圧力下での精度: シームレスリング型鍛造のエンジニアリングガイド

シームレス圧延リング鍛造の力学を理解する

リング型鍛造、特にシームレス圧延リングプロセスは、高強度の円形部品を作成するために使用される特殊な製造技術です。棒を曲げて端を接合することによって形成される溶接リングとは異なり、継ぎ目のないリングは、固体金属の「ドーナツ」から始まるプロセスを通じて製造されます。このプリフォームは、メイン ロール、アイドラー ロール、アキシャル コーンを含む一連のローラーの間で強い圧力にさらされ、同時に壁厚が減少し、直径が増加します。この機械的変形により、金属の粒子の流れが確実に円周方向に配向され、優れた構造的完全性と疲労耐性が得られます。

リング強度における結晶粒流の役割

遠心鋳造やプレートからの機械加工に勝るリング型鍛造の主な利点は、連続的な鍛流線の発達です。圧延プロセス中に、金属の内部結晶構造がリングの輪郭に沿って再調整されます。これにより、脆弱な面が排除され、コンポーネントの衝撃や高圧環境に対する耐性が大幅に向上します。航空宇宙や石油・ガスなどの業界にとって、この方向性の強さは交渉の余地のない安全要件です。

鍛造リングの重要な材料の選択

の多用途性 リング型鍛造品 幅広い鉄合金および非鉄合金の使用が可能になります。適切な材料の選択は、最終用途の熱的、化学的、機械的要求によって決まります。炭素鋼は一般的な工業用フランジによく使用されますが、超合金はタービン エンジンの極度の熱のために確保されています。

段階的な製造ワークフロー

リング鍛造の精度は、制御された一連の熱段階と機械段階によって達成されます。最終的なリングが寸法公差と冶金基準を満たしていることを確認するために、各ステップを監視する必要があります。

• 動揺させる: 開始インゴットまたはビレットは鍛造温度まで加熱され、垂直方向に圧縮されて高さが減少し、直径が増加します。
• ピアス: アプセットされた溶銑の中心にパンチを打ち込んで穴を開け、「ドーナツ」または中空のプリフォームを形成します。
• リングローリング: プリフォームはアイドラー ロール上に配置され、ドライバー ロールに向かって移動します。ロールが回転すると、壁の厚さが圧迫され、リングの直径が強制的に拡大されます。
• 熱処理: 望ましい硬度と延性を実現するために、焼きなまし、焼き入れ、焼き戻しなどの鍛造後のプロセスが適用されます。

産業上の応用と利点

リングタイプの鍛造は、部品の故障が許されない分野で好まれます。このプロセスでは、固体ブロックの機械加工 (中心穴から大量のスクラップが発生する) に比べて材料の無駄が最小限に抑えられるため、円形部品の大量生産にとってコスト効率の高いソリューションでもあります。

鍛造リングの主な利点

• 高圧耐性: 深海石油掘削で使用されるリングタイプジョイント（RTJ）フランジに最適です。
• 優れた表面仕上げ: 圧延プロセスでは、多くの場合、自由型鍛造よりも滑らかで均一な表面が得られます。
• 寸法精度: 最新の CNC 制御リング ミルは厳しい公差を保持できるため、大規模な二次加工の必要性が軽減されます。
• 経済効率: ニアネットシェイプの生産により、特にチタンなどの高価な合金を使用する場合に、原材料コストが節約されます。