アルミ鍛造ガイド: 種類, 材料, 利点, アプリケーション

2. アルミ鍛造とは?

鍛造 金属をプレスして成形する製造工程です。, ハンマーで叩く, またはローリング.

とは異なり 鋳造, 溶かした金属を型に流し込む作業です, または 機械加工, 形状を達成するために材料を除去します, 鍛造では、熱と圧力を使用して金属の構造を形成し、精製します。.

アルミ鍛造 特にアルミニウムを加熱して展性のある状態にするプロセスを指します。 (通常は 350 °C から 500 °C の間) 力を加えて必要な形状に成形します。.

このプロセスにより粒子構造が微細化されます, 金属の機械的特性を向上させる.

3. アルミ鍛造加工の種類

自由鍛造

自由鍛造, 自由鍛造とも呼ばれます, 多用途で広く使用されている金属加工プロセスです. 材料を完全に密閉しない金型を使用してアルミニウムを成形します。.

この過程で, アルミニウムのビレットが打ち抜かれています, ハンマーで叩かれた, 型の形状に合うまで叩きます.

素材が完全に閉じ込められていないため、, 完成したコンポーネントは通常、望ましい最終形状を達成するために二次加工を受けます。.

この方法は、ディスクなどの単純なコンポーネントの製造に最適です。, 袖, シリンダー, とシャフト.

自由鍛造の主な利点の 1 つは、繰り返しの衝撃によってアルミニウムの粒子構造を強化できることです。, 耐疲労性と全体的な強度を向上させます.

他の鍛造技術と同様に, 部品の性能を損なう可能性のあるボイドを効果的に排除します。.

自由鍛造において, ワークピースは横方向に自由に移動できます, 重量数トンの非常に大きなコンポーネントの作成が可能.

このプロセスは、短期間の生産やカスタム製品に適しています。, 多くの場合、さらなる処理の前にインゴットを成形するための予備ステップとして機能します.

さらに, 自由鍛造によりアルミニウムの被削性が向上, その結果、機械加工または鋳造製品に匹敵する耐摩耗性と機械的特性が向上したコンポーネントが得られます。.

クローズドダイ (印象型) 鍛造

密閉型鍛造は開放型鍛造によく似ています, しかし、重要な違いはダイの機能にあります.

密閉型鍛造において, ダイの半分がビレットまたはブランクを完全に包みます, より複雑な形状の製造が可能になる.

このプロセスは 1 つまたは複数の段階で発生します。, 最終製品の複雑さに応じて.

密閉型鍛造に使用されるアルミニウム合金は、その組成に応じた特定の温度で熱処理されます。.

密閉型鍛造時, ビレットまたはブランクをダイの上半分と下半分の間に配置します。, 下半分は金床の上に置かれ、上半分はハンマーに接続されています.

変形は慎重に制御され、粒子の流れが応力の方向と一致するように調整されます。, 材料の微細構造を改善します.

密閉型鍛造により優れた寸法精度を実現, 多くの場合、厳しい公差を達成するために二次加工の必要性が最小限に抑えられます。.

各鍛造製品は一貫した寸法を維持します, その結果、優れた機械的特性と構造的完全性を示すアルミニウム鍛造品が得られます。.

大量生産向けのコスト効率の高いソリューションとして, 密閉型鍛造は、追加の機械加工の必要性を減らし、生産速度を速めることで効率を高めます。.

他のアルミ製品と同様, 密閉型鍛造コンポーネントは高い重量対強度比を誇り、衝撃や疲労に対する耐性を備えた鍛造構造を備えています。.

このプロセスにより、空隙や多孔性も排除されます。, 滑らかで均一な表面が得られます.

冷間鍛造

冷間鍛造は、アルミニウム合金を複雑なデザインに成形するための非常に効果的な方法です. このプロセスにより、拡大縮小せずに複雑な形状を形成できます。,

より低い圧力を使用し、ワークピースと同じ温度に維持された金型を使用します.

アルミニウムの可塑性（室温で永久変形する能力）を利用することで、冷間鍛造により効率的かつ精密な製造が可能になります。.

切断方法とは異なります, 労働集約的であり、削りくずの形で廃棄物が発生する可能性があります, 冷間鍛造はより速く、無駄を出さない.

複雑な二次元デザインを作成できます, 穴などのフィーチャを含む, 面取り, ピン, ひれ, そしてステップ, すべてを 1 回の操作で.

