熱間鍛造時に発生する、肌荒れとは？

2024/01/12

このコラムでは、熱間鍛造において発生する、肌荒れとは何か？発生の原因と対策はどのようなものがあるか、よくあるトラブルなどについて解説します。

熱間鍛造における、肌荒れとは

熱間鍛造では、鍛造前の金属の状態によって、酸化スケールが発生します。

その後に鍛造を行うことで肌荒れと呼ばれる、表面が悪化する現象が起こります。

冷間鍛造と異なり、表面の仕上がりが荒れやすい熱間鍛造では良く起こりうるトラブルの一つとされています。

熱間鍛造での肌荒れ

熱間鍛造での肌荒れの発生理由

鍛造前に金属を熱した後、金属は酸素に触れた瞬間に炭素化します。

その状態を酸化スケールと呼び、金属の膜がはがれている状態をさします。

この状態で鍛造を行うと表面が荒れてしまい、肌荒れの原因となります。

また、離型剤の塗布量が多いことも肌荒れの原因となります。

熱間鍛造での肌荒れによる、よくあるトラブル

肌荒れによるトラブルには以下のものが挙げられます。

表面仕上がり精度の問題

酸化スケールが発生し、肌荒れが起こっていると、表面が荒れた状態となります。そのため、鍛造後の仕上がり面が綺麗にならず、要求の仕上がり面にならない場合があります。

面精度の問題

同様に、酸化スケールによる肌荒れが発生すると、面精度もわるくなります。そのため、外観不良などのトラブルに繋がる可能性があります。

熱間鍛造での肌荒れ2

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、長年の経験から肌荒れ対策のための以下の工程を行うことで、肌荒れを軽減させています。

ディスケーラー

鍛造工程の中で、金属を熱する前にディスケーラーと呼ばれる工程を行います。この工程では、スケールをはがし切った状態で鍛造を行うために、金属表面のスケールを剥がす工程です。この工程を行うことで、肌荒れが軽減できます。

エアーブロー

プレス内でもエアーブローを行っています。このエアーブローを行うことで取り切れていないスケールを飛ばしており、さらにとんだものが金型内に入り込まないことを目的にしています。

さらに、塗布する離型剤の量についても最適化しているため、肌荒れが発生しないように複数の対策を講じています。

長年の経験に基づいた対策によって、肌荒れを発生させないような対応をしております。

事例

ここではクランクシャフトの事例を紹介します。

V型2気筒エンジン　2Rクランクシャフト

歩留まりと表面粗さについて課題のあるお客様からのご相談でした。こちらの製品については、歩留まりの向上と肌荒れ対策のために、材料の中央を太らせる潰し工程を設けました。

材料の中央を潰して太らせることで、大きなウェイト寸法への対応と酸化スケール（鉄が高温になった際に酸素に触れると表面が酸化する、そのまま成形してしまうと肌荒れにつながる）を抑制することができます。表面粗さに影響が出る場合に採用されることが多いため、ご提案をさせていただきました。

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直列2気筒エンジン　2Rクランクシャフト

こちらの製品は、2Rクランクシャフトです。左右のバランスは悪く、肉流れが悪い事が問題でした。このような製品はシミュレーションで金型やウェイトが大きく厚い部分に確認が必要です。

そのため、シミュレーション実施することから進める必要がある事を説明させて頂きました。シミュレーションを進め検討を重ねた結果、金型の改善が必要となる事がわかりましたので、当社にて改善提案を行い製作を進めさせて頂きました。

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