鍛造加工：高温高圧で高強度金属部品を造る

鍛造加工：高温高圧で高強度金属部品を造る

産業用製造分野において、靭性と強度を両立させた金属部品を得る上で、鍛造加工は常に不可欠なコア技術となっている。液体金属の鋳込みに依存する鋳造とは異なり、鍛造は高温加熱と高圧鍛造の「二重作用」を通じて、金属を固体状態のまま成形する技術であり、最終的に過酷な使用環境に耐えられる産業用「骨格部品」を「鍛造」することができる。

鍛造加工のポイントは、「温度」と「圧力」の精密な制御にある。まず作業者は金属素材（ビレット）を特定の温度域 —— 通常は金属の融点の 60～80%—— まで加熱する。この段階で金属内部の結晶粒は活性化し、固体状態を維持しつつ優れた可塑性を獲得するため、まるで「目を覚ました」鋼鉄のように、鍛造成形を待つ状態となる。その後、油圧プレスや鍛造ハンマーなどの設備が数千トンから数万吨に及ぶ高圧を加え、事前に設定された金型に従って素材を押し潰したり叩打したりする。この過程により、金属内部の結晶粒は再配列して密に結合し、元のゆるい微細構造が圧縮され、気孔や不純物が大幅に減少する。

    

この「高温成形＋高圧緻密化」のプロセスにより、鍛造品は通常の鋳造品をはるかに凌ぐ性能上の優位性を備える。例えば自動車のクランクシャフトや建設機械のトラックプレートは、長期間にわたって交番荷重、衝撃、摩擦に耐える必要がある部品だが、鍛造加工を経ることで金属密度が 10% 以上向上し、引張強さと耐摩耗性も大幅に高まる。高速回転時や高負荷運転時にも、破断や変形のリスクを低減できるのが特徴だ。

現在では数値制御（NC）技術の導入により、鍛造加工の精度はさらに向上している —— コンピューターが温度や圧力のパラメーターをリアルタイムで調整し、各鍛造品の寸法誤差をミリメートル単位で制御できる。航空宇宙分野の航空エンジンタービンディスクから、民生分野の高圧バルブまで、鍛造加工は高温と高圧の力を借りて、産業用製造の「高強度」な基盤を築き続けている。