鍛造：利点、特性、およびプロセスの包括的な分析
鍛造は、機械的製造と冶金の分野でのコアプラスチック製造技術です。その中心的な原則には、ハンマーやプレスなどの機器を使用して金属ビレットに外力を適用し、高温（熱い鍛造）または室温（コールドフォーミング）で塑性変形を起こし、形状、サイズ、および機械的特性の要件を満たすワークピースまたはブランクを取得することが含まれます。鋳造や切断などの処理方法と比較して、鍛造は「金属の内部構造を最適化し、コンポーネントの機械的特性の改善」によって特徴付けられ、ハイエンドの機器製造で広く使用されています。以下は、利点、特性、プロセスの3つの次元からの詳細な説明です。
I.鍛造のコア利点
外力を介して金属ビレットの内部構造と形状を変更することにより、鍛造利点は、機械的特性、材料利用、およびアプリケーションシナリオへの適応性に集中しています。
1.高い成分の信頼性を備えた金属の機械的特性が大幅に改善されました
最適化された内部構造：鍛造プロセス中に、金属ビレットの鋳造気孔率、ガス穴、収縮空洞などの欠陥が圧縮されます。穀物は洗練されており、ストレス方向に沿って「繊維流線」（金属流線）を形成し、鋳物と比較して、成分の張力強度、降伏強度、衝撃靭性などの重要な機械的特性を増加させます。
極端な労働条件への適応：鍛造成分は、優れた疲労抵抗と耐衝撃性を備えており、長期的な交互荷重、高圧、高温などの過酷な環境に耐えることができます。これらは、航空宇宙（エンジンタービンディスク）、鉄道輸送（ホイール車軸）、建設機械（クランクシャフト）などのハイエンド機器の「コア荷重含有コンポーネントの好ましいプロセス」です。
2。制御可能な生産コストを伴う高材料の利用
材料の廃棄物の削減：大量の過剰材料を除去することなく、「プラスチック変形」を通じて成分を偽造します。材料の利用率は70％から95％に達する可能性があります（精密ダイの鍛造は90％を超えています）。これは、切断処理のそれよりもはるかに高い（通常は30％から50％しかありません）。
後続の処理コストの削減：ダイの鍛造や精密鍛造などのプロセスにより、最終製品サイズに近い「ネット字型」ブランクが直接生成され、特に大量生産シナリオでのコスト管理に適したターニングや粉砕などのその後の切断プロセスのワークロードが大幅に削減されます。
3。幅広い材料の適応性と強力なプロセスの柔軟性
材料の互換性：炭素鋼、合金鋼、アルミニウム合金、チタン合金、銅合金などを含むほとんどすべての忘れた金属材料を処理できます。その中には、高強度合金鋼や超合金などの「処理材料材料」の性能最適化は、鍛造プロセスに依存しています。
製品の互換性：小さな精密部品（ギアブランクやボルトなど）から大きな頑丈なコンポーネント（10,000トンのハイドロタービンランナーや原子力発電圧力容器ヘッドなど）、および単純なシャフトから複雑な特別な形の部品（エアロエンジンブレードなど）まで、すべてがforgingを使用することができます。
4.コンポーネントの良好な寸法安定性と高品質の一貫性
鍛造中の金属ビレットの変形は、DIES（鍛造）または機器パラメーター（オープンダイ鍛造）によって厳密に制御されます。特に、Die Forgingの寸法耐性は、IT12からIT10で安定して制御でき、表面の粗さはRA6.3からRA12.5μmに達します。大量生産中、コンポーネントの機械的特性と寸法精度には小さな変動があり、品質の一貫性は鋳物のものよりも優れています。
ii。鍛造の主な特徴
鍛造の技術的特性は、「金属塑性変形 +外力荷重 +温度制御」のコアロジックによって決定されます。
1。「固体プラスチック変形」を中心にし、金属流量特性に依存します
鍛造の本質は、特定の温度で金属の「可塑性」を利用することです（外力の下で破壊することなく永久に変形する能力）。形状は、ビレット内の原子のスリップと穀物の再編成によって変更されます。プロセス全体が「液体から固体への位相変化を遂げないため、金属の固有のコンパクトさを保持します。
2。キーコントロールパラメーターとしての温度、「ホットフォーギング」、「コールドフォージング」、および「温かい鍛造」に分類されます
ホット鍛造：ビレットは「再結晶温度」（例えば、炭素鋼の場合は1000-1250℃、アルミニウム合金の場合は350-500）上に加熱されます。現時点では、金属は大きく複雑な成分を形成するのに適した、高可塑性と低い変形抵抗を持っていますが、その後酸化物スケールを除去する必要があります。
コールドフォーミング：ビレットは室温で偽造されています。金属は高い変形抵抗ですが、高精度（耐性IT9-IT7）と滑らかな表面（RA1.6-RA3.2μm）を持っています。小さな精密部品（ボルトやギアなど）に適した加熱または酸化物スケールの洗浄は必要ありません。
