温間鍛造前に荒加工と穴あけ加工を行う主な目的は、未加工の円筒形バーを、最終的なギアリングの特性を密接に反映した予備成形された形状に変換することです。 この準備段階は、材料が精密成形段階に入る前に、金属量が合理的に分布していることを保証するために不可欠です。
一定体積の原理を活用することで、この予備成形段階は材料の無駄（バリ）を最小限に抑え、均一な金属繊維構造を作成します。これは、ギアの最終的な耐荷重能力にとって非常に重要です。
材料分布の最適化
一定体積の原理
荒加工と穴あけ加工のプロセスは、一定体積という基本的な原理に基づいています。未加工材料の形状は劇的に変化しますが、総体積は同じままです。
合理的な体積配分
油圧プレスを使用することで、製造業者は金属質量を単純な円筒形から複雑な予備成形品に再分配できます。これにより、材料の大部分がギアリングに必要な場所に正確に配置されます。
精密成形のための準備
正しい形状を早期に確立することで、後続の温間鍛造プロセスは、大規模な変位ではなく、洗練のタスクになります。これにより、最終的な精密成形段階は大幅に正確かつ効率的になります。
構造的完全性の向上
均一な金属繊維分布
このプロセスの最も重要な技術的利点の1つは、金属の内部構造の操作です。荒加工と穴あけ加工は、金属繊維がギアの歯に均一に整列するように促します。
耐荷重能力の向上
これらの金属繊維の整列は、単なる見た目ではありません。ギアの機械的特性を直接決定します。均一な繊維構造は、動作中の重い負荷と応力に耐えるギアの能力を大幅に向上させます。
運用効率と廃棄物削減
バリの発生の削減
予備成形品は最終形状に非常に近いため、最終鍛造中に過剰な材料が変位することはほとんどありません。この「バリ」の削減は、材料コストを削減し、広範な後処理トリミングの必要性を減らします。
金型の保護
適切な予備成形は、最終鍛造金型への負担を軽減します。ブランクがすでにニアネット形状になっていることを保証することで、最終金型は過度の圧力で材料をキャビティに押し込む必要がなくなり、工具寿命を延ばす可能性があります。
プロセス変数の理解
ストライク速度の重要な役割
形状は重要ですが、実行は油圧プレスのストライク速度に大きく依存します。より高いストライク速度は、金属の完全な変形を促進し、等価応力を低減し、金型の応力環境を改善します。
流れと抵抗のバランス
ストライク速度が最適化されていない場合、金属の変形抵抗により、複雑なキャビティへの効果的な充填が妨げられる可能性があります。合理的なストライク速度を選択することは、金型や材料を損傷することなく予備成形品を作成するために必要なトレードオフです。
目標に合った選択をする
荒加工と穴あけ加工プロセスの利点を最大化するには、製造目標に合わせてパラメータを調整してください。
- 主な焦点がコンポーネントの耐久性である場合： ギアの歯の金属繊維分布の均一性を最大化するために、荒加工比を優先してください。
- 主な焦点が材料効率である場合： 最終鍛造中のバリの発生を最小限に抑えるために、パンチ形状の精度に焦点を当ててください。
- 主な焦点がプロセス安定性である場合： 変形抵抗を低減し、成形装置を保護するために、油圧プレスのストライク速度を調整してください。
ブランクを効果的に予備成形することで、単に金属を成形するだけでなく、高性能ギアに必要な内部構造的完全性をエンジニアリングしています。
概要表：
| プロセスステップ | 主な目的 | 主な利点 |
|---|---|---|
| 荒加工 | 円筒形質量の再分配 | ギアの歯の合理的な体積配分 |
| 穴あけ加工 | 中央のキャビティを作成する | ニアネット形状の幾何学的形状とバリの削減 |
| 予備成形 | 内部金属繊維の整列 | 耐荷重能力と耐久性の向上 |
| 油圧制御 | ストライク速度の最適化 | 金型応力の低減と変形抵抗 |
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参考文献
- Zhenhong Wang, Yongqiang Wang. Numerical Simulation and Process Parameter Optimization of Warm Forging Near-Net Forming for Spiral Bevel Gear. DOI: 10.3390/app14031147
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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