環境に優しく、合理化に強い冷間鍛造技術
福井鋲螺 5つの特徴
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冷間鍛造技術とは?
冷間鍛造技術とは、材料(金属)に熱を加えず 常温のまま圧力を加えて、金属を変形させながら成形をおこなう加工技術です。金属の塑性を活かして加工することから、「塑性加工」とも呼ばれています。

冷間鍛造技術は、金属を変形させながら加工をおこなうため、製造途中に材料の削り屑(金属廃棄物)が殆ど発生しません。また、材料を加熱せず常温で加工するため寸法精度は良好であり、複雑難形状加工でも毎分100個前後の高速加工が可能です。

材料の利用効率が高く、高精度・高速加工が可能な冷間鍛造技術は、「環境に優しく、合理化に強い」 加工技術といわれています。

ヘッダーマシンによる製造プロセスイメージ
 

 熱間鍛造、温間鍛造との比較

  熱間鍛造 温間鍛造 冷間鍛造
特徴
材料を加熱して再結晶温度以上の温度範囲で行う鍛造。
通常の熱間鍛造と冷間鍛造との中間の温度範囲で行う鍛造。
常温(もしくは室温に近い状態)で行う鍛造。
鍛造温度 1100°C ~1250°C 300°C~850°C 常温(室温)
鍛造荷重 低い 高い
寸法精度
表面仕上り
複雑形状加工
生産数量 中・小量生産向き 中量生産向き 大量生産向き
メリット /
デメリット
材料を再結晶温度以上に加熱することにより、変形抵抗は小さくなり、変形能が高くなるため、大型製品や複雑形状の加工が可能。しかしながら、鋼材では約900℃以上で酸化被膜や脱炭が生じる為、表面の仕上り状態が悪く、また熱膨張による寸法精度への影響もあり。 熱間鍛造と冷間鍛造の長所を併せ持たせることを狙った鍛造方法。熱間鍛造に比べ、表面状態は良好であるが、適正な条件選定(温度管理)が難しい。冷間鍛造よりも複雑形状の加工が可能だが、寸法精度は出にくい。 常温で加工する為、寸法精度のバラツキが小さく、表面状態も良好で、高速加工が可能。しかし、熱間鍛造に比べ、材料の変形抵抗が高く、変形能も小さい為、複雑形状への対応には豊富な経験値が必要とされる。型寿命は加工条件にもよるが、数千~数十万以上に及ぶ。
 
冷間鍛造のメリット・デメリット
 冷間鍛造のメリット

1. 材料の利用効率が高い 

材料を変形させながら加工をおこなう冷間鍛造技術では、 原則として、完成品質量相当の材料を使用して加工をおこないます。 材料の利用効率が高く、材料費の大幅な低減を可能にします。 ■ 材料歩留り率(段付リベットの場合)

材料歩留り率(段付リベットの場合)

2. 高速生産が可能  

冷間鍛造技術は、毎分100個前後の高速生産が可能です。金属に熱をかけず常温で 加工するため、精度のバラツキが小さく、複雑・難形状の製品加工も可能です。

■ 生産スピード(段付リベットの場合) Production Speed

■ 累計生産数の推移 Estimated Cumulative Production

3. 機械的性質の向上  

ファイバーフローライン(金属繊維状組織)の繋がりを考慮した工程設計により、 強度・耐磨耗性に優れた部品製造が可能です。 ■ 加工後の内部硬度比較(段付リベットの場合)

ファイバーフローライン(段付リベットの場合)

4. 部品コスト低減に有効

材料の利用効率が高く、高速加工が可能な冷間鍛造技術は、要求精度や製造ロット などの製造条件が合致すれば、量産時の部品コストを大きく低減できる可能性が あります。

VA/ VE 提案による合理化例

■  過去のお客様が冷間鍛造の特長を活かして実現された改善事例とその効果(一例)
(改善事例)
 1)材料歩留まりの改善
 2)製造スピードUP
 3)製造工程数の削減
 4)部品点数の削減
 5)品質不良の改善
 6)金属廃棄量の削減
(効果)
 材料コスト低減
 製造コスト低減
 管理コスト低減
 調達納期改善
 選別費用・不良コストの削減
 CO排出量の削減
冷間鍛造によるVE/VA提案についてのお問合せはこちらから

 冷間鍛造のデメリット
  1. 金型が必要   (初期費用・金型製作納期が必要)
  2. 製造設備の段取り作業に一定の時間(費用)がかかる → 小ロット品には不向き
  3. 工程設計、金型設計にノウハウがあり、加工難易度が高い
  4. 角Rの仕上り等に一部加工上の制約あり

 切削加工との優位性比較

下記の表は、切削加工と冷間鍛造加工がそれぞれ持つ優位性を比較した一覧となります。冷間鍛造は、全体の加工精度や加工自由度的には切削加工に及びませんが、部分的であれば、冷間鍛造で切削品相当レベルの加工精度を実現した事例も存在します。
また、切削で加工すると多くの工数を要する複雑な形状でも、冷間鍛造で加工することによって少ない工程数で仕上げることができたケース等も存在します。

求められる製品形状や寸法精度が冷間鍛造で加工可能な範囲であれば、材料を有効利用しながら高速生産をおこなうことが可能となり、部品コストの大幅な低減や生産キャパ不足(調達納期)の改善へとつながる可能性があります。
  切削加工 冷間鍛造
材料歩留まり
加工スピード
製品強度
加工精度
加工自由度
少量生産
大量生産
試作納期
量産納期
金型
不要
必要
 
 
転造加工について
転造加工とは、「ダイプレート」と呼ばれる板状の金型でブランク(材料)を挟み、一定の圧力を掛けながら転がすことで、金型形状を転写する様に成形を行う加工技術です。ヘッダー加工と加工スタイルは異なりますが、材料に力を加えながら成形を行うという意味では、同じ冷間鍛造技術となります。

加工バリエーション(例)

転造加工 | ねじ加工
ねじ加工

転造加工 | E溝加工
E溝加工
 

転造加工 | 尖り先加工
尖り先加工
 

転造加工 | 球面加工
球面加工
 

転造加工 | 平目ローレット
平目
ローレット

転造加工 | アヤメローレット
アヤメ
ローレット

転造加工 | スパイラルローレット
スパイラル
ローレット

転造加工 | リードスクリュウ
リード
スクリュウ

転造 転造マシンによる製造プロセスイメージ 転造加工プロセス
 

 切削によるネジ加工と、転造によるネジ加工の違い

転造によるネジ加工は、ファイバーフローライン(金属繊維状組織)の繋がりと加工硬化により、内部強度に優れたネジを製造することが可能です。また、1本あたりの加工スピードが速く、製造途中に材料のロスを発生させないことから、コスト的にも納期的にも優れた製品供給を可能とします。
Rolling Process | Machined Threads Rolling Process | Cold Formed Threads
 
 
冷間鍛造による加工事例紹介ページ
福井鋲螺では創業以来、5万件を超える製造実績があります。

さまざまな特殊形状加工や深絞り加工、微小サイズから長尺 シャフトまで、当社で冷間鍛造技術を用いて加工した製品を 下記のページで一部ご紹介しています。どうぞご覧ください。

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