熱間鍛造／冷間鍛造加工：ニーズに応じたプロセス選択で多様な材料要件に対応

熱間鍛造／冷間鍛造加工：ニーズに応じたプロセス選択で多様な材料要件に対応

自動車、航空宇宙、建設機械などの分野における主要部品の製造において、鍛造加工はワークの機械的特性と耐用年数を直接左右します。炭素鋼、合金鋼、アルミニウム合金といった異なる材料は物理的特性が大きく異なるため、単一の鍛造プロセスではすべての成形要件を満たすことができません。熱間鍛造と冷間鍛造は補完的な技術特性を持ち、多様な材料や性能要件に対応する「デュアルプロセスシステム」を形成し、高品質鍛造品生産の中核的解決策となっています。

熱間鍛造は高硬度・高靭性材料に対する最適なプロセスで、「高温軟化＋大変形」が中核的メリットです。素材（ブランク）を800～1200℃（材料に応じて調整）に加熱することで、材料の降伏強度を大幅に低下させ、塑性を向上させます。これにより、高炭素鋼や合金鋼といった材料で製造される大型クランクシャフト、ギアブランクといった複雑なワークを一度で成形することが可能です。高温成形プロセスにより、材料の内部空孔などの内部欠陥も除去され、結晶粒が微細化されるため、ワークの衝撃靭性は鋳造品に比べて30％以上向上します。

一方、冷間鍛造は低硬度・高塑性材料の加工に長けており、「常温成形＋高精度」を特徴としています。加熱を必要とせず、常温下で高圧設備により素材を直接塑性変形させます。アルミニウム合金、銅合金、低炭素鋼といった材料に対しては、近終形状（ニアネットシェイプ）成形が可能で、寸法公差は±0.02mm以内に制御され、表面粗さはRa1.6μmに達し、後続の機械加工量を60％以上削減できます。加工中の加工硬化効果により、ワークの表面硬度も20～40％向上するため、自動車用ボルト、軸受リングといった高精度部品の製造に適しています。

この二つのプロセスの合理的な選択は、材料特性と性能要件に基づいて行われます。例えば、自動車エンジンのコネクティングロッドの生産では、形状が複雑なロッド本体には靭性を確保するため熱間鍛造が採用され、高精度のボルト穴には精度を保証するため冷間鍛造が使用されます。航空宇宙用チタン合金部品の加工では、まず熱間鍛造で粗成形して鋳造組織を破壊し、次に冷間鍛造で仕上げ加工して表面品質を向上させます。これにより、チタン合金の特殊な特性に対応するだけでなく、性能と精度のバランスも実現しています。

熱間鍛造と冷間鍛造はそれぞれのメリットを活かして補完的なシステムを形成しています。材料の種類、性能要件、構造の複雑さに基づいてプロセスを選択することで、多様な材料の成形課題を解決するだけでなく、鍛造品の品質と効率も保証しています。この柔軟なプロセス選択メカニズムは、鍛造業の高品質発展を支える中核的な要素となっています。