鍛造加工とは
鍛造加工は、金属の特性である塑性を利用した加工方法の一つです。金属材料を叩いて圧力を与え、目的の形に成形します。これは、金属材料を叩くと素材内部の気泡が埋まり、結晶が微細化します。そして、結晶の方向が整うため、金属材料の強度が上がります。
材料を成形する方法は、切削や鋳造加工がありますが、強度や生産性は、鍛造加工が優れています。ただし、切削は加工精度を上げられるため、鍛造した後に使われることがあります。
鍛造加工の使用用途
鍛造加工は、金属材料を叩くと強度が上がるため、強度がほしい製品で用いられます。身近なところでは「包丁」「ナイフ」などの刃物や「ペンチ」「くわ」などの工具や農具があります。他には、飛行機や自動車、機械の部品など、鍛錬加工にて製作されており、切削では出せない、強度が必須の部品製造に用いられています。
金型を使わずに成形する自由鍛造は、日本では古くから利用されており、刀鍛冶による日本刀の製作が有名です。
金型を使った型鍛造は、製作精度が高く、大量生産にむいています。しかし、金型の製作が初期費用として必要になります。
鍛造加工の原理
鍛造加工は、金属に圧力を加わえると、この圧力が違う方向へ逃げる性質を利用して、材料を成形します。また、粘り強さができて強度が上がります。「据えこみ」「鍛伸」「展伸」「押出」などの変形方法があります。鍛造の主な成形方法は、材料を自由に叩いて成形する自由鍛造と、金型を使って成形する型打ち鍛造があります。
- 自由鍛造
自由鍛造は、熱した材料を台の上で叩いて成形します。複雑な形状の製作や小ロット生産などを製作する場合に用いられます。以前は、ハンマーを使い、手で叩いていました。今では、機械ハンマーを使って叩くことがほとんどです。 - 型鍛造
金型を使い、材料を鍛造する方法です。複雑な形状や大量生産する場合に用いられます。型鍛造の中でも「密閉鍛造」「半密閉鍛造」「閉塞鍛造」などがあります。
鍛造加工は、材料の加工温度によっても加工方法が違います。「熱間鍛造」「冷間鍛造」「温感鍛造」「溶湯鍛造」があります。材料を熱すると、柔らかくなって、加工しやすくなります。
メリットは、材料の強度が増すことです。また、金型を使うことにより、製作精度や量産が可能になります。
デメリットは、鍛造加工する機械が大型になってしまうところです。他にも、金型や材料は、加える圧力によって破損しないように、素材の性質を考慮し、設計、製作をしなければいけません。