ちょっと、そこ！冷たい鍛造のサプライヤーとして、私は最近、物質的なクリープ抵抗に対する冷たい鍛造の影響について多くの質問を受けてきました。それで、私はそれを分解し、長年にわたって学んだことを共有するのに少し時間がかかると思いました。
まず、クリープ抵抗とは何かについて話しましょう。クリープとは、一定の負荷または応力を受けたときに、材料が時間の経過とともにゆっくりと変形する傾向です。これは、航空宇宙、自動車、発電業界のように、精度と安定性が重要であるアプリケーションでは大きな問題になる可能性があります。したがって、クリープ抵抗は、この変形に抵抗する材料の能力です。
さて、コールドフォーミングはどのようにして出てきますか？コールドフォーゲンは、高圧を使用して金属が室温で形作られる製造プロセスです。このプロセスにはいくつかの利点があり、そのうちの1つはクリープ抵抗への影響です。
コールドフォーミングがクリープ抵抗に影響を与える重要な方法の1つは、穀物の洗練によることです。金属を冷やすと、高圧により金属内の粒子が変形し、より小さな穀物に分割されます。粒子が小さいことは、より多くの粒界を意味し、これらの境界は金属内の転位の動きに対する障壁として機能します。脱臼は、ストレス下で変形できる金属の結晶構造の欠陥です。脱臼の動きを妨げることにより、冷間鍛造中に生成される小さな粒子は、金属が忍び寄ることをより困難にします。
たとえば、鋼鉄の部分を冷やしているとしましょう。鍛造前に、鋼は比較的大きな穀物を持っています。コールドフォーミングの高圧を適用すると、これらの穀物ははるかに小さな穀物に精製されます。その結果、鋼はクリープに対してより耐性になります。これは、部品が長期にわたって一定のストレスにさらされるアプリケーションで特に重要です。送電線用のコールドフォーパーツ。これらの部品は、電力の信頼できる送信を確保するために、時間の経過とともに形状と完全性を維持する必要があります。
クリープ抵抗に対するコールドフォーゲンのもう1つの効果は、作業硬化です。寒い鍛造プロセス中、金属は柔軟に変形し、その強度と硬度が増加します。この作業硬化は、クリープ抵抗の改善にも寄与します。金属が機能している場合、硬化すると、さらなる変形を引き起こすためにより多くのエネルギーが必要です。したがって、一定の負荷にさらされると、非作業ではない硬化金属と比較して忍び寄る可能性が低くなります。
取るコールドフォージされたネジ例として。ネジは、長期間にわたって物事をしっかりと保持する必要があるアプリケーションでよく使用されます。それらが非寒さの鍛造材料から作られた場合、クリープのために時間の経過とともに緩み始める可能性があります。しかし、コールドフォーミングワーク - スクリュー材料を硬化させるため、それが変形してグリップを失う力に抵抗することができます。
コールド鍛造は、材料の均一性も改善する可能性があります。場合によっては、生の金属は、組成の変動や不純物の存在など、構造に不均一性を持つことがあります。これらの不均一性は、材料の弱点として機能し、忍び寄る傾向があります。耐火性の際、高圧は材料をより均等に分配するのに役立ち、これらの不均一性を減らします。このより均一な構造により、全体的なクリープ抵抗が向上します。
考えてみましょう冷たいナッツ。均質な構造を持つナットは、局所的なクリープを経験する可能性が低く、それが緩めたり故障したりする可能性があります。コールドフォーギングを使用して、ナッツ材料の均一性を改善することにより、時間の経過とともにパフォーマンスを維持することができます。
ただし、クリープ抵抗に対するコールドフォーゲンの影響は必ずしも簡単ではないことに注意することが重要です。改善の程度は、鍛造される金属の種類、鍛造プロセスパラメーター（適用される圧力の量や鍛造段階の数など）、その後の熱処理など、いくつかの要因に依存します。
さまざまな金属の場合、クリープ抵抗の点でのコールドフォーミングへの反応は大きく異なります。たとえば、一部の合金は、純粋な金属と比較して、冷間鍛造後のクリープ抵抗のより劇的な改善を示す場合があります。これは、合金要素がさまざまな方法で粒界や転位と相互作用し、コールドフォーミングの効果を高めることができるためです。
鍛造プロセスパラメーターも重要な役割を果たします。冷間鍛造中に加えられた圧力が低すぎる場合、穀物の洗練と作業硬化は、クリープ抵抗を大幅に改善するのに十分ではないかもしれません。一方、圧力が高すぎると、亀裂などの材料に損傷を与える可能性があり、実際にパフォーマンスが低下します。
その後の熱処理は、クリープ抵抗に対するコールドフォーゲンの影響を促進または減少させることもできます。よく設計された熱処理は、冷間鍛造中に導入された内部応力を緩和し、より良いクリープ抵抗のために材料の微細構造をさらに最適化することができます。ただし、不適切な熱処理は、穀物をより大きなサイズに戻すなど、コールドフォーミングの利点の一部を逆転させる可能性があります。
結論として、コールド鍛造は、穀物の洗練、作業硬化、および材料の均一性の改善による物質的なクリープ抵抗に大きなプラスの影響を与える可能性があります。しかし、最良の結果を達成するには、金属タイプを慎重に検討し、プロセスパラメーターを偽造し、その後の熱処理を検討する必要があります。
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参照
- Callister、WD、＆Rethwisch、DG（2017）。材料科学と工学：はじめに。ワイリー。
- Dieter、GE（1986）。機械的冶金。マクグロー - ヒル。