自由型鍛造工程これは、現代の製造において最も古く、最も信頼性の高い金属成形法の 1 つであり、-、大型で高信頼性のコンポーネントが交渉の余地のない業界では依然として不可欠です。-とは異なり密閉型鍛造、固定キャビティ内に金属を閉じ込めるオープン型鍛造は、平らなダイまたは単純な輪郭のダイの間で金属を成形し、ワークピースが自由に流れるようにします。製造パートナーを評価するエンジニアや調達専門家にとって、適切な OEM を選択するための技術プロセスと基準の両方を理解することは、何十年も信頼性の高いパフォーマンスを発揮するコンポーネントと、プレッシャーの下で十分に機能しないコンポーネントの違いを意味する可能性があります。
自由鍛造法とは何ですか?
プロセスとその産業上の役割の定義
金属の周囲を囲わない金型を使用する自由鍛造プロセスでは、熱い金属片がプレスされて成形されます。鍛冶屋またはプレスのオペレーターは、ハンマーで叩いたりプレスのストロークを繰り返したりして、ゆっくりと作品を動かしたり回転させたりして、成形します。この方法は、他の方法では作るのが難しい、またはコストがかかりすぎる大きなシャフト、シリンダー、リング、および独特の形状を作成するのに特に適しています。自由鍛造プロセスは、石油・ガス、発電、航空機、および大きな重量に耐える必要がある部品用の大型工具の製造などの業界でよく使用されています。
クローズドダイやその他の方法との違い
曲げることができるという点が、自由型鍛造と密閉型鍛造の違いです。自由鍛造は、-小型から中型の部品や、金型には大きすぎる部品を製造するための費用対効果の高い方法です。-これは、切り取って保持する特定のダイ穴がないためです。 -その代償として、寸法公差を厳密に設定するには、訓練を受けた作業員と正確なプレス制御が必要になります。しかし、自由型鍛造プロセスは、機械的品質が優れ、結晶粒構造がより研磨され、内部空洞がないため、ニアネット形状精度の必要性よりも部品の完全性の必要性が高い場合に最適です。-
自由鍛造における重要なステップと技術
加熱とビレットの準備
成功するすべての自由鍛造プロセスは、制御された加熱から始まります。-ビレットは、正確な温度均一性を維持するように設計されたガス加熱炉または電気炉を使用して、特定のステンレス鋼の約 850 度から炭素鋼および低合金鋼の 1,200 度以上まで、合金によって異なる適切な鍛造温度範囲 --に加熱されます。-。加熱が不均一であると、材料の流れが不均一になり、内部応力集中が生じ、完成したコンポーネントの完全性が損なわれる可能性があります。浸漬時間、炉の雰囲気、ビレットの断面などの要素はすべて、鍛造を開始する前に材料が確実に均一な目標温度に達するようにする上で重要な役割を果たします。-
増分整形と削減
段階的に曲がる様子が自由鍛造製法の特徴です。部品全体を 1 回のストロークで作成するのではなく、ユーザーまたは自動 CNC 鍛造プレスは制御されたステップで力を使用し、ヒットの合間にビレットを回転させたり移動させたりして、ワークピースの断面が均等に縮小されるようにします。-この方法により、表面だけでなくパーツ全体の粒子構造が改善されます。これにより、コアからスキンまで機械的特性が同じ部品が作成されます。材料を過度に加工することなく必要な粒度を得るために、減速比は慎重に管理されます。
材料の選択と鍛造品質への影響
炭素鋼および低合金鋼-
ほとんど商業用鍛造品自由型鍛造プロセスの主力である炭素鋼と低合金鋼で作られています。{0}流動挙動がよく知られており、幅広い温度で鍛造でき、熱処理に対する反応が予測可能なため、加工が容易です。シャフト、工具、重量構造部品には、AISI 4140、4340、1045 などのグレードが必要となることがよくあります。自由型鍛造プロセスは、これらの材料を組み合わせる良い方法であり、製造または鋳造されたオプションでは一致しない引張強度と摩耗品質を備えた鍛造品を作成します。
ステンレス鋼と高性能合金-
耐食性、高温性能、またはその両方が必要な場合、自由型鍛造プロセスの材料の選択は、ステンレス鋼、ニッケル基超合金、またはチタンに移行します。{0}これらの材料は、熱間加工範囲が狭く、表面酸化の影響を受けやすいため、より厳密な温度管理とより慎重な取り扱いが必要です。-しかし、開放型鍛造プロセスは、二相ステンレス鋼やステンレス鋼の圧力容器ヘッドなどのこれらのグレード - の大型コンポーネントを製造するための最も実用的な方法であることに変わりはありません。自由型鍛造工程インコネル - のタービン シャフトでは、法外に高価な密閉型または複数の溶接サブアセンブリが必要になります。
