鍛造とは、チタンビレットに外力を加えてチタン素材を成形し、塑性変形させて性能を向上させる製造技術です。 このプロセスは、機械部品、ワークピース、工具、ブランクの製造に採用されています。 スライダーの動きにより、細い部品を鍛造する際に使用するスライダーの垂直方向と水平方向の移動と、それ以外の方向への移動を可能にする補正装置の使用の2種類の鍛造方法があります。 鍛造方法の選択は、鍛造力、プロセス、材料利用、生産高、寸法公差、潤滑、冷却方法などの要素に影響します。 鍛造作業の自動化を実現できるかどうかは、これらの要因に依存します。
鍛造はビレットの動きから自由鍛造、据え込み鍛造、押し出し鍛造、型鍛造、密閉型鍛造、密閉据え込み鍛造に分類されます。 密閉型鍛造と密閉据え込み加工では、飛び刃による材料の損失がないため、材料利用率が高くなります。 これらの方法により、単一または複数のプロセスで複雑な鍛造品の製造が可能になります。 フライングエッジがないため、鍛造に必要な力の領域が減少し、結果として負荷が低くなります。 ただし、ビレットの完全な拘束を避けることが重要です。 したがって、ビレットの量、鍛造金型の相対位置の厳密な管理、鍛造品の正確な測定、および鍛造金型の摩耗を最小限に抑えるための努力が必要です。
鍛造技術は、鍛造金型の動きにより振り子ローリング、振り子旋回鍛造、ロール鍛造、ウェッジクロスローリング、リングローリング、傾斜ローリングに分類されます。 振り子ローリング、振り子旋回鍛造、リングローリングによる微細鍛造も可能です。 細長い材料の前処理方法として、ロール鍛造やクロスローリングを採用し、材料利用率を高めることができます。 回転鍛造は自由鍛造と同様に部分的に成形するため、鍛造品の大きさに比べて鍛造力が少なくて済む利点があります。 自由鍛造を含む回転鍛造では、加工中に材料が金型表面から自由表面まで膨張するため、精度を維持することが困難になります。 このため、鍛造金型の移動や回転鍛造工程をコンピュータ制御することにより、タービンブレードや多種多様な大型鍛造品など、複雑な形状で高精度な製品を低鍛造力で生産することが可能となります。
高精度を実現するには、下死点での過負荷を防ぎ、金型の速度と位置を制御する必要があります。 これらの要因は、鍛造公差、形状精度、金型の寿命に大きな影響を与えます。 また、精度維持のため、スライドガイドのすきま調整、剛性の確保、下死点の調整、補助伝動装置の活用などの対策を講じてください。
チタン鍛造材は主に純チタンと様々な組成のチタン合金で構成されています。 これらの材料は、棒、インゴット、金属粉末、または液体金属の形で存在します。 鍛造比とは、変形前の断面積と変形後の断面積の比率を指し、製品の品質とコストの低減を図る上で重要な役割を果たします。 中小型鍛造品のビレットとしては、丸棒や角棒がよく使われます。 棒材は、均一で優れた粒子組織、機械的特性、正確な形状とサイズ、良好な表面品質を備えており、大量生産を容易にします。 加熱温度と変形条件を制御することで、大きな変形を必要とせずに高性能の鍛造品を得ることができます。
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