サステナビリティは、企業の流行語から真のエンジニアリングと調達の優先事項へと移りました。産業界がエネルギー消費量の削減、廃棄物の削減、二酸化炭素排出量の削減を求めるプレッシャーの高まりに直面する中、金属部品より厳しい監視の対象となっている。の冷間鍛造プロセス 加熱炉を必要とせず、室温またはそれに近い温度で金属を成形する - は、熱間鍛造や鋳造では実現できない魅力的な持続可能性プロファイルを提供します。エネルギー節約や材料効率から生産ライフサイクル全体にわたる二酸化炭素排出量の削減に至るまで、冷間鍛造は現代の工業メーカーの持続可能性目標とよく一致する環境上の利点をもたらします。この記事では、これらの利点を実際的な観点から検討します。
冷間鍛造はどのようにエネルギー消費を削減するのでしょうか?
どの段階でも炉加熱は不要
冷間鍛造の最大の直接的なエネルギー利点は、ブロックをまったく加熱する必要がないことです。熱間鍛造には金属を1,000度以上の温度にする必要があります。このプロセスでは大量の天然ガスまたは電力が使用され、印刷機に届く前に多くの熱が失われます。冷間鍛造のプロセスは室温で行われるため、製造中に炉のエネルギーは使用されません。大量のものを作る生産ラインを運営する企業にとって、この差は大きい。同じ数の部品について冷間鍛造プロセスと熱間鍛造プロセスを比較すると、エネルギー監査では、完成部品 1 キログラム当たりのエネルギー使用量が冷間鍛造の方がはるかに少ないことが常に示されます。
生産サイクルあたりのプレス効率の向上
冷間鍛造プロセスでは操作間の熱管理が必要ないため -、ビレットが温度に達するのを待つ必要がなく、搬送中の熱損失や温度監視も必要ありません - プレス サイクルをより連続的かつ効率的に実行できます。高速冷間鍛造プレスは、熱間鍛造装置では達成できない速度で部品を生産できます。これは、プレス自体が消費する電気エネルギー単位あたりの生産量が増加することを意味します。このサイクル効率により、加熱の排除による直接的なエネルギー節約がさらに強化され、冷間鍛造プロセスは世界で利用可能な最もエネルギー効率の高いオプションの 1 つとなります。-精密金属部品の製造.
冷間鍛造プロセスにおける材料効率
ニアネットシェイプ生産により原材料投入量が削減される-
冷間鍛造プロセスは本質的にニアネット シェイプの製造方法です。{0}金属は除去されるのではなく、金型内で移動されるため、完成したコンポーネントの形状は非常に少ない量で達成されます。冷間鍛造プロセス余分な材料。に比べ機械加工ビレットから-、重要な材料がチップとして切り取られます-。冷間鍛造プロセスでは、完成品の入力材料のより高い割合が使用されます。この購入-対-比率の向上は持続可能性に直接結びついています。つまり、生産される各部品の採掘、精製、輸送に必要な原材料の量が減り、サプライ チェーンの上流のあらゆる段階での環境負荷が軽減されます。
二次的な操作を最小限に抑える厳しい公差
冷間鍛造の場合、無視されがちなこの材料の利点の 1 つは、サイズの公差が厳しく、金型から直接表面が滑らかな部品を製造できることです。これにより、金属廃棄物が発生したり、切削液が必要になったり、余分なエネルギーを消費したりする多くの二次研削作業が削減または不要になります。冷間鍛造部品の重要な表面の仕上げを大幅に行うのではなく、軽い仕上げのみが必要な場合は、各最終部品の製造に使用される材料が大幅に少なくなります。-このような特徴があるため、冷間鍛造法、電子機器、ファスナー、自動車に使用される精密部品がどの程度持続可能であるかを測定することができます。
冷間鍛造は熱間鍛造と比較して無駄を最小限に抑えることができますか?
熱間鍛造よりバリやトリミングの無駄が少ない
フラッシュが大量に生成されます熱間鍛造。これは、製造中に金型の半分の間から絞り出される余分な材料であり、鍛造後に切り取る必要があります。このフラッシュは、加熱され、溶かされ、成形され、その後廃棄され、あらゆる段階でエネルギーを消費し、廃棄物が発生している様子を示しています。フラッシュはほとんどありません。冷間鍛造プロセス特に、閉じた-ダイと押出-ベースの設計で行われる場合に顕著です。ダイの形状により金属が正確に閉じ込められ、熱膨張が起こらないため、部品のサイズがより予測可能になり、トリムスクラップがさらに削減されます。バリが少ないということは、リサイクルするスクラップ金属が少なくなり、生産実行ごとの材料の合計無駄が少なくなるということを意味します。
クーラントと潤滑剤の無駄を削減
熱間鍛造作業では、金型潤滑剤、加熱されたビレットからのスケール（酸化鉄）、鍛造後の冷却に使用される焼入れ水などから大量の廃棄物が発生します。-冷間鍛造プロセスでは、潤滑剤も使用されます -、通常はリン酸塩コーティングと絞り配合物 - ですが、より制御され抑制された方法で使用されます。スケールの生成、急冷水、高温のダイススプレーはありません。-その結果、よりクリーンでシンプルな廃棄物の流れが実現し、管理が容易になり、処理や処分における環境への負担が軽減されます。これは、環境コンプライアンスの義務を軽減しようとしている製造業者にとって、持続可能性に関する実質的な利点となります。
冷間鍛造により二酸化炭素排出量の削減を実現
炉の稼働をなくすことによる直接的な排出削減
どの製造プロセスにも二酸化炭素排出量があり、それは使用するエネルギー量と密接に関係しています。冷間鍛造法は炉による加熱をまったく使用しないため、CO₂ を最も削減します。-炉の稼働を停止すると、全体的なエネルギーの使用量が減り、電力網への電力供給に依然として化石燃料が主に使用されている場所で製造される部品あたりのスコープ 1 およびスコープ 2 排出量の削減に直接つながります。同じコンポーネントプロジェクトの冷間鍛造と熱間鍛造のライフサイクル評価を比較すると、 の 冷間鍛造プロセス特に生産量が多い場合は、完成した金属 1 キログラムあたりの炭素強度が常に低くなります。