自由鍛造 OEM を選択する際に考慮すべき要素
技術力と設備の充実
自由鍛造プロセスの OEM を選択する際の最も基本的な基準は、メーカーの設備が必要なワークピースのサイズ、材質、複雑さに対応できるかどうかです。プレス能力、炉のサイズ、マニピュレーターと回転テーブルの可用性はすべて、鍛造工場が現実的に何を生産できるかを決定します。最新の CNC 制御鍛造プレスと統合された OEM を備えた OEM-自由型鍛造工程熱処理炉は、古い手動操作の装置に依存するものよりもはるかに優れた再現性とトレーサビリティを備えています。{0}}コミットする前に、必ず特定の合金およびサイズ範囲で実証された性能を確認してください。
品質システムと認証
製品の安全性が重要である場合、自由鍛造用に選択した OEM は、よく知られた品質管理システムを使用する必要があります。{{1}最低要件は ISO 9001:2015 認証です。ビジネスによっては、API、航空機の AS9100、圧力ツールの PED 安全性などの業界固有の認定も必要になる場合があります。{6}信頼できる OEM は、完全な材料追跡、書面によるプロセス記録を保持し、第三者が作業をチェックできるようにします。このようにして、与えられたすべての鍛造品を元のブロックおよびプロセス履歴と比較することができます。
結論
となると、過酷な産業用途向けに大きくて丈夫な金属部品を製造する、自由鍛造は依然として最良の方法の 1 つです。材料の選択から完成品の検査に至るまで、プロセスのすべてのステップが、最終的に製品がどれだけうまく機能するかに影響します。適切な金属を選択するのと同じくらい、適切な OEM を選択することが重要です。 OEM には、強力な品質システム、実証済みの技術スキル、および真の専門家のサポートが必要です。中国維隆は 2001 年から事業を開始しており、ISO 9001:2015 の承認を受けています。 20年以上販売し続けている精密-鍛造部品英国、米国、ドイツ、オーストラリア、その他の場所のバイヤーに。
よくある質問
Q1: 自由鍛造プロセスで最も一般的に使用される材料は何ですか?
A: 炭素鋼（AISI 4140 や 4340 など）、低合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル- ベースの超合金、チタンはすべて、自由鍛造プロセスを使用して日常的に加工されます。材料の選択は、アプリケーションの機械的、熱的、および腐食の要件によって異なります。
Q2: 自由鍛造プロセスは鋳造と比較して機械的特性をどのように向上させますか?
A: 自由鍛造プロセスは、金属の結晶粒構造を微細化し、コンポーネントの形状に合わせて連続的な結晶粒の流れを生成し、鋳物によく見られる多孔性や粗粒構造を排除します。これにより、引張強度、疲労耐性、衝撃靱性が大幅に向上します。
Q3: 自由鍛造ではどのようなサイズの部品を製造できますか?
A: 自由鍛造プロセスは、数キログラムの小さなビレットから数百トンを超える非常に大きな部品まで拡張可能です。これは、大型シャフト、圧力容器シェル、圧延リング、その他の大型工業部品を製造するための主要な方法です。
Q4: 自由鍛造 OEM ではどのような認証を探す必要がありますか?
A: 少なくとも、ISO 9001:2015 認証を探してください。業界によっては、石油およびガスのコンポーネントには API 認証、航空宇宙には AS9100、圧力機器には PED 準拠が必要な場合もあります。完全な材料トレーサビリティと第三者による検査機能も不可欠です。-
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参考文献
1. Altan, T.、Oh, SI、および Gegel, HL (1983)。金属成形の基礎と応用。米国金属協会。
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