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加工硬化による材料強化とは？課題と対策・製品を解説
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絞り・深絞りにおける加工硬化による材料強化とは？
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『パーツフォーマー』とは、横型の多段式鍛造機械です。
当社では、多段式パーツフォーマー機の導入でコストパフォーマンスに優れ、
高精度な製品を短時間で大量生産することが可能になりました。
これからもお客様のニーズに応えるため、積み上げてきた技術力を、
お客様に提供し続けます。
【特長】
■生産性 (コストパフォーマンス)
■環境配慮 (切粉を出さない)
■強度アップ
※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
【設備紹介】多段式鍛造機械『パーツフォーマー』
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絞り・深絞りにおける加工硬化による材料強化
絞り・深絞りにおける加工硬化による材料強化とは？
絞り・深絞り加工は、金属板を金型で押し込み、立体的な形状を作り出す成形技術です。この加工プロセスにおいて、材料は塑性変形を受け、結晶粒界の移動や転位の増加により、材料内部の応力が増加し、強度や硬度が増す現象を「加工硬化」と呼びます。これにより、薄肉化しても必要な強度を確保したり、より複雑な形状を実現したりすることが可能になります。この加工硬化を利用して材料を強化することが、成形・プレス・板金業界における重要な技術の一つです。
課題
加工硬化による過度な硬化と割れ
絞り・深絞り加工が進むと、材料が過度に硬化し、加工中に亀裂が発生したり、最終製品の強度にばらつきが生じたりするリスクがあります。
加工硬化の不均一性と品質低下
加工条件や材料の特性により、加工硬化の度合いが製品内で不均一になり、形状精度や表面品質の低下を招くことがあります。
加工硬化による後工程への影響
加工硬化によって硬くなった材料は、その後の切削や溶接などの後工程での加工が困難になり、生産効率の低下や追加コストの発生につながります。
加工硬化の予測と制御の難しさ
材料の種類、形状、加工条件によって加工硬化の度合いは大きく変動するため、その挙動を正確に予測し、意図した強度に制御することが技術的に難しい場合があります。
対策
加工条件の最適化と段階的絞り
金型形状、潤滑剤、加工速度などを最適化し、一度に大きな変形をさせずに段階的に絞ることで、過度な加工硬化を防ぎ、割れのリスクを低減します。
材料選定と熱処理の活用
加工硬化しにくい材料を選定したり、加工後に適切な熱処理（焼きなましなど）を施すことで、加工硬化の度合いを調整し、均一な強度を得ます。
シミュレーション技術の導入
高度なCAE（Computer Aided Engineering）シミュレーションを用いて、加工硬化の挙動を事前に予測し、最適な加工プロセスを設計することで、品質の安定化を図ります。
高度な金型設計と工具管理
材料の変形挙動を考慮した精密な金型設計や、摩耗を管理した工具の使用により、加工硬化の均一性を高め、安定した品質を実現します。
対策に役立つ製品例
高強度薄肉部品成形支援ソフトウェア
材料の塑性変形挙動と加工硬化をシミュレーションし、最適な絞り条件や金型設計を提案することで、割れや不均一な硬化を防ぎ、高強度部品の安定生産を支援します。
特殊潤滑剤配合プレス用オイル
加工中の摩擦を低減し、材料の滑りを促進することで、過度な応力集中を防ぎ、加工硬化の均一化と割れ防止に貢献します。
精密加工用金型コーティング
金型表面に特殊なコーティングを施すことで、材料との密着性を調整し、加工硬化の度合いを制御しやすくするとともに、金型の長寿命化も実現します。
インプロセス品質モニタリングシステム
加工中の材料の応力やひずみをリアルタイムで計測・分析し、加工硬化の度合いを監視することで、異常を早期に検知し、品質のばらつきを抑制します。
