鍛造の分類と発展傾向 鍛造は次のような方法で分類できます。 1) 鍛造に使用する工具や金型の配置による分類。 2) 鍛造成形温度による分類。 3) 型鍛造工具とワークの相対運動による分類。 1
鍛造の分類 鍛造は、使用する工具と金型の配置に応じて次のカテゴリに分類できます。表1-1-1を参照してください。
型鍛造は成形温度に応じて次のカテゴリに分類できます。表 1-1-2 を参照してください。
型鍛造は工具とワークピースの相対的な動きによって分類されます。表 1 -1-3 を参照してください。
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鍛造の開発動向 1. 省力化成形プロセスの開発 鍛造の利点は、鍛造品の内部が緻密で組織が比較的均一で、鋳物や溶接部品に比べて性能が高いことですが、欠点は、変形力が大きくなります。長年にわたり、人々は省力化された鍛造プロセスと省力化された工具の設計を模索してきました。変形力 F を決定する主な要因と労力を節約する方法は、次の式からわかります。 F=KReLA ここで、K は拘束係数としても知られる応力状態係数です。反対の符号のストレス状態の場合、K < 1。三軸圧縮応力状態の場合、K > 1、K=6 以上に達する可能性があります。 ReL は流動応力であり、特定の条件下で材料が塑性変形に抵抗する能力を特徴づけ、変形した材料の組成、構造、変形温度、変形度、変形速度などに依存します。 A は、ワークピースとダイの間の接触領域の主力の方向への投影です。上記の分析から、労力を節約するには主に 3 つの方法があることがわかります。 (1) 拘束係数 K を小さくする。実際、製造現場では、変形力を軽減するために転用方法がよく使用されます。例えば、ギアの精密鍛造にはリング状のブランクがよく使われます。鍛造中、金属は歯の形状の外側に充填されます。同時に、金属の一部が内側に流れるため、図{{10}}に示すように、圧縮中にソリッドブランクの中央にあるピーク応力が回避され、変形力が減少します。円筒部品を後方押し出す場合、ワークピースの中央にストレージ ロッドを追加してストレージ ロッドを部分的に押し出し (図 1-1-2 を参照)、その後削除します。このようにして、変形力を大幅に軽減することができます。図1-1-3は、ストレージロッドを使用した場合と使用しない場合の圧縮時の変形力分布の比較を示しています。 (2) 流動応力を軽減します。このカテゴリーに属する成形法としては、超塑性成形や液状型鍛造（半固体成形や近融点成形）などが挙げられる。前者は歪み速度の低い成形法であり、後者は極めて高温での成形法である。 (3) 接触面積を小さくする。 2. 精密成形技術の開発。近年ではネットシェイプ鍛造という言葉もあり、鍛造品の加工は行われなくなりました。現在、精密鍛造品の公差は0.01～0.05mmの範囲内で管理可能です。ドイツは、自動車トランスミッション用のクロスシャフト（図1-1-4を参照）および内外アークギア（図1-1-5を参照）のネットシェイプ鍛造を達成しました。 「ネットシェイプ」を完全に実現することが難しい場合があり、これに対応する用語として「ニアネットシェイプ」があることから、「ニアネットシェイプ成形」、ニアネットシェイプ鍛造（ニアネットシェイプ鍛造）などがある。言うまでもなく、精密な成形を実現するには金型に厳しい要件があります。図1-1-6は、アークギア押出の金型装置と製品部品の図です。この装置の特徴は、 1) パンチの球面が自立しており、横力を回避します。 2) 下型には上下型の同心度を確保するための調整装置が付いています。 3) 下型には油圧式のクランプ装置が装備されており、センタリングクランプを維持します。成形は、外歯付きカップ形ビレットの温間予備成形と、その後の冷間仕上げ成形の 2 つのステップに分かれています (図 1-1-7 を参照)。有限要素解析により、プリフォームの歯形状のみが台形であることが最も適していることがわかります。押し出し棒材の歯形は加工せず、歯車として切削するだけです。 3. 複合プロセスを使用します。鍛造用ビレットは、粉末焼結部品であってもよいし、射出成形により製造されたビレットであってもよい。図1-1-8は、射出成形によって形成されたビレットの鍛造を示しています。
近年では、省エネルギーと比較的高精度で高性能なワークを得るために、鋳造と鍛造を組み合わせた半固体成形が行われています。さらに、半固体成形は、低繊維複合材料や粒子強化複合材料を成形するのに適した方法でもあります。大型リング部品の精密曲げ加工と精密溶接加工。直径 8 メートルを超える大きなフランジ部品の輸送は困難であるため、Wang Zhongren らは、大きなリング部品の精密曲げおよび精密溶接プロセスを開発しました。その最大の利点は、縦型旋盤加工の使用を回避できることです。この方法の主要なプロセスを図1-1-9に示します。 図aは鍛造角ビレットであり、その長さは各セクターの長さより大きくなければならず、両端のヘッドの加工量は確保されている必要があります。図bは、ガントリープレーナーによって加工された特殊な形状の断面図であり、シリンダーに接続されたシール溝と溶接溝が含まれています。図cは精密曲げです。図dは、アーク長に従って正確に加工された、エンドヘッドと突合せヘッドとの間の突合せ溶接のための溶接溝である。図 e はリングに組み立てられます。図fはフランジとシリンダーの溶接であり、フランジ付きシリンダーに溶接した後、建設現場で簡易工作機械を使用してシール面を精密加工します。
