Smithy Secrets：鍛造方法の紹介
最新の鍛造施設はどのように金属を鍛造部品に加工しますか？
鍛造とは何ですか？
鍛造は、ハンマー、プレス、または圧延による金属の成形を含む製造プロセスです。これらの圧縮力は、ハンマーまたはダイで伝達されます。鍛造は、多くの場合、実行される温度に応じて分類されます。冷間、温間、または熱間鍛造です。
さまざまな金属を鍛造できます。鍛造に使用される代表的な金属には、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼などがあります。アルミニウム、真ちゅう、銅などの非常に柔らかい金属も鍛造できます。鍛造工程では、廃棄物を最小限に抑えながら、優れた機械的特性を備えた部品を製造できます。基本的な考え方は、元の金属を希望の幾何学的形状に塑性変形させて、より高い耐疲労性と強度を与えることです。このプロセスは経済的に健全であり、部品を大量生産し、完成品で特定の機械的特性を実現することができます。
鍛造の歴史
鍛造は何千年もの間鍛冶屋によって実践されてきました。当初、青銅器時代には青銅と銅が最も一般的な鍛造金属でした。その後、温度と鉄の製錬プロセスを制御する能力が発見されると、鉄が主要な鍛造金属になりました。従来の製品には、台所用品、ハードウェア、手工具、および刃物が含まれます。産業革命により、鍛造はより効率的な大量生産プロセスになりました。それ以来、鍛造は、機器、ロボット工学、電子制御、および自動化の進歩とともに進化してきました。鍛造は現在、さまざまなサイズ、形状、材料、仕上げの高品質の金属部品を製造する最新の鍛造設備を備えた世界的な産業です。
鍛造方法
さまざまな機能と利点を持ついくつかの鍛造方法があります。より一般的に使用される鍛造方法には、ドロップ鍛造法とロール鍛造が含まれます。
ドロップ鍛造
ドロップ鍛造の名前は、ハンマーを金属に落とし、金型の形に成形するプロセスに由来しています。ダイとは、金属と接触する表面のことです。ドロップ鍛造には、オープンダイ鍛造とクローズドダイ鍛造の2種類があります。ダイは通常、形状が平らで、特殊な操作のために独特の形状の表面を持つものもあります。
オープンダイ鍛造（スミス鍛造）
オープンダイ鍛造は、スミス鍛造としても知られています。ハンマーが静止したアンビルの金属を叩いて変形させます。このタイプの鍛造では、金属がダイに完全に閉じ込められることはなく、ダイと接触している領域を除いて金属が流れることができます。希望する最終形状を実現するために金属を方向付けて配置するのは、オペレーターの責任です。フラットダイが使用され、特殊な操作のために特別な形状の表面を持つものもあります。オープンダイ鍛造は、単純な部品から大きな部品、およびカスタマイズされた金属部品に適しています。
オープンダイ鍛造の利点：
- より優れた耐疲労性と強度
- エラーや穴の可能性を減らします
- 微細構造を改善します
- 継続的な粒子の流れ
- 細かい粒度
クローズドダイ鍛造（印象ダイ）
クローズドダイ鍛造は、インプレッションダイ鍛造とも呼ばれます。金属はダイに入れられ、アンビルに取り付けられます。ハンマーを金属の上に落とし、金属を流してダイキャビティを満たします。ハンマーは、ミリ秒のスケールですばやく連続して金属と接触するようにタイミングが調整されます。余分な金属がダイキャビティから押し出され、フラッシュが発生します。フラッシュは他の材料よりも速く冷却され、ダイ内の金属よりも強くなります。鍛造後、フラッシュは取り外されます。
金属が最終段階に到達するために、金属はダイの一連のキャビティを通過します。
- エッジング印象（フラーリングまたはベンディングとも呼ばれます）
金属を粗い形に成形するために使用される第一印象。
- 虫歯の遮断
金属は、最終製品により近い形状に加工されています。金属は寛大な曲がりとフィレットで形作られています。
- 最終的な印象の空洞
