熱間鍛造のメリット・デメリットとは？

2024/01/10

熱間鍛造とは、高温に熱した金属をプレスし金属成形を行う鍛造加工法のことです。
このコラムでは、熱間鍛造と冷間鍛造の違い、熱間鍛造のメリット・デメリット、当社の熱間鍛造技術をご紹介します。

熱間鍛造とは

熱間鍛造とは、金属材質を1200度近くまで加熱し、柔らかくした状態でプレス機によって圧力をかけます。そうすることで、金属が金型の形状に沿って変形し、製品として加工されます。この一連の金属加工方法のことを、熱間鍛造と呼んでいます。

熱間鍛造と冷間鍛造の違い

同じ金属加工の鍛造方法の中で、熱間鍛造と冷間鍛造と呼ばれるものがあります。
熱間鍛造は、金属を1200度近くまで加熱してからプレス機で圧力をかけて、金属材料を成形します。

一方で冷間鍛造は、常温のままの金属をプレス機によって圧力をかけて鍛造します。

一般的に、熱間鍛造は金属を熱して鍛造するため、複雑形状などの対応が可能となります。
一方で冷間鍛造は表面の仕上がりや寸法精度を出しやすくなります。

>>熱間鍛造と冷間鍛造の違いとは？

熱間鍛造のメリットとデメリット

熱間鍛造のメリット、デメリットには以下の内容が挙げられます。

メリット

・大型の製品も対応可能

熱間鍛造では金属を熱してから鍛造を行うため、大型な部品の成形にも対応できます。
また、複雑形状であっても対応することができます。

・重量物の対応可能

熱間鍛造では、重量物の鍛造も対応可能です。材料を熱して鍛造を行うため成形も問題なく、熱間鍛造ならではの特徴と言えます。

デメリット

・電気、ガス、などを消費する

熱間鍛造では、大型プレスや様々な付帯設備が必要となるため、工程の中で電気、ガス、などを大量に消費します。

・設備投資が必要、大きい額

新たに熱間鍛造を工程に組み込む場合、プレス工程や、冷却工程などに大型設備投資が必要となります。

「軸物・シャフト熱間鍛造技術センター.com」の熱間鍛造技術

当社では、2輪・4輪系部品、3気筒・4気筒部品、船外機用のクランクシャフトなどの事例が多数ございます。大型2輪部品などの重量物に対しても対応可能となります。
また、ハブ部品、スピンドル部品の鍛造品だけでなく、ディーゼルエンジン系、コモンレール、ボディなど、幅広い製品にも対応しています。

当社が様々な自動車メーカーを始めとしたお客様から選ばれる理由として、5000ｔプレスラインを保有していることが挙げられます。そのため、小物部品から、大型部品の鍛造品まで幅広く対応することが可能となっております。

熱間鍛造技術の事例

ここでは熱間鍛造の事例をご紹介します。

直列4気筒エンジン　船外機クランクシャフト

こちらは、L軸（Left）の段形状で細長い軸部分の成形が困難で、軸曲がりが起こりやすく、問題となりやすい製品です。自動車向けは形状がシンプルな一方で、二輪車や船外機向けは異形が多いので軸曲がりが発生しやすい部分に注意が必要です。

150馬力が必要な大型クランクシャフトで鍛造後に外注で熱処理工程しており、その際の曲がり不良が多かった点が問題とわかりました。そこで、熱処理メーカーとも協力しながら曲がり抑制を実施しています。

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直列3気筒エンジン　4Rクランクシャフト

こちらの製品は、従来ジャーナル軸に対してピン軸が120度の位相でツイスト工法での加工が一般的となります。ただし、ツイスト工法だと工程数が多くコストと工程短縮が課題となります。そのため、平打ち成形での一発成形による工程短縮を提案しました。ただし、アンダー形状が発生するため駄肉をつける必要がありますので、金型設計に注意が必要です。 KAKUTAテックフォージングでは、金型設計から改善提案を行うことが可能です。加工品について、金型設計から見直したいお客様は、是非KAKUTAテックフォージングまでお問い合わせください。

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熱間鍛造のことなら、「軸物・シャフト熱間鍛造技術センター.com」にお任せください

軸物・シャフト熱間鍛造技術センター.comを運営するKAKUTAテックフォージングは、昭和20年の創業以来、機械器具部品や農機具、自動車･オートバイ部品の熱間鍛造プレス品を製作してまいりました。業界問わず、地域・環境特性に応じた熱間鍛造プレス技術によって、数多くのメーカーと直需対応を行っており、鍛造業界から注目を集め続けています。

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当社では、クランクシャフトやレールなどの熱間鍛造に関して、製品図面をもとにした金型設計段階から一貫対応しております。熱間鍛造において技術力の差が生じるのが金型ですが、当社では自動車・二輪車メーカーの方々と共通言語で会話することができる技術ノウハウで、CADや各種シミュレーションツールを用いた熱間鍛造金型の設計を行います。また金型製作についても、全工程を社内で完結させているため、お客様の生産ラインを止めない金型製作体制を構築しております。

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特に他社と差別化された要素として、当社では5000トンの大型熱間鍛造プレスを含む一貫自動生産ラインを保有しており、通常は6日かかる工程をおよそ60分で完成させる圧倒的な納期対応力で、多くのお客様に向けて熱間鍛造品の生産を行っています。特に量産が必要な熱間鍛造プレス品については、熱間鍛造プレスの設備力や技術力が結集した自慢の量産ラインで生産いたします。

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そして当社では、自動車メーカーのパートナーとして選ばれる品質保証を維持し、向上し続けるため、最新の非接触三次元測定機も導入し、社内でも甘えを許さない世界トップレベルの厳しい品質保証体制を構築しています。さらに、ただ高品質な熱間鍛造品を製作するだけでなく、省エネによりエネルギーやCO2排出量の削減に取り組み、離型剤や廃液を再利用することで、環境に配慮して社会貢献するための取り組みも行っています。これからも当社は、地球に優しい熱間鍛造の技術開発や生産体制の構築を目指してまいります。

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KAKUTAテックフォージングでは、熱間鍛造プレスによる複合部品の一体化や、ステンレスのような難加工材への熱間鍛造プレスなど、常に国内の熱間鍛造プレス技術をリードしてきました。この技術開発力こそが、当社の技術力の源泉であり、
国内大手メーカーの皆さまから選ばれ続けている理由の1つです。

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