図3 ネッキング加工機とニオブパイプ 次に液圧成形でセル部分を成形した．液圧成形は図2に示したように2段階で実施する．最初に内径123 mmから160 mmまで膨らませる．外側に金型を配置して，パイプに内圧を加え，さらにパイプの両端を押込む．金型の外周は円筒形状であり，長いシリンダーの中に配置され長手方向に移動可能である．金型同志が密着するまで押し込み，内圧を25 MPaまで上げてしばらく保持し，パイプを金型に密着させる．その後，金型を外して再び焼鈍しを行う．次に金型を交換して同様に160 mmから205 mmまで膨らませる．パイプ長さは図に示したように短くなる．軸押込み力は油圧ピストンで発生させる．ここでは膨らむ様子を目視で確認しながら，内圧と軸押し込み力を手動で調整した．内圧を上げてから，軸押し込みをした．実際の負荷経路は記録していない．尚，流体として油を使用している．液圧成形の様子を図4に示す．成形が完了したニオブパイプを図5に示す．赤道部が最も伸びる部位であり，円周方向に62%伸びている．金型の合わせ面であり，多少の凹凸と面の荒れが認められた．同様の工程で3セル空洞の製造を行い成功した． その後，9セル空洞の成形にトライした．9セル空洞の場合は，パイプ長さは2000 mmである．2本のパイプを試したが失敗した．長尺のニオブパイプは非常に高価である．成形コストが下がっても，トータルコストが従来工法に比べてメリットが出せない状況であり，開発を中断した． 3.2 空洞への仕上げ 図5に示したパイプをアイリス部で切断し，左右に内径70 mmのビームパイプをEBWで接合した．ビームパイプはニオブの板材を巻いてEBWにより筒状にして製作した．端部にはニオブチタン製のフランジを取り付けた．完成した空洞を図6に示す．これまでに4台の空洞（Wah-Chang製パイプ，アルバック製パイプ，各2台）を製造した． 図4 液圧成形の様子 図5 液圧成形後のニオブパイプ - 11 -
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