アルミニウム熱間鍛造と冷間鍛造

アルミニウム鍛造の基礎-熱間鍛造と冷間鍛造

アルミニウムとその合金は、鉄鋼に次いで生産量の多い非鉄金属である。アルミニウムは地殻中で8番目に重量の多い元素であり、他のすべての非鉄金属を合わせたよりも豊富である。その密度は鋼鉄の3分の1しかありません（アルミニウム合金は2.7g/cm³、鋼鉄は約7.85g/cm³）。この密度の低さにより、アルミニウム合金は軽量で、強度、剛性、疲労寿命に優れ、荷重を支える部材として理想的です。

アルミニウム合金は延性が高いため、複雑な設計や公差の小さい鍛造品に適している。アルミニウム鍛造品は、耐食性、熱伝導性、非磁性などの点で、鋼鍛造品よりも優れた特性を持っている。多くの面で鋼鍛造品より優れている。

アルミ鍛造品は、その特性から機械、航空、自動車、鉄道、船舶、建築、橋梁、化学、発電所など多くの用途に使用されている。アルミニウムは鋼鍛造品の代替が可能で、強度を高めながら機械製品の重量を60%だけ減らすことができます。このため、軽量かつ高強度であるアルミニウムは、航空、航空宇宙、防衛産業で広く使用されている。例えば、航空機の構造体には15%から50%のアルミニウム鍛造品が使われています。この記事では、アルミニウムの鍛造プロセスと、熱間鍛造、冷間鍛造、ドロップ鍛造などのアルミニウムの最も一般的な鍛造技術について説明します。

アルミニウム金属の鍛造性特性

鍛造性の面では、アルミニウム合金は炭素鋼や低合金構造用鋼とほぼ同じである。

高温における変形抵抗の変化

アルミニウム合金は、合金の種類によって広い範囲の変形抵抗（または流動応力）を示します。6000系の低・中強度アルミニウム合金は高温で変形しやすい。一方、高強度アルミニウム合金、特に 7000シリーズ・アルミニウム Al-Zn-Mg-Cu合金などは、高温での変形に対する抵抗性が高いことが報告されている。

例えば、硬質アルミニウム合金の500℃での鍛造強度限界が40MPaであるのに対し、6061アルミニウム合金の鍛造強度限界は20MPaである。つまり、後者の鍛造変形荷重は前者の約半分ということになる。

高温および室温での耐変形性

室温では、ほとんどの耐変形性アルミニウム合金は炭素鋼よりも変形抵抗が小さい。しかし、高温では、その変形抵抗能力は炭素鋼よりも低いか、類似しているか、あるいは優れているかもしれない。

温度に対する感受性

アルミニウム合金は温度変化に非常に敏感である。温度が下がると、変形に対する抵抗力が非常に高い割合で増加するからである。この硬度の増加は炭素鋼よりも大きい。炭素鋼や低合金構造用鋼の場合、温度が100℃下がると強度限界は1.一方、アルミニウム合金の強度は、50℃の温度低下で50%から300%上昇する。

アルミニウム部品の鍛造方法

アルミニウムは柔らかく低密度の合金で、他の金属と組み合わせて使用されることが多い。  銅、マグネシウム、スズ、亜鉛などの合金と組み合わせることで、成形性、硬度、強化能力が向上します。アルミニウム合金は鍛造が容易であるため、アルミニウム部品の85%は鍛造されています。

鍛造製品は2つの金属の特徴を併せ持つため、鋳造アルミニウム製品よりも比較的強度が高い。アルミニウムは溶解温度が低く、鍛造製品よりも安価です。鍛造用途に最も一般的に使用されるアルミニウム合金には、Al6061、6063、6082、7075があります。これらの合金は、耐食性と低密度が重要なエンジニアリング部品やシステムに使用されます。鍛造アルミニウム部品は、造船、自動車内装・外装部品、エンジン、航空宇宙、船舶のような過酷な条件に耐える能力が不可欠な役割を果たす他の製造工業製品など、様々な業界で幅広く使用されています。.

