鍛造は次の方法によって分類できます。

1. 鍛造工具や金型の配置に応じて分類します。

2.鍛造成形温度による分類。

3. 鍛造工具とワークの相対運動モードに応じて分類します。

鍛造前の準備には、原材料の選定、材料計算、切断、加熱、変形力の計算、設備の選定、金型設計などが含まれます。鍛造前には、適切な潤滑方法と潤滑剤を選択する必要があります。

鍛造材料は、各種鋼種や耐熱合金、アルミニウム、マグネシウム、銅などの非鉄金属など、幅広い範囲にわたります。また、一度に加工されるさまざまなサイズの棒材や形材、さまざまな規格のインゴットなどがあります。我が国の資源に適した国産材料を広く使用するだけでなく、海外からの材料も使用しています。鍛造材料のほとんどはすでに国家規格に掲載されています。開発、テスト、普及されている新材料も数多くあります。周知のように、製品の品質は原材料の品質と密接に関係していることが多いため、鍛造作業者は材料に関する広範かつ深い知識を持ち、プロセス要件に応じて最適な材料を選択する能力に長けている必要があります。

材料計算と切断は、材料利用率を向上させ、精緻なブランクを実現するための重要なステップです。過剰な材料は無駄を生み出すだけでなく、金型の摩耗やエネルギー消費を悪化させます。切断時にわずかな余裕を残さないと、工程調整の難易度が高まり、スクラップ率が上昇します。さらに、切断端面の品質も工程と鍛造品質に影響を与えます。

加熱の目的は、鍛造時の変形力を低減し、金属の可塑性を向上させることです。しかし、加熱は酸化、脱炭、過熱、過燃焼などの一連の問題も引き起こします。鍛造初期温度と最終温度を正確に制御することは、製品の微細組織と特性に大きな影響を与えます。火炎炉加熱はコストが低く、適応性に優れているという利点がありますが、加熱時間が長く、酸化や脱炭が発生しやすいため、作業条件も継続的に改善する必要があります。誘導加熱は、加熱が速く、酸化が最小限に抑えられるという利点がありますが、製品の形状、サイズ、材質の変化への適応性が低いです。加熱工程のエネルギー消費は、鍛造生産のエネルギー消費において重要な役割を果たしており、十分に評価する必要があります。

鍛造品は外力を受けて生産されるため、変形力を正しく計算することが、設備選定や金型検証の基盤となります。また、変形体内部の応力-ひずみ解析を行うことも、工程の最適化や鍛造品の微細組織と特性制御に不可欠です。変形力を解析する方法は主に4つあります。主応力法は厳密ではありませんが、比較的シンプルで直感的です。ワークと工具の接触面の全圧力と応力分布を計算し、ワークのアスペクト比や摩擦係数の影響を直感的に把握できます。すべり線法は平面ひずみ問題に対して厳密であり、ワークの局所変形における応力分布に対してより直感的な解を提供します。ただし、適用範囲が狭く、最近の文献ではほとんど報告されていません。上限法は荷重を過大評価する可能性がありますが、学術的な観点からは厳密ではなく、有限要素法よりも提供できる情報量が少ないため、最近はほとんど適用されていません。有限要素法は、ワークの外部荷重や形状変化だけでなく、内部の応力・ひずみ分布や欠陥発生の可能性も予測できるため、非常に高機能な手法です。しかし、これまでは計算時間が長く、グリッドの再描画などの技術的課題の改善も必要だったため、その適用範囲は大学や科学研究機関に限られていました。しかし近年、コンピュータの普及と急速な進歩、そして有限要素解析用の商用ソフトウェアの高度化に伴い、この手法は基本的な解析・計算ツールとなっています。

摩擦を低減することは、エネルギーを節約するだけでなく、金型の寿命を延ばすことにもつながります。摩擦を低減するための重要な対策の一つは潤滑です。潤滑は、製品の均一な変形により、微細組織と特性の向上に役立ちます。鍛造方法や作業温度の違いにより、使用する潤滑剤も異なります。高温合金やチタン合金の鍛造には、ガラス潤滑剤が一般的に使用されます。鋼の熱間鍛造では、水性グラファイトが広く使用されています。冷間鍛造では、高圧のため、鍛造前にリン酸塩またはシュウ酸塩処理が必要になることがよくあります。