Column コラム

鍛造には、成形のやり方によって「自由鍛造」と「型鍛造」の2種類に分けることが出来ます。自由鍛造は、金敷や汎用性の高い型を使ってハンマーで目的の形を作り上げる方法です。一方の型鍛造は、目的の製品に合わせて金型を作成し、その型にはめ込んでプレスをすることで、型通りの形に加工する方法です。

イメージとして、自由鍛造は”おもち”で型鍛造は”プリン”をつくるときのような感覚をもっていただければよいでしょうか。

自由鍛造品には、型鍛造では不可能な船舶や港湾、製鋼、発電機に使われるような大型部品や、大量生産を行わないような部品があります。

一般的に自由鍛造というのは、素材を再結晶温度以上(約1000〜1200℃)に加熱しプレスやハンマーで加圧することで成形していきます。温度は、素材によって適切な温度を見極めることになります。文字通りの自由な鍛造なのか、実際に日本で行われている基本作業の例をみていきましょう。※指輪の製造とは異なります。

(1)広げ
平行平面型を用いて上から力を加えることで、柱状の素材を広げます。型表面に摩擦が生じなければ、型と接する面は加工前後で相似形になります。

(2)伸ばし
素材の厚みを薄くするときは、幅が狭いパンチを用いて繰り返し広げていきます。細い丸棒をつくるときも、途中の形状は角棒にしておいて、最終的に端面が丸い型を用いて丸棒に仕上げます。

(3)穴広げ
リング状の素材をマンドレルと断面が長方形の型で挟んで加圧すると、リングの厚さを薄くし、直径を広げることが出来ます。

(4)背切り
上下を型で挟み、細かい切り込みを入れる作業です。

(メリット)

・角柱、円柱、円板、リング状などが最適
・金型費用が発生しないため、初期費用を抑えられる(ただし指輪の場合の金型費用は安い)
・型鍛造ではなかなか作れないような大型部品も作れる

(デメリット)
・加工時間が長いため、大量生産に向かない
・1点1点の製造でコストがかかる
・エンジンのピストンなど複雑な形状の製品には向かない

自由鍛造の特徴をまとめると、大型部品や少量生産品の製造に適しているということが言えます。鍛造はそもそも高強度であることで信頼されていますが、自由鍛造は寸法精度や形状などの成形作業より、特に鍛錬効果に重きを置いているというところが強みでもあります。