下流の排出を削減する軽量設計を実現
冷間鍛造プロセス - には、加工硬化や優れた寸法精度 - などの構造上の利点があるため、エンジニアは性能を損なうことなく軽量のコンポーネントを設計できます。で輸送用途、部品の軽量化により、車両の耐用年数全体にわたって燃料消費量と運転時の排出ガスが直接削減されます。より重い鋼相当品に代わる冷間鍛造アルミニウム製ファスナー、または最小限の重量に設計された冷間鍛造鋼製ブラケットは、製造段階での排出削減量に比べれば微々たるものである車両-レベルの CO₂ 削減に貢献します。-この下流の炭素の利点は、自動車 OEM とその Tier 1 サプライヤーが使用するライフサイクル評価フレームワークでますます認識されています。
結論
冷間鍛造プロセスは、明確で十分に文書化された一連の持続可能性の利点を提供します。つまり、炉エネルギー消費なし、ニアネットシェイプ材料効率、最小限の廃棄物発生、熱間鍛造や熱間鍛造と比較して明らかに低い二酸化炭素排出量などです。{{1}鋳造。これらの利点は理論上のものではありません -。これらは、実際の生産プログラム全体にわたるエネルギー監査、ライフサイクル評価、材料費の計算に現れます。より持続可能なサプライ チェーンを構築するメーカーや調達チームにとって、認定された経験豊富なサプライヤーから冷間鍛造コンポーネントを指定することは、利用可能な最も現実的なステップの 1 つです。-中国維隆世界の産業リーダーに誇りを持って提供します。
よくある質問
Q1: 冷間鍛造プロセスはあらゆる金属に適していますか?
A: 冷間鍛造は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮などの延性のある金属に最適です。より硬い合金やより脆い合金では、割れのない十分な成形性を得るために、冷間と熱間の間の温間鍛造 - - が必要になる場合があります。材料の選択は、部品の形状と必要な特性に基づいて鍛造サプライヤーに確認する必要があります。
Q2: 冷間鍛造は熱間鍛造と比べてどれくらいのエネルギーを節約できますか?
A: エネルギー節約量は部品や合金によって異なりますが、主にビレットの加熱が不要になるため、冷間鍛造では同等の熱間鍛造作業と比較して、完成部品 1 キログラムあたりのエネルギー消費が 30 ～ 50% 少ないことが研究で一貫して示されています。換気と冷却の要件の削減による施設レベルの節約が、この数字にさらに加わります。{3}
Q3: 冷間鍛造プロセスでは、後に熱処理が必要な部品が製造されますか?
A: 冷間鍛造部品の多くは、追加の熱処理を行わずに加工硬化した状態で使用されます。これ自体が持続可能性の利点です。{0}一部の用途では、延性を回復するために鍛造操作の間に応力除去や焼きなましを必要としますが、冷間鍛造部品の全体的な熱処理負担は通常、熱間鍛造部品よりも低くなります。
Q4: 冷間鍛造プロセスは循環経済の目標をどのようにサポートしますか?
A: スクラップの発生を最小限に抑え、スケールや熱汚染を排除し、リサイクルしやすいクリーンな金属廃棄物の流れを生成することにより、冷間鍛造プロセスは循環経済の原則とうまく調和します。プロセスの材料利用率が高いということは、完成部品ごとに消費される未使用の原材料の量が少ないことも意味します。
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あなたの組織がそのコストを削減したいと考えている場合、冷間鍛造プロセス部品の品質を損なうことなく二酸化炭素排出量を製造し、材料効率を向上させるため、冷間鍛造プロセスは真剣に検討する価値があります -中国維隆お手伝いする準備ができています。 2001 年に設立され、ISO 9001-2015 認証を取得した当社は、英国、米国、ドイツ、オーストラリアなどの顧客に精密冷間鍛造およびカスタマイズされた金属部品を供給しています。当社のエンジニアリング チームは、AutoCAD、Pro-Engineering、SolidWorks を使用して、お客様の図面やサンプルに基づいて作業を行います。よりスマートで環境に優しいサプライチェーンを一緒に構築しましょう。お問い合わせ：metal@welongpost.com
参考文献
1. K. ランゲ (編)。 （1985年）。金属成形のハンドブック。マグロウ-ヒル。
2. ASMインターナショナル。 (2005)。 ASM ハンドブック、ボリューム 14A: 金属加工 - バルク成形。 ASMインターナショナル。
3. グルーバー議員（2020）。現代製造の基礎: 材料、プロセス、およびシステム (第 6 版)。ワイリー。
4. 森和也、中野徹、真下良（2010）。潤滑剤消費量の削減による冷間鍛造プロセスの持続可能性の向上。 CIRP 年報 - 製造技術、59(1)、275–278。
5. Duflou、JR、Sutherland、JW、Dornfeld、D.、Herrmann、C.、Jeswiet、J.、Kara、S.、Hauschild、M.、および Kellens、K. (2012)。エネルギーと資源の効率的な製造に向けて: プロセスとシステムのアプローチ。 CIRP 年報 - 製造技術、61(2)、587–609。
6. カルパクジャン S.、シュミット SR (2014)。製造工学と技術 (第 7 版)。ピアソン。
