鍛造加工の品質管理技術：ひび割れ、介在物、寸法偏差の予防と検査方法

鍛造加工の品質管理技術：ひび割れ、介在物、寸法偏差の予防と検査方法

鍛造品の品質は、下流機器の安全性と安定性を直接左右する。ひび割れ、介在物、寸法偏差は加工過程で厳格な管理が必要な主要欠陥であり、「予防＋検査」の二層構造による品質防線を構築することが不可欠である。

ひび割れの予防はプロセスの源流から制御しなければならない。加熱工程においては昇温速度を厳密に管理する：炭素鋼鍛造品の昇温速度は 150℃/h 以下、合金鋼鍛造品は 100℃/h 以下とし、温度差が過大になることによる熱応力の発生を回避する。鍛造時には変形量を制御し、1 回の変形率を 30% 以下に抑えることで、金属内部の応力集中を防ぐ。表面に微小なひび割れが発生した場合は、アングルグラインダーで研磨除去できる；ひび割れ深さが 2mm を超える場合は、補修溶接後に再鍛造する必要がある。検査には磁粉探傷（MT）を採用でき、炭素鋼・合金鋼鍛造品の表面及び表面近傍のひび割れ検出率は 98% 以上に達する。検査前には、鍛造品表面の油汚れやスケールを完全に除去しなければならない。

介在物欠陥は主に原材料の不純物や加熱時の汚染による。予防策として、不純物含有量の少ない原材料（例：硫黄（S）、リン（P）含有量≤0.03%）を選定し、加熱時には燃料の不純物が金属ビレットに混入するのを防止する。鍛造過程では多パスの鍛造を行い、内部介在物を「破砕」して排出する。検査には超音波探傷（UT）を用いることができ、鍛造品内部の 2mm 以上の非金属介在物について、欠陥の位置と大きさを正確に特定できる。航空宇宙分野で使用されるような重要鍛造品については、浸透探傷（PT）を組み合わせて実施し、表面の微小介在物を漏れなく検出する必要がある。

寸法偏差の予防には工程管理の強化が必要である。鍛造前には材料の収縮率に基づいて加工代を確保する（炭素鋼は 3～5mm、ステンレス鋼は 5～8mm）。鍛造時には数値制御（NC）鍛造設備を使用し、鍛造品の寸法をリアルタイムで監視し、偏差が 0.5mm を超えた場合は直ちに圧力パラメーターを調整する。検査には三次元測定機（CMM）を用い、鍛造品のキー寸法（孔径、段差高さなど）の精度検査を行い、公差を ±0.1mm 以内に制御する。量産時には専用ゲージを併用することで検査効率を向上させ、不良品が次工程に流入するのを防ぐ。