鍛造技術によく見られる欠陥

鍛造プロセスの不適切な欠陥には、通常次のようなものがあります。
 
1.大結晶粒
 
大結晶粒は通常、鍛造開始温度が高すぎて変形程度が不足しているか、または鍛造終了温度が高すぎているか、変形程度が臨界変形領域に落下していることに起因する。アルミニウム合金の変形度が大きすぎて、組織を形成する;高温合金の変形温度が低すぎると、混合変形組織を形成する際にも粗大結晶粒を引き起こす可能性があり、結晶粒の粗大化は鍛造物の塑性と靭性を低下させ、疲労性能が明らかに低下する。
 
2.結晶粒不均一
 
結晶粒不均一とは、鍛造物の一部の部位の結晶粒が特に粗大で、一部の部位は小さいことを意味する。結晶粒の不均一性を生じる主な原因は、ブランクの各所の変形不均一が結晶粒の破砕程度を不均一にしたり、局所領域の変形程度が臨界変形領域に落ちたり、高温合金が局所的に加工硬化したり、焼入れ加熱時に局所的に結晶粒が粗大になったりすることである。耐熱鋼及び高温合金は結晶粒の不均一性に特に敏感である。結晶粒の不均一は鍛造物の耐久性、疲労性能を明らかに低下させる。
 
3.冷硬現象
 
変形時に温度が低すぎたり、変形速度が速すぎたり、鍛造後の冷却が速すぎたりすると、再結晶による軟化が変形による強化(硬化)に追いつかない可能性があり、熱鍛造後の鍛造品内部にはまだ部分的に冷変形組織が残っている。このような組織の存在は鍛造物の強度と硬度を高めるが、塑性と靭性を低下させる。深刻な冷硬現象は鍛造割れを引き起こす可能性がある。
 
4.亀裂
 
亀裂は通常、鍛造時に大きな引張応力、切断応力、または追加の引張応力が存在することに起因する。クラックが発生する部位は、通常、素材の応力が最も大きく、厚さが最も薄い部位である。ブランクの表面と内部に微小亀裂があったり、ブランク内に組織欠陥があったり、熱加工温度が不適切で材料の塑性を低下させたり、変形速度が速すぎたり、変形程度が大きすぎたりして、材料の許容する塑性指針などを超えたりすると、粗引き、長抜き、パンチ、拡孔、曲げ、押出などの工程で亀裂が発生する可能性があります。
 
5.亀裂
 
亀裂は鍛造物の表面に浅い亀状亀裂を呈する。このような欠陥は、鍛造物の成形において引張応力を受ける表面(例えば、充填されていない突出部又は曲げられた部分)が最も発生しやすい。亀裂を引き起こす内因は多方面にある可能性がある:①原材料はCu、Snなどの溶融しやすい元素が多すぎる。②高温長時間加熱時、鋼材料表面には銅が析出し、表面結晶粒が粗大、脱炭素、または複数回加熱された表面がある。③燃料の硫黄含有量が高すぎて、硫黄が人鋼材料の表面に浸透している。
 
6.フランジ割れ
 
フランジクラックは、ダイ鍛造および縁切りの際にダイ分割面で発生するクラックである。フランジクラック発生の原因は、①ダイ鍛造作業中に強打により金属が強く流動して筋通し現象が発生する可能性がある。②マグネシウム合金型鍛造物の縁取り温度が低すぎる、銅合金型鍛造物の縁取り温度が高すぎる。
 
7.離型面割れ
 
離型面割れとは、鍛造物の離型面に沿って発生する割れを指す。原材料は非金属交じりが多く、ダイ鍛造時のダイ分離面への流動と集中または縮管残渣はダイ鍛造時に人を押し出して縁を飛んだ後に常形成分のダイ面亀裂となる。
 