アルミニウム熱間鍛造

アルミニウムの熱間鍛造では、アルミニウム棒をのこぎりで切り、高温に加熱します。再結晶と呼ばれるこのプロセスは、アルミニウムの結晶粒構造を微細化し、鍛造部品の靭性、延性、降伏強度を向上させます。熱間鍛造は、材料のスクラップがほとんど発生しないため、材料の使用効率も高い。アルミニウム部品の熱間鍛造は、お客様の要求される設計やサイズに合わせて当社の工場で行うことができます。

アルミニウムCオールドフォージング

アルミニウム冷間鍛造は、アルミニウムが非常に延性が高く加工しやすいため、アルミニウム部品に特に適しています。この技術により、さらなる機械加工をほとんど必要としない高精度の部品が得られ、左右対称の製品を作るのに最も適しています。冷間鍛造は、ほとんどの場合、熱間鍛造よりも経済的である。冷間鍛造工程では、棒材を必要な形状に曲げ、金型で挟んで圧縮して最終形状を得る。しかし、アルミニウムは比較的柔らかいため、鍛造部品の硬度を高めるために熱処理を行うことが推奨されます。このような特性により、アルミニウム鍛造品は多くの産業や用途で不可欠なものとなっています。

この工程では、ダイの上部はハンマーに固定され、ダイの下部はアンビルに固定される。加熱されたアルミニウムのワークピースは、ダイスの下半分内のアンビル上に置かれます。その後、ワークピースがダイスキャビティを完全に占めるまで、均一な力でダイスキャビティ内に押し込まれます。この段階で、余分なアルミニウムはダイの両半分の間の開口部から排出されます。フラッシュと呼ばれるこの余分な材料は集められ、再び生産工程で利用されます。

アルミドロップ鍛造

落し鍛造とは、アルミのワークを金型で挟み、ハンマーで叩いて成形する鍛造方法で、アルミ部品の大量生産に適しています。落し鍛造に使われるアルミ合金は軽量なものが好まれ、6000系や7000系が最適です。鍛造後、フラッシュと呼ばれる余分な材料が切り落とされ、部品はさらに加工される。

アルミニウムは、落下鍛造のプロセスによって強化され、強靭化され、疲労特性が改善されることが知られている。この制御された変形プロセスは、高い精度と均一性を達成することを可能にし、複雑な形状の製造に使用できる安価で無駄のないプロセスとなっている。

アルミニウム合金の特徴は以下の通り：

アルミニウムのような金属は塑性と呼ばれる特性を持っている。アルミニウムはその能力を持ち、構造的安定性を維持します。アルミニウム合金の延性は、その加工性と型鍛造を行うことができる状況を定義します。

アルミニウム合金は鋼の50%の流動速度を示すが、金型表面の摩擦係数は3倍である。このため、鍛造作業中の接合性が高く、加工性が低く、延性が低い。

アルミニウムの鍛造方法：総合ガイド

アルミ鍛造とは、鍛造プレスやハンマーを用いてアルミを様々なデザイン形状にプレスする工程です。この工程は、防衛、自動車、航空宇宙などの産業用として、さまざまな試作品の設計パターンを再現するのに役立ちます。

ステップ1：準備

まず、アルミニウムビレットは適切に調達されなければならない。つまり、純度が高く、不純物がなく、使用目的に適した寸法のものでなければならない。

ステップ2：加熱

鍛造工程の前にビレットを適温に加熱する。このステップにより、アルミニウムは鋼鉄よりもしなやかになり、鋼鉄よりも加工しやすくなります。温度は合金の種類と最終製品の形状によって異なります。通常、アルミニウム合金は華氏700度から950度の温度で鍛造されますが、合金によっては華氏1100度まで必要とするものもあります。

ステップ3：アルミ鍛造

ビレットが必要な温度になると、鍛造の準備が整います。鍛造工場では、鍛造プレスやハンマーを使って大きな力でアルミニウムを成形します。鍛造工程には主に3つのステップがあります：

• アップセット：ビレットの一端に圧力をかけ、ビレットを細長くする。
• 延伸：ビレットを必要な長さと形状に引き伸ばす。
• 仕上げ：最終的な形状を再現し、部品の表面から不要な材料を取り除く。

ステップ4：冷却

鍛造されたアルミニウムは、その後、常温で徐々に冷却される。高い速度で焼入れを行うと、特に大型の鍛造品に亀裂や歪みが生じる可能性があります。

ステップ5：機械加工と表面仕上げ

この工程では、ドリルや切削工具などの工具を使用して、鍛造部品を所望の最終形状とサイズに成形する。この工程の最終段階は、材料の表面仕上げを向上させ、将来的に腐食しにくくするために、材料を研磨またはコーティングすることである。

