なぜ現在、鍛造工程がかけがえのないものになっているのでしょうか?

2022-09-19

車と一部のドライブ シャフト、特にクランクシャフト コンポーネントは鍛造する必要があります。鍛造ブロックや棒状の鋼材を叩いて形を作る工程です。ビレットを再結晶温度以上に加熱して鍛造することを熱間鍛造といいます。熱間鍛造は、鍛造ブランクを最終製品の形状に近づけ、鍛造品の機械的特性を向上させます。鍛造は鍛造効果により、鋳造品よりも品質と信頼性が高くなります。高強度・高剛性が要求されるクランクシャフト、カムシャフト、スプロケットギアは熱間鍛造品です。自動車のクランクシャフトは、自動車エンジンのシャフト部品で、駆動ピストンの直線運動を回転運動に変換します。クランクシャフトは、メインシャフト、ピストンコネクティングロッド、コネクティングロッドピン、バランスウェイトなど、エンジンに固定された部品で構成されています。車のタイプと使用要件に応じて、車のクランクシャフトには、3 つのシリンダーが並んでいる、4 つのシリンダーが並んでいる、6 つのシリンダーが並んでいる、V-6 シリンダー、V-8 シリンダーなどの形状があり、形状は非常に複雑です。

自動車のクランクシャフトの量産方法は、鋳造や鍛造でクランクシャフトの最終形状に近い鋳物や鍛造品を作り、それを機械加工で仕上げてクランクシャフトを作る方法です。近年、自動車用クランクシャフトの高性能化への要求はますます厳しくなり、機械的特性に優れた鍛造クランクシャフトが自動車用クランクシャフトの主流となり、消費量が増加しています。自動車のクランクシャフトに求められる性能は、エンジンの高効率、静粛性、低燃費を実現するための高強度・高剛性です。同時にクランクシャフトにも軽量化が求められます。

従来、自動車のクランクシャフトの鍛造材料としては、炭素鋼やCR-MO鋼の熱処理材(焼入焼戻し処理)が一般的でした。 1970年代以降、材料費を下げるために、非焼入れ焼戻し鋼の開発が進められました。現在、自動車の鍛造用クランクシャフトに使用される鋼は、V入りの炭素鋼(高疲労強度鋼)とVなしの炭素鋼が主流となっています。

また、クランクシャフトの疲労強度を向上させるため、コンロッドピンやスピンドルのラウンドコーナーなど、クランクシャフトの危険箇所に高周波焼入れ、軟窒化、転造加工を施し、強度を向上させています。これらの部品の強度は、鍛造クランクシャフトの優位性も示しています。

自動車のクランクシャフトを鍛造する場合、一般的に鍛造用ビレットを1200℃程度に加熱して熱間鍛造します。このように、小型の鍛造設備で負荷を小さくし、精度の良い鍛造を行うことができます。クランクシャフトを鍛造する際には、鍛造品質管理だけでなく、クランクシャフトの材料設計、クランクシャフトの形状設計、製鋼から鍛造システムまでの工程を厳密に管理する必要があります。バーで加工されたクランクシャフトまたはアクスル製品は、鍛造クラック品質異議が発生しやすいです。

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