冷間鍛造の基本原理は、アルミニウムのビレットを変形させることです。, バー, または再結晶点以下の温度にある他のワークピース, 通常は室温付近.

この経済的な技術により、仕上げが最小限で済み、完全に成形されたアルミニウム部品が得られます。.

縦型プレス, 手動でも自動でも, ワークピースに大きな力を加える, 上型と下型の間で目的の形状になるまで圧縮します。.

冷間鍛造は汎用性が高い, 幅広いアルミニウム部品の製造が可能,

オルタネーターを含む, 歯車, スターターモーター, オートバイの部品, 中空シャフト, バルブ, スイッチ, および防振要素.

熱間鍛造

熱間鍛造アルミニウムはその特性を大幅に向上させます, 鋼を上回る強度重量比を実現.

メーカーは、さまざまな表面仕上げを作成できる汎用性があるため、熱間鍛造を選択することがよくあります。, 滑らかな質感から凹凸のある質感まで, 冷間鍛造で得られる一般的な仕上げとは異なります.

このため、熱間鍛造アルミニウム部品はその費用対効果の高さからさまざまな業界で非常に人気があります。, 美的魅力, デザインの多様性.

熱間鍛造工程では, アルミニウムは再結晶温度まで加熱されます, 350℃から500℃の範囲です (662°F ～ 932°F).

加熱したら, アルミニウムのワークピースは、鍛造装置によって圧力下に置かれ、それを金型に叩き込みます。.

この技術により製品の強度が向上します, 耐久性, より細かい粒子サイズ.

軽量な品質, 高い強度重量比, 熱間鍛造アルミニウムの優れた熱伝導性と電気伝導性がその人気にさらに貢献しています。.

熱間鍛造では適切な温度と圧力を維持することが重要です.

変形中のひずみ硬化を防ぐために、プロセス全体を通じて高温が維持されます。.

鍛造金型は、ワークピースの温度と一致するか、わずかに低い温度になるまで加熱されます。, 一貫した熱分布を確保する.

アルミニウムのワークピースは、希望の形状になるまで繰り返しハンマーで叩いたり、打ち抜いたりします。, 加熱された金型により材料の流れが促進されます.

落とし鍛造

落下鍛造では、金型の 2 つの半分の間に加熱されたワークピースをハンマーで打ち込み、アルミニウム部品を成形します。, 大量生産に最適です.

上型はハンマーに取り付けられています, 下側の金型が金床の上に置かれている間、.

加熱されたアルミニウムを下型に配置します, 継続的な圧力により、材料が金型のキャビティを満たすまで圧縮されます。.

余分なアルミニウム, フラッシュと呼ばれる, ダイの隙間から絞り出され、リサイクルのために回収されます。.

アルミニウムは軽量であるため、落とし鍛造に最適です。, 特に合金を使用する 6000 そして 7000 シリーズ.

落とし鍛造工程後, フラッシュは外されています, 必要に応じてワークピースに追加の処理が行われる場合があります.

この方法だと強度が上がります, 靭性, アルミニウムの耐疲労性. 無駄を最小限に抑えながら、正確な寸法精度と均一性を保証します。.

さらに, ドロップ鍛造により、複雑で入り組んだ形状をコスト効率よく製造できます。.

転造リング鍛造

圧延リング鍛造は、ビレットまたはシリンダーから継ぎ目のないリングを作成するための特殊なプロセスです。.

ビレットを据え込むことから始まります, 希望のリング寸法を達成するために、直径を増加させながら高さを減少させます。.

この技術はオープンダイ法を採用しています。, 延性を高めるためにビレットを再結晶温度以上に加熱する.

番狂わせの段階で, ビレットの長さに沿って水平圧力がかかります, それを拡大させる原因となる. 材料を加熱すると柔らかくなります, 金属の結晶粒構造を変化させて加工性を向上させる.

リングを形成するには, 中央の穴はパンチングまたはシャーリングによって作成されます, マンドレルにフィットするドーナツ型のピースが得られます.

このマンドレル, またはサドル, 鍛造圧力に耐えられるほど頑丈でなければなりません.

転造リング鍛造では, ワークピースは再結晶点以下の柔軟な温度まで加熱されます.

ワークが回転すると, ドライブローラーに押し付けられます, 最終仕様に合わせて内径と外径を調整します.