温かい鍛造：ビレットは、「室温と再結晶温度」の間で加熱されます（例：炭素鋼の場合は600-800℃）。ホットフォーゲンの低い変形抵抗とコールドフォーゲンの高精度を組み合わせており、近年開発された効率的なプロセスです。
3.外力荷重方法強力な機器依存性を備えたプロセスタイプを決定する
鍛造の外力荷重は特殊な機器に依存し、さまざまな荷重方法が異なるプロセスに対応しています。フォーミングハンマーは「衝撃負荷」（オープンダイの鍛造と小さなダイの鍛造に適しています）を介して急速な変形を達成します。プレスは、「静圧」を介して遅い負荷を適用します（大きなダイの鍛造と精密鍛造に適しています）。ロール鍛造マシンは、「ローリング変形」（スチールレールやシャフトなど）を通じて長いシャフト部品の形成を実現します。機器のトン数と精度は、鍛造の最大サイズと品質を直接決定します。
4.異方性の機械的特性を持つ完成製品の明白な「繊維流線」
鍛造によって形成された金属繊維の流れ線は、コンポーネントの形状に沿って分布しています（たとえば、クランクの形状のクランクシャフト曲げの線維流線）。フローライン方向に沿った成分の機械的特性（引張強度、衝撃抵抗）は、横方向の方向の方向よりもはるかに高い。この「異方性」は、鋳造よりも優れた鍛造の中心的な特性の1つであり、設計で考慮される重要な要因です。
iii。主要なプロセスリンクと鍛造の分類
鍛造プロセスは、主に4つのリンクを含む材料特性、製品要件、および機器機能に基づいて策定する必要があります。「ビレットの準備 - 加熱 - 変形 - その後の治療」。特定の分類は次のとおりです。
（i）コアプロセスリンク
1。予備準備：形成の基礎を築く
ビレットの選択と準備：完成品のサイズに応じて、丸い鋼や四角い鋼などのビレットを選択します。ビレットの重量誤差が5％以下であることを確認するために、のこぎり、せん断などでビレットをカットします（形成不足または材料廃棄物を避けるため）。コールドフォーミングビレットには（硬度を低下させ、可塑性を向上させるために）「スフェロイドアニーリング」が必要です。
暖房：熱い鍛造ビレットは、暖房炉（抵抗炉、ガス炉）の目標温度まで加熱する必要があります。過熱（粗粒）または燃焼（重度の表面酸化）を防ぐために、加熱速度（ビレットの亀裂を避けるため）と保持時間（均一な内部温度を確保するため）を厳密に制御します。
2。コアの変形：形状とパフォーマンスの制御の達成
鍛造形成：加熱されたビレットを鍛造ダイまたは鍛造装置に入れ、単一または複数の荷重を通じて変形を達成します - オープンダイの鍛造は、労働者の操作に依存して、アンビルのビレットを形成します（シングルピースの小さなバッチと大部分に適しています）。ダイの鍛造により、ビレットは上部および下部のダイの空洞を介して形成されます（中程度のバッチと複雑な部品に適しています）。精密鍛造には、近視の完成製品を直接取得するために、高精度のダイとプレスが必要です。
Demolding and Trimming：形成後、ダイの鍛造が取り出され、「フラッシュ」（変形中に空洞に溢れる過剰な金属）がトリミングダイを介して除去されます。 「リリースエージェントの潤滑」は、コールドフォーミングに必要です（ダイアウジュとビレットの傷を減らすため）。
3。その後の治療：パフォーマンスと精度の最適化
熱処理：正規化（穀物の洗練）、クエンチングと焼き戻し（強度と靭性の改善）、クエンチングテンパー（高硬度の取得）などの熱処理を実行して、ストレスと制御の機械的特性を排除する要件に応じて。
クリーニングと仕上げ：ショットピーニング（酸化物スケールの除去と表面の硬度の改善）、漬物（酸化物層の洗浄）などによって表面をきれいにします。最終的な寸法精度を確保するために、精密部品の研削や製粉などの後続の処理を実行します。
品質検査：外観検査（表面亀裂、フラッシュ残留物）、寸法測定（キャリパー、マイクロメートル）、非破壊検査（内部欠陥の超音波検査）、および機械的特性試験（引張、衝撃テスト）を通じて製品の資格を確保します。
（ii）特別な鍛造プロセス
粉末鍛造：金属粉末をビレットに押し込んでから焼いて鍛造します。粉末冶金と鍛造の利点を組み合わせます。これは、高強度と複雑な形状（ギアやベアリングスリーブなど）の小さな部分に適しています。
等温鍛造：一定の温度で形成され、チタン合金や超合金などの「反応が困難な材料」に適しています。変形抵抗を減らし、正確性を形成することができます（エアロエンジンタービンディスクなど）。
液体ダイの鍛造：液体金属がダイに注入され、すぐに加圧されます。アルミニウム合金とマグネシウム合金成分（自動車ホイールハブなど）に適した鋳造（複雑な形状）と鍛造（密な構造）の利点を組み合わせます。
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