アルミ鍛造は、力を加えて金属を成形する一般的なプロセスであり、小さな部品から大きな構造物まで、幅広い製品の製造に使用される。

アルミニウム鍛造に役立つヒント

アルミニウム鍛造を成功させるために、以下のヒントを考慮してください：

1. 正しいアルミニウム合金を選択する： 合金によって鍛造温度や特性が異なるため、製品に適した合金を選択する。
2. 温度を管理する： アルミニウムビレットを頻繁に観察し、特定の合金に適した温度内にあることを確認する。
3. 適切な機器を使用する： 鍛造プレスやハンマーは、必要な作業に適したトン数とストロークで使用する。
4. 熟練アルミニウム鍛造企業とのコラボレーション： アルミ鍛造が初めての方は、Sincere Techのような、以前からこのビジネスに携わっている会社に依頼することをお勧めします。適切な合金、温度、設備を選び、鍛造工程を通して指導してくれる。

鍛造アルミニウム部品の利点

鍛造アルミニウム部品には、次のような多くの利点があります：鍛造アルミニウム部品には、次のような多くの利点があります：

強さ

アルミニウム鍛造は、鋳造や機械加工で作られる部品よりも頑丈な部品を作ります。鍛造中に材料の結晶粒の流れが部品の形状に適合するため、材料の強度が増し、部品の寿命が延びます。鍛造アルミニウムは、部品が繰り返し衝撃荷重、繰り返し荷重、その他のストレスのかかる条件にさらされる用途でも好まれます。

コスト

アルミ鍛造は一般的に、リードタイム、材料費、その他の製造上の考慮事項の点で、より経済的です。アルミダイカストと比較すると、鍛造は金型費が比較的安く、生産率も高い。

機械的特性

金属成形はアルミニウム合金の微細構造を良い方向に変化させ、その機械的特性を向上させる。このプロセスにより、引張強さ、降伏強さ、靭性、疲労特性が向上します。

耐久性と信頼性

他のアルミニウム成形技術では、空隙やボイドを含む部品が製造されることがあり、性能が損なわれる可能性があります。鍛造では圧縮力を加えるため、これらの問題が解決され、鍛造製品の性能、強度、信頼性が向上します。

寸法精度

アルミニウムは、その再結晶温度まで加熱されるため、鍛造において収縮のない合金である。アルミニウムビレットはソリッド形状で加工されるため、最終製品は寸法精度が高い。

財産保持

鍛造プロセスは、アルミニウムの優れた特性を何ら変えることはありません。金属は曲げられ、ねじられ、変形させられますが、金属の優れた特性は何ら影響を受けません。

廃棄物削減

今日の製造業では、コスト削減のために廃棄物を最小限に抑えることが重視され、環境に悪影響を与えない技術への革新が進められています。アルミ鍛造では、開放型鍛造と閉塞型鍛造でフラッシュが発生し、サイクル完了後に簡単に利用し、リサイクルすることができます。そのため、廃棄物の発生は非常に少なく、無視できるほどです。アルミニウムは世界で最もリサイクルされている金属の一つであり、この特性は、持続可能な部品や過酷な環境を飾ることができる製品を必要とする用途に最適です。.

大量生産

アルミ鍛造は、金属加工の潔癖なアプローチであり、最小限のリードタイムで1000個もの複雑で詳細な特徴部品を作ることができる。この工程は通常、設計の変更から製品の完成までにかかる時間が短く、最短で2ヶ月を要します。アルミ鍛造は大量のアルミ製品を生産するプロセスですが、スクラップの発生は最小限に抑えられます。

要点

アルミニウム 鍛造 は、適応性が高く、さまざまな産業で最も効果的かつ広く使用されている製造方法の1つとなっています。このガイドに記載されている手順やヒントを遵守することで、アルミニウム鍛造が成功し、顧客の要求を満たす高品質の製品を生産することができます。適切なアルミニウム合金を選択し、温度を管理し、適切な工具を使用し、経験豊富な鍛造会社と協力することをお勧めします。したがって、正しい予熱、鍛造、冷却、仕上げ方法を使用することで、最高の品質と性能基準を満たすアルミニウム製品を製造することが可能です。

ホーム    ソリューション   サポート    リンク    採用情報    ブログ    サイトマップ

著作権 © 2011-2014 GC精密金型 版権所有