マンドレルがドーナツの内側を押し付けます, 壁を圧縮して厚さを減らす.

アルミニウムの靱性, 抗張力, 耐疲労性が高いため、転造リング鍛造に最適です。.

さらに, 鍛造アルミニウムは、滑らかで見た目にも美しい優れた表面仕上げを提供します。.

アルミニウム圧延リング鍛造品の用途にはジェットエンジンが含まれます, タービン, 風車, 製紙工場, ヘリコプターのギアボックス, 危険な環境向けに設計されたツール.

4. 鍛造用の主要なアルミニウム合金

さまざまなアルミニウム合金が、特定の用途に合わせた独自の特性と利点を提供します:

• 6061 アルミニウム合金: 多用途性で知られています, この合金は優れた耐食性により広く使用されています, 良好な溶接性,
  そして高い強度. 航空宇宙産業や建設産業の構造コンポーネントに最適です.
• 6063 アルミニウム合金: 建築用アルミニウムと呼ばれることが多い, この合金は、滑らかな表面仕上げと押し出しの容易さで人気があります。, 建築用途や装飾構造に最適です。.
• 6082 アルミニウム合金: この合金は高強度と優れた機械加工性を提供します, さまざまな構造用途に適しています, 特に運輸部門では.
• 7075 アルミニウム合金: 入手可能なアルミニウム合金の中で最も強いものの 1 つとして認められています, 7075 優れた強度対重量比と応力腐食割れに対する耐性により、航空宇宙用途で広く使用されています。.
  その気質の等級, T6 や T651 など, その性能をさらに高める.
• 2014 アルミニウム合金: この合金は高い強度対重量比を提供し、特に頑丈な用途で高く評価されています。, 航空宇宙および軍事分野を含む.

5. アルミ鍛造のメリット

アルミニウム鍛造の利点により、さまざまな業界で選ばれています。:

• 表面仕上げ: 鍛造部品は滑らかな表面や凹凸のある表面を実現できます, 希望の仕上がりに応じて, 美観と機能性の両方を向上させる.
• 設計の柔軟性: 鍛造により、複雑な形状や形状の作成が可能になります。, 他の方法では実現が難しい複雑なデザインに対応する.
• 高い強度重量比: アルミニウム鍛造は軽量でありながら強度のある部品を製造します, 重量を最小限に抑えることが重要な用途に最適です。,
  航空宇宙産業や自動車産業など.
• 強化された機械的特性: 鍛造により金属の結晶粒構造が微細化されます, 靱性の向上につながります, 疲労耐性, そして全体的なパフォーマンス.
• 耐食性: アルミニウム本来の耐腐食性により、鍛造アルミニウム部品は耐久性があり長持ちします。, 特に過酷な環境では.
• コスト効率: 鍛造の初期工具コストは高額になる可能性がありますが、, 大規模な生産では、ユニットあたりの全体的なコストが大幅に削減されます。, 大量生産で経済的になる.
• 耐久性と信頼性: 鍛造アルミニウムコンポーネントは、その強度と耐摩耗性で知られています。, 長期間にわたって確実にパフォーマンスを発揮することを保証する.
• 寸法精度: 精密鍛造により、材料の無駄を最小限に抑えながら厳しい仕様を満たす部品が得られます。, 生産コストの削減.
• 大量生産: 鍛造は大量生産に適しています, 大量の部品バッチにわたって一貫した品質を確保.

6. アルミ鍛造の用途

アルミ鍛造はさまざまな産業で重要な役割を果たしています, 強度が必要な用途に, 軽量特性, そして耐久性:

• 航空宇宙: 航空機の構造物に使用される, 着陸装置, およびエンジンコンポーネント, 鍛造アルミニウム部品は全体的なパフォーマンスと安全性に大きく貢献します.
• 自動車: サスペンションシステムなどのコンポーネント, 車輪, およびシャーシ部品は鍛造アルミニウムの強度と軽量特性の恩恵を受けています。, 燃費とハンドリングの向上.
• 産業機器: 鍛造アルミニウムは重機部品に使用されています, ツール, そして備品, 要求の厳しい環境でも寿命と信頼性を確保.
• 工事: 鍛造アルミニウムの耐食性と美的魅力を活用した建築用途, フレームを構築するのに人気がある, 梁, と装飾的な要素.
• 医療機器: 鍛造アルミニウムは軽量で耐久性に優れているため、高性能が要求される手術器具やその他の医療機器に適しています。.
• 消費者向け製品: 鍛造アルミニウムはスポーツ用品でよく見られます, 自転車, そして家庭用電化製品, 強度と軽量性が重要な場合.