8.折りたたみ
 
折り畳みは、金属変形中に酸化された表層金属が合流して形成される。2本(または複数本)の金属対流が合流して形成することができ、隣接部分の表層金属を1本の金属の急速な大量の流れが流れ、両者が合流して形成されてもよい、変形金属が撓み、還流することにより形成するもよく、部分金属が局所的に変形し、他の部分金属内に圧入されて形成されてもよい。折り畳みは原材料と素材の形状、金型の設計、成形工程の手配、潤滑状況及び鍛造の実際の操作と関係がある。折り畳みは部品の積載面積を減らすだけでなく、作業時にここでの応力集中により疲労源になることが多い。
 
9.貫流
 
貫通流は流線分布が不適切な形式である。穿孔領域では、一定の角度分布をしていた流線が合流して穿孔流が形成され、穿孔領域内、外の結晶粒の大きさが大きく異なる可能性がある。貫通流の発生原因は折り畳みと似ており、2本の金属または1本の金属が別の金属を持って合流して形成されたが、貫通流部分の金属は依然として一体であり、貫通流は鍛造品の機械的性能を低下させ、特に貫通流帯の両側の結晶粒の差が大きい場合、性能の低下が顕著である。
 
10.鍛造物の流線分布が不順である
 
鍛造物の流線分布の不調とは、鍛造物の低倍で流線切断、還流、渦流などの流線乱れが発生することを意味する。金型の設計が適切でないか、鍛造方法の選択が不合理である場合、プリフォーム流線が乱れている、労働者の操作が不適切であり、金型が摩耗して金属に不均一な流れを生じさせ、いずれも鍛造品の流線分布を不調にすることができる。流線の不調は各種の力学性能を低下させるため、重要な鍛造品に対して、流線分布の要求がある。
 
11.鋳造組織の残留
 
鋳造組織の残留は主に鋳造インゴットを素材とする鍛造物に見られる。鋳型組織は主に鍛造物の困難な変形領域に残っている。鍛造比不足と鍛造方法の不適切は鋳造組織の残留発生の主要な原因である。鋳造組織が残留すると、鍛造物の性能、特に衝撃靭性と疲労性能が低下する。
 
12.炭化物偏析レベルが要求に合わない
 
炭化物偏析レベルの不一致は主にレステナイト金型鋼に現れた。主に鍛造物中の炭化物の分布が不均一で、大きな塊状の集中分布または網状分布を呈している。このような欠陥の主な原因は原材料の炭化物の偏析レベルが悪いことに加え、改鍛時の鍛造比が不足したり、鍛造方法が不適切であったりすることである。
 
13.リボン組織
 
帯状組織はフェライトとパーライト、フェライトとオーステナイト、フェライトとベイナイト、フェライトとマルテンサイトが鍛造物中に帯状に分布する組織であり、それらは亜共折鋼、オーステナイト鋼、半マルテンサイト鋼に多く見られる。このような組織は、二相が共存する場合に鍛造変形時に発生する帯状組織が材料の横塑性指針、特に衝撃靭性を低下させることができる。鍛造や部品の作業では、フェライトベルトや2相の境界に沿って亀裂しやすいことがよくあります。
 
14.局所充填不足
 
局部充填不足は主にリブ、凸角、回転角、フィレット部に発生し、寸法は図面の要求に合わない。発生の原因は、①鍛造温度が低く、金属流動性が悪い、②設備トン数が不足しているか、ハンマー打力が不足している、③ブランクダイの設計が不合理で、ブランクの体積または断面寸法が不合格である、④ダイボアに酸化皮革または溶接変形金属を堆積する。
 
15.アンダ圧
 
アンダプレスフィンガーは型分割面に垂直な方向の寸法が一般的に増大しており、発生の原因は以下の通りである:①鍛造温度が低い。②設備トン数が不足しており、ハンマー打力が不足しているか、ハンマー打撲回数が不足している。
 
16.ずれ
 
ずれは、鍛造物が型分割面の上半部に沿って下半部に対して変位することである。発生の原因は、①スライダ(ハンマーヘッド)とガイドレールとの隙間が大きすぎること、②鍛造型の設計が不合理で、ずれ力を除去するロック口或いはガイド柱が不足している、③金型の取り付け不良。