冷間成形マシン：常温でワイヤーを成形する仕組み

冷間成形マシンとは？

冷間成形マシン（コールドロール成形マシンとも呼ばれる）は、常温で高圧力をかけてコイルワイヤーを冷間鍛造・変形させるために設計されています。コイルワイヤーは所望の長さに切断され、工具エリアに搬送され、一連のダイスを順次通過します。冷間成形マシンは、冷間鍛造マシンや冷間鍛造プレスとも呼ばれます。

成形・変形可能な材料は、直径と長さが多様です。一般的な冷間成形マシンの材料長さ能力は2mmから30cm以上、コイルワイヤーの直径は0.2cmから5cmの範囲で対応可能です。多様な工具とダイスを使用して金属の形状を成形でき、ピアッシングやトリミングによって比較的少量の材料のみをせん断することも選択できます。

冷間成形マシンの仕組み

ワークピースが適切に位置決めされると、冷間成形マシンは上部成形ダイス、下部ダイス、または成形プレートを押し出し、高圧力で金属片に作用させます。その後、金属材料が圧縮されて一次形状が作られ、一連のツールを通じて後続の成形が完了し、冷間成形マシンから取り出された後も加工形状を保持します。

冷間成形プロセス中、金属材料は弾性限界まで強制されますが、引張強度を超えることはありません。超えると金属が破断するためです。冷間成形マシンは通常水平型で、プロセス全体が常温で行われます。これが温間/熱間成形プロセスとの最も明確な違いです。

絞り込み、曲げ、引き抜き、せん断など、冷間成形マシンで使用できるさまざまな成形技術は、熱間加工マシンで行うよりも容易かつコスト効率に優れています。

フィーダーとコンベアの種類も多様で、用途と金属の種類によって選択されます。冷間成形マシンは多くの業界で人気があり、自動車部品や機械部品の生産に広く応用されています。

なぜ冷間成形を選ぶのか？

冷間成形は、より良い表面仕上げ、より優れた寸法管理、加熱の不要とクリーンなプロセスによるコスト削減により、最も広く使用されている成形方法です。形状加工を目的とする他の切削プロセスとは異なり、冷間成形プロセスでは切りくずが発生しません。

定義上、冷間成形とは、材料を連続的に加熱せず、高温で作業せず、初期スラグの加熱も不要な状態で材料をプレス成形することです。ここでいう「冷間」と「加熱なし」には、金属の延性を高め硬度を緩和する熱処理である焼鈍プロセスは含まれません。焼鈍は冷間成形の中間段階で主に行われます。

温間/熱間加工と比較して、冷間成形は寸法精度が優れています。また、冷間成形マシンではスケールと切りくずが発生しないため、汚染を排除または最小限に抑えられます。切りくずがないことは、ニアネットシェイプ工具により廃棄物を削減することにもつながります。原材料の節約は、特に冷間成形部品を大量生産する場合や、金、ニッケル、銅、タンタル、パラジウムなどの比較的高価な金属を加工する場合に大きな利点となります。

原材料の重量は通常最大22kgに制限されます。一般的な冷間成形マシンでは、材料重量は5kg未満です。冷間成形に適した金属には、合金鋼、炭素鋼、アルミニウム、真鍮、銅、鉛、ニッケル鋼、青銅、貴金属などがあります。

冷間成形マシンのもう一つの利点は、プロセスが材料を節約するだけでなく、作業時間を大幅に短縮できることです。冷間成形の生産サイクルは、特に多工程生産でははるかに高速です。この特徴と前述のメリットすべてが、冷間成形マシンを人気の成形装置にしています。

冷間成形マシンのデメリット

冷間成形には多くのメリットがありますが、プラスチックの流動特性のため、プラスチック製品の成形にはあまり適していません。オペレーターは成形技術を実行するためにより高い圧力を必要とする可能性があります。より硬いダイスとより重いマシンが必要となるため、冷間成形マシンは比較的単純な形状の大量生産にのみ適しています。オペレーターがカスタマイズされたプロファイルを生産する必要がある場合、他の加工方法と比較して達成可能な成形レベルは限定されます。

冷間成形のもう一つの欠点は、ワークピースが加工されてマシンから取り出された後に発生する弾性的なスプリングバックです。延性の低い金属は冷間金属変形にあまり適していません。