7. 鍛造アルミニウムとの比較. 鋳造アルミニウム

鍛造アルミニウムと鋳造アルミニウムの違いを理解することは、適切な製造プロセスを選択するために重要です。:

• 鍛造アルミニウム: 優れた機械的特性で知られています, 鍛造アルミニウムは鋳造アルミニウムと比較して高い強度と軽量性を発揮します。.
  特に高応力のアプリケーションに最適です, 航空宇宙産業や自動車産業など.
• 鋳造アルミニウム: この方法では、より複雑な形状やデザインが可能になりますが、多くの場合、鍛造アルミニウムと比較して強度と耐久性が低くなります。.
  鋳造アルミニウムは、複雑な形状が必要だが高強度が重要ではない用途に適しています。.

鍛造アルミニウムと鋳造アルミニウムのどちらを選択するかは、最終的にはコストなどの特定の要因によって決まります。, パフォーマンスのニーズ, 設計の複雑さ.

強度が最優先される場合は、鍛造が好ましい選択肢です, 鋳造は非常に詳細な形状に最適です.

8. アルミ鍛造の課題

• 初期工具コストが高い: 特に閉型鍛造用, 金型や金型のコストが高額になる可能性がある.
  しかし, これらの初期投資は、多くの場合、効率の向上と無駄の削減を通じて長期的には報われます。.
• 温度制御: 亀裂や過剰な結晶粒の成長などの欠陥を回避するには、正確な温度制御が重要です。.
  現代のテクノロジー, 高度なセンサーや制御システムなど, 最適な状態を維持するのに役立ちます.
• 材料特性: アルミニウムは熱伝導率が高いため、最適な状態を維持するには鍛造プロセス中の熱を慎重に制御する必要があります。.
  最良の結果を確実に得るには、適切な予熱と冷却技術が不可欠です.

9. 結論

アルミニウム鍛造は多用途で堅牢な製造プロセスであり、多くの利点があります。, 高い強度も含めて, 軽量, 優れた機械的特性.

鍛造の種類を理解することで, 主要合金, そしてそれぞれの固有の利点, メーカーは、特定のアプリケーションのニーズを満たすために情報に基づいた意思決定を行うことができます.

航空宇宙から消費財まで, 鍛造アルミニウムコンポーネントは、その高性能と信頼性で高く評価されています。.

技術の進歩により鍛造プロセスは向上し続けています。, アルミニウム鍛造は、高品質を生産するための重要な方法であり続ける構えです, 将来的にはコスト効率の高い部品.

よくある質問

Q: 他の成形プロセスと比較したアルミニウム鍛造の利点は何ですか?

あ: 鍛造アルミニウム部品により高強度を実現, 優れた機械的特性, 鋳造部品や機械加工部品と比較して耐食性が向上します。.

Q: アルミニウム鍛造が製品の耐久性をどのように向上させるか?

あ: 鍛造プロセスにより金属の粒子構造が微細化されます, その結果、部品がより頑丈になる, より耐摩耗性が高い, 時間が経っても疲労しにくい.

Q: 自由型鍛造と密閉型鍛造の主な違いは何ですか?

あ: 自由型鍛造では、ワークを完全に囲わない単純な金型を使用します。, 大量生産が可能になる, 重い部品とカスタム形状.

対照的に, 閉塞型鍛造では、ワークを完全に内包する金型を使用します。, 複合体の作成を可能にする, 高精度部品.

Q: 航空宇宙用途に最適なアルミニウム合金はどれですか?

あ: 7075 アルミニウム合金は、その卓越した強度重量比と応力腐食割れに対する耐性により、航空宇宙用途で非常に好まれています。.

Q: 鍛造アルミニウムは極低温用途で使用できますか?

あ: 一部のアルミニウム合金ではありますが、, 7075-T6など, 靭性が低いため、極低温用途には適さない可能性があります, 7075-T73 のような他の気質の方が適切かもしれません.

しかし, 材料が極低温環境の特定の要件を満たしていることを確認するには、慎重な検討とテストが必要です。.