図 1-1-10 は、大型フランジの精密曲げの写真です。実際の曲げ加工では断面が変化することを考慮し、数値シミュレーション手法を用いて予測し、その予測結果に応じて断面形状を補正し、平面上で保証すべき加工寸法を決定することができます。 。曲げ部の寸法変化の有限要素数値シミュレーション結果を図1-1-11に示します。
4. 鍛造プロセスシミュレーションの適用範囲を拡大します。ソフトウェアが成熟し、コンピュータの価格が下がり続けるにつれて、CAD/CAM はますます広く使用されるようになりました。鍛造プロセスのシミュレーションにより、金型構造設計の最適化、成形プロセス中に発生する可能性のある折り曲げや不十分さなどの欠陥の予測、成形パラメーターの最適化、金型キャビティ内の応力分布の予測、局所的な亀裂の回避に成功したことは強調する価値があります。または過度の摩耗。数値シミュレーションは、純粋な学術研究から実用化されました。現在では、ワークの応力やひずみ速度の分布を予測することができ、必要に応じて変形後の組織や性能を予測することができます。図1-1-12は数値シミュレーションによる金型形状の最適化により、鍛造工程で発生する折れを解消した例です。図｛｝｝｝に示すように、鍛造品が折れる原因は金型形状の設計に無理があることにあります。金型を修正した後、ワークピースの上部は上型のクランプの下で圧縮され、折り曲げを完全に除去することができます。 5. 微細成形 プラスチック加工における微細成形は、微細部品に対する大きな需要によって引き起こされます。これらのマイクロ部品の需要が大きいのは、電化製品の小型化だけではありません。医療機器、センサー、光電子機器の発展に伴い、マイクロ部品の需要も急速に増加しています。プラスチック加工法は、深部X線リソグラフィー、電鋳成形、マイクロプラスチック鋳造を統合した三次元超微細加工技術（LIGAプロセス）に比べ、生産コストや生産効率の点で優れています。いわゆる微細成形とは、通常、成形部品の少なくとも 1 つの寸法が 0.5 mm 未満であることを意味します。使用される原材料の粒度はあまり変化していないため、つまり、微細部品のスケールと粒径の比率は、従来の部品のスケールと粒度の比率よりもはるかに小さいため、両者は一致します。同様の法律に従わないこと。同様に、マイクロ部品の体積に対する表面積の比率も、従来の部品の対応する値よりもはるかに大きくなります。同様に、接触面積は従来の部品の成形よりも微細成形にはるかに大きな影響を与えます。図1-1-13は、サイズの縮小による全体の粒子の数に対する表面粒子の数の変化を鮮明に示しています。図中、λx はサイズ縮小倍数です。
図{{0}}より、ワーク表面の凸部は平坦化後に潤滑剤を溜めるための閉じた溝を形成しやすいことがわかります。微細成形など表面サイズが非常に小さい場合、潤滑剤を溜める溝を形成するのは容易ではありません。したがって、図1-1-15に示すダブルカップ押出の場合、ワーク直径を4mmから0.5mmに縮小した場合、潤滑剤として押出油を使用した条件では、試験結果は、試験片のサイズが小さくなると摩擦力は大幅に増加し、その増加は20倍に達することがあります。図1-1-16は、直径0.3mm未満のワイヤーで鍛造された部品を示しています。比較のために、図の右側にマッチを配置します。 6. 多点フレキシブル成形 多点フレキシブル成形は、図1-1-17に示すように、大きな曲率のシェルワークを製造するための新しい成形方法です。その本質は、下側の金型を複数の調整可能な小さな金型に離散化することです。小さなダイの上部がワークピースの表面にくぼみを引き起こすのを避けるために、鋼板を個別のダイ上に配置して、連続した柔軟な表面を生成します。上型はポリウレタンブロックで構成され、ワークの両面をポリウレタンプレートで覆います。多点フレキシブル成形は主に下型の形状を調整することで必要なワークを製造できます。ワークの反発による成形精度への影響を考慮するため、小型金型の高さを調整することで金型面を補正することができます。このタイプの金型は、大型風洞の収縮体のアーク プレートの製造に使用されて成功しています。 7. 複合材料成形 複合材料成形は近年急速に発展しています。長繊維複合材料の製造には、半固体法が主に使用されます。 K. Sigert は、AlMg 合金炭素繊維強化複合成形部品を開発しました。図1-1-18に示すように、半固体の形成温度は固相線と液相線の間、つまり 577 度から 638 度の間です。そのプリフォームを図1-1-19に示します。ファイバーとプレートを交互に重ね、外側をアルミ箔で包みます。短繊維複合材料を成形するには、あらかじめ短繊維をプレスしてブランクにし、その後、液体金属を繊維間の隙間に圧力をかけて流し込み、半固体状態まで冷却して押し出します。 Hu Lianxi らはこの点について研究を行っています。 Zhang Libin はかつて PM-SiCp /2A12 複合材料の調製を研究しました。プロセス フローを図 1-1-20 に示します。封入金型の熱間プレス、密閉据え込み、等温熱間逆押出はすべて国産の汎用4列油圧プレスで行われます。等温熱間逆押出しによって加工されたPM-SiCp /2A12複合材料は、良好な機械的特性を備えています。同じ状態のインゴット冶金2A12の室温引張特性と比較して、SiCp15％（質量分率）および20％（質量分率）を含むPM-SiCp /2A12複合材料の条件降伏強さσ0.2は17.3増加します。それぞれ % と 24.6% 増加し、引張強さ Rm は 2.5% と 10.2% 増加します。 それぞれ。
