金属鍛造は、数世紀にわたって強力で耐久性のある高品質のコンポーネントを生産するために使用される、最も古く、最も信頼性の高い金属加工方法の1つです。このプロセスは、航空宇宙、自動車、建設、防衛などの産業に部品を提供する現代の製造において依然として重要です。
金属製の鍛造プロセスには、圧縮力を加え、押したり、ローリングすることにより、圧縮力を塗布することにより、金属を形作ることが含まれます。この方法により、金属の構造的完全性が向上し、鋳造部品や機械加工された部品と比較して、ストレスや摩耗に対してより耐性があります。
この記事では、その歴史、さまざまな技術、必須機器、鍛造に最適な金属など、金属製の鍛造の基本を探ります。また、他の製造方法よりも鍛造が金属を強化する理由についても説明します。
金属鍛造は、 局所的な圧縮力を使用して金属が加熱され、形成される製造プロセスです。このプロセスは、さまざまな温度で実行でき、3つの主要なカテゴリにつながります。
熱い鍛造：金属は再結晶温度より上に加熱され、順応性が高まります。
温かい鍛造：温度が高温鍛造よりも低いが、室温よりも高い温度で実施され、形成性と強度のバランスを提供します。
コールドフォーミング：室温で実行され、最小限の材料廃棄物を備えたより強力でより正確な部品を生成します。
金属鍛造プロセスは、強度、靭性、疲労に対する耐性を含む優れた機械的特性を持つ成分をもたらします。これにより、偽造された金属部品が高性能アプリケーションに最適になります。
金属製の鍛造の歴史は、メソポタミア、エジプト、中国などの古代文明に見られる鍛造ツールと武器の証拠とともに、数千年前にさかのぼります。初期の鍛冶屋は、初歩的なハンマーとアンビルを使用して、金属を機能的なオブジェクトに形作りました。
産業革命は、金属製の鍛造プロセスに大きな進歩をもたらし、効率と精度を改善する蒸気駆動のハンマーと機械的プレスを導入しました。今日、モダンな鍛造技術には、コンピューター制御機械が組み込まれており、一貫性と高品質の生産を確保しています。
金属製の鍛造にはいくつかのタイプがあり、それぞれが特定のアプリケーションと材料特性に適しています。最も一般的な手法には以下が含まれます。
自由forgingとも呼ばれるオープンダイの鍛造には、完全に囲まれずに2つのフラットダイの間に金属を整形することが含まれます。この方法は、一般に、シャフト、シリンダー、リングなどの大きなコンポーネントに使用されます。
強く耐久性のある部分を生成します
大型およびカスタム型のコンポーネントに適しています
連続した粒子流量を可能にし、機械的特性を改善します
熟練したオペレーターが必要です
閉じたダイの鍛造と比較して精度が少ない
閉じたダイ、またはインプレッションダイの鍛造には、事前にカットされた形状を含む2つのダイの間に金属を配置することが含まれます。圧力がかかると、金属が空洞を満たし、最終的な形状を形成します。
正確で複雑な形状を生成します
廃棄物の減少、高材料の利用
制御された穀物構造による優れた機械的特性
より高いツールコスト
特定の形状とサイズに限定されています
ロール鍛造では、回転ロールを使用して金属を希望の形に形作ります。このプロセスは、一般的に車軸、ロッド、テーパーパーツの製造に使用されます。
大量生産に効率的です
穀物の構造と強度を改善します
最小限の材料廃棄物
細長い形に限定されています
特殊な機器が必要です
フォージは、金属鍛造で使用される暖房源です。伝統的な鍛造品は石炭またはガスを使用しますが、現代の産業用鍛造は、正確な温度制御のために誘導加熱に依存しています。
鍛造ハンマーは、衝撃力を適用して金属を形作ります。以下を含むさまざまなタイプで利用できます。
パワーハンマー：力の増加のために機械的に駆動されます
ドロップハンマー：重力を使用して、衝撃的な打撃を与えます
鍛造プレスは、衝撃ではなく連続圧力をかけ、均一な変形を生み出します。それらは、精密な形成のために閉じたダイの鍛造で使用されます。
動揺している鍛造機は、縦方向に圧縮することにより、金属片の直径を増加させます。この方法は、ボルトとファスナーの生産で一般的です。
リングローリングは、2つのローラー間に圧力をかけることにより、金属リングを拡張します。このプロセスは、ベアリング、フランジ、航空宇宙コンポーネントの製造に使用されます。
異なる金属は、金属製の鍛造プロセスに対して異なって反応します。鍛造のための最良の選択肢は次のとおりです。
| 金属 | 特性 | 共通アプリケーション |
|---|---|---|
| 鋼鉄 | 高強度、耐久性、靭性 | 自動車、航空宇宙、ツール |
| アルミニウム | 軽量、腐食耐性 | 航空宇宙、輸送 |
| チタン | 高強度と重量の比率、腐食耐性 | 医療、航空宇宙 |
| 銅 | 優れた導電率、順応性 | 電気部品、配管 |
| 真鍮 | 腐食耐性、美的魅力 | 装飾的なハードウェア、フィッティング |
これらの中で、鋼製の鍛造は、その優れた機械的特性と汎用性のために最も広く使用されています。
金属鍛造は、いくつかの重要なメカニズムを通じて強度を向上させます。
穀物の洗練：鍛造は、成分の形状に沿って穀物構造を整列させ、疲労抵抗を改善します。
作業硬化：圧縮力は、転位密度を上げることにより金属を強化します。
気孔率の低下：鋳造とは異なり、偽造は内部ボイドを排除し、より密度が高く、より耐久性のある材料を確保します。
方向強度：制御された粒流は、耐衝撃性と機械的性能を高めます。
これらの利点により、鍛造された金属部品は、要求の厳しい環境で鋳造部品や機械加工された部品よりも優れています。
金属製の鍛造は、 現代の製造において重要な役割を果たし続けている時間のテストプロセスです。制御された圧縮力を使用することにより、金属製の鍛造プロセスは、世界中の産業向けに耐久性のある高強度成分を作成します。
Open Die Forging、閉じたダイの鍛造、ロール鍛造などのさまざまな鍛造技術では、メーカーは特定のパフォーマンス要件を満たす部品を作成できます。鍛造機器と材料科学の進歩は、鍛造金属製品の効率と品質をさらに向上させます。
産業は引き続きより強く、より信頼性の高いコンポーネントを要求し続けるため、金属製の鍛造は、製造の未来を形作るための重要な技術のままです。
1.鋳造よりも金属鍛造の利点は何ですか？
金属鍛造は、鋳造と比較してより強力で耐久性のある部分を生成し、内部の欠陥や多孔性を持つ可能性があります。
2.どの産業が偽造された金属成分を使用していますか？
自動車、航空宇宙、建設、防衛、医療などの産業は、重要な要素の鍛造に依存しています。
3.ホットフォーゲンとコールドフォーミングの違いは何ですか？
熱い鍛造には、再結晶温度を上回る金属を加熱することが含まれ、形状が容易になります。コールド鍛造は室温で行われ、より強力でより正確な部品を生成します。
4.鍛造は金属特性をどのように改善しますか？
鍛造は、穀物構造を改良し、多孔性を減らし、方向性の強度を改善することにより、金属を強化し、ストレスや摩耗により耐性を高めます。
5。鍛造に最適な金属は何ですか？
スチールは、高強度、耐久性、汎用性のために鍛造に最も一般的に使用される金属ですが、アルミニウム、チタン、銅、および真鍮も特定の用途で広く使用されています。