金属を仕上げて希望の形に仕上げる最終段階。
クローズドダイ鍛造の利点：
- 最大25トンの部品を生産します
- 少量の仕上げしか必要としないニアネットシェイプを作成します
- 大量生産のための経済的
ロール鍛造
ロール鍛造は、円形またはフラットな棒材を変形させる2つの円筒形または半円筒形の水平ロールで構成されています。これは、その厚さを減らし、その長さを増やすために機能します。この加熱されたバーは、2つのロール（それぞれに1つまたは複数の形状の溝が含まれています）の間に挿入されて通過し、マシンを通過するときに徐々に形状が変化します。このプロセスは、目的の形状とサイズが達成されるまで続きます。
自動ロール鍛造の利点：
- 材料の無駄をほとんどまたはまったく発生させません
- 金属に好ましい結晶粒構造を作成します
- 金属の断面積を縮小します
- テーパーエンドを生成します
プレス鍛造
プレス鍛造では、ドロップハンマー鍛造で使用される衝撃の代わりに、ゆっくりとした連続的な圧力または力を使用します。ラムの移動が遅いということは、変形がより深くなることを意味し、金属の全体積が均一に影響を受けます。対照的に、ドロップハンマー鍛造では、変形は表面レベルでのみ発生することが多く、金属の内部は多少変形していません。プレス鍛造の圧縮速度を制御することで、内部ひずみも制御できます。
プレス鍛造の利点：
- 大量生産のための経済的
- 0.01〜0.02インチ以内の公差の精度が向上
- ダイのドラフトが少ないため、寸法精度が向上します
- ダイの速度、圧力、移動量は自動的に制御されます
- プロセスの自動化が可能です
- プレスの容量は500〜9000トンの範囲です
アプセット鍛造
アプセット鍛造は、金属の長さを圧縮することによって金属の直径を大きくする製造プロセスです。特殊な高速機械であるクランクプレスは、アプセット鍛造プロセスで使用されます。クランクプレスは通常、効率を改善し、あるステーションから次のステーションへの金属の迅速な交換を改善するために、水平面に設置されます。垂直クランクプレスまたは油圧プレスもオプションです。
動揺鍛造の利点：
- 最大4500パーツ/時の高い生産率
- 完全な自動化が可能です
- 鍛造ドラフトとフラッシュの排除
- 無駄をほとんどまたはまったく発生させません
自動熱間鍛造
自動熱間鍛造では、ミルレングスの棒鋼が室温で鍛造機の一端に挿入され、熱間鍛造製品が他端から出てきます。バーは、高出力の誘導コイルで60秒以内に2190〜2370°Fの範囲の温度に加熱されます。バーはローラーでスケール除去され、ブランクに共有されます。この時点で、金属は、高速冷間成形操作と組み合わせることができるいくつかの成形段階を通過します。通常、冷間成形作業は仕上げ段階に任されます。そうすることで、自動熱間鍛造の高速性を維持しながら、冷間加工のメリットを享受することができます。
自動熱間鍛造の利点：
- 高い出力レート
- 低コストの材料の受け入れ
- 機械の操作に必要な最小限の労力
- 材料の無駄をほとんどまたはまったく発生させません（従来の鍛造品に比べて材料を20〜30％節約できます）
精密鍛造（ネットシェイプまたはニアネットシェイプ鍛造）
精密鍛造は、最終的な機械加工をほとんどまたはまったく必要としません。これは、鍛造後の作業に伴うコストと無駄を最小限に抑えるために開発された鍛造方法です。材料とエネルギーの削減、および機械加工の削減により、コスト削減が達成されます。
等温鍛造
等温鍛造は、金属と金型を同じ温度に加熱する鍛造プロセスです。断熱加熱が使用されます。システムと外部環境の間で、物質の正味の移動や熱交換はありません。変化はすべて、高度に制御されたひずみ速度をもたらす内部変化によるものです。熱損失が少ないため、この鍛造プロセスには小型の機械を使用できます。
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