インダクションヒーターは、その効率性、環境への影響の低さ、使いやすさから、製造業界で人気を集めています。インダクションヒーターは、溶解、ろう付け、焼きなましなど、複数の金属加工プロセスを安全に行うことができます。誘導ヒーターは、交流電流を利用して磁場を発生させる装置です。変化する磁場が導電性材料に渦電流を誘導し、ジュール加熱の法則に従って加熱します。誘導加熱プロセスは、複数の製造技術を変化させ、その進歩を促進した。これらの機械的プロセスのひとつが鍛造プロセスである。

鍛造とは何か？

鍛造は、圧縮力を利用して金属を成形するプロセスである。これらの力は、ハンマー、プレス、または金型を通して加えられる。鍛造は、金細工師が金属を成形し、所望の形状およびサイズの金属物体を形成するために使用する最も古いプロセスの1つです。この工程により、鍛造された材料には強度、耐疲労性、耐衝撃性などの複数の機械的特性が付与される。

熱間および冷間鍛造

金属片を鍛造するには2つの状態がある。そのままの形で打ち込むか、あらかじめ再結晶温度以上に加熱しておくかである。金属を加熱せずに室温で鍛造を行う場合、このプロセスは冷間鍛造と呼ばれる。一方、ワークピースを結晶化温度まで加熱する場合は熱間鍛造となる。冷間鍛造は、比較的柔らかい金属を扱う場合に用いられ、金属を硬くし、強度を与えます。これに対して熱間鍛造は、ほぼすべての種類の金属に用いられる。より精密な金属成形が可能になるため、産業界ではより一般的です。

金属鍛造のための誘導加熱器の使用

前述したように、熱間鍛造には金属を加熱する必要がある。鍛造のために金属を加熱する従来の方法は、ガスなどの可燃性燃料で稼働する炉を使用する。接触式であり、燃料の燃焼により複数のガスが発生する。炉加熱に代わる最良の方法は誘導加熱である。刃物製造のような小規模な用途には誘導加熱炉を、大規模な用途には誘導加熱炉を使用することができます。どちらの場合も、金属を加熱するための電気供給が必要です。

誘導加熱による金属鍛造の主な工程

ここでは、金属の高周波鍛造に関わる3つの主なステップを紹介する。

  • インダクションヒーターによる予熱： 最初のステップは、ワーク（インゴット）をインダクションヒーターで鍛造温度に加熱することです。インゴットは形状を保ったまま、力によって変えられる温度まで加熱される。
  • ハンマリング：インゴットが鍛造温度まで加熱されると、金敷の上に置かれる。金床は平らな面で、金属の形を整えるのに使われる。その後、金属はハンマーで叩かれ、希望の形状に変化する。この工程は、手作業でもプレス機でも行うことができる。
  • 焼き入れ：金属を目的の形状に鍛造した後、冷却する。これは焼き入れまたは空冷によって行われる。焼き入れとは、金属を水や油で急速に冷やすことである。これは金属を硬化させ、冷却中の損傷を防ぐのに役立つ。空冷はより遅いプロセスだが、金属を硬化させることはない。

高周波鍛造に使用される設備

鍛造用誘導加熱装置は、お客様の必要とするサイズや用途に応じて、複数の誘導加熱装置が市販されています。FOCOでは、2つの鍛造用誘導加熱装置を設計しています：1つは鋼、鉄、アルミ棒鋼の誘導加熱用システム。もう一つはビレット加熱用です。各機械の主な仕様を以下に示します：

FOCOのインダクション・バー・ヒーティング・システム

  • 金属棒の高周波鍛造に使用
  • 推定所要電力25kW～250kW
  • 自動および半自動システムとして利用可能

FOCOの誘導ビレット加熱システム

  • 角・丸ビレットの高周波鍛造に使用。
  • 推定所要電力160kW〜3000kW
  • 加熱時間は調整可能で、1100℃の温度を達成できる。
  • 自動および半自動システムとして利用可能

鍛造用インダクションヒーターの利点

従来のヒーターと比較して、IHヒーターには複数の利点がある。最も顕著なものをいくつか挙げよう：

  • インダクション・ヒーターは加熱サイクルが速く、金属を素早く加熱できる。
  • 安全で、煙も出ない。
  • インダクション・ヒーターは金属を均一に加熱するため、鍛造に必要な時間を短縮できる。
  • 従来のガス炉に比べ、非常にコントロールしやすい環境を与えてくれる。
  • インダクション・ヒーターを使えば、製造工程は簡単に自動化できる。

よくある質問

誘導加熱で鍛えられる金属は？

ほとんどの種類の金属は、誘導加熱器を使って鍛造することができる。ただし、加熱効率はそれぞれ異なります。インダクションヒーターで鍛造される代表的な金属には、アルミニウム、真鍮、銅、鉄、ステンレス、チタンなどがあります。

炉による金属加熱と誘導加熱。どちらのプロセスが優れているか？

以前のガス炉は金属の予熱に使われていた。その場合、炉をセットアップし、さらに長時間稼働させ続けなければならない。止めてまた始めることはできない。セットアップにかかる時間は膨大だ。一方、IHヒーターはオンデマンドで熱を供給する。IHヒーターは制御可能で、スタートもストップも遅滞なくできる。しかも、2番目のケースでは生産時間が短い。

高周波鍛造の限界は何ですか？

複数の利点があるにもかかわらず、鍛造用途に誘導加熱器を使用するにはいくつかの制限があります。第一に、鍛造できる金属は誘導加熱器のサイズによって制限される。第二に、高価である。第三に、かなりのセットアップ費用と高周波電源を必要とするため、メーカーによっては制約となる場合がある。

概要

インダクションヒーターは、熱間鍛造用に金属を加熱する非常に効率的な方法です。金属を素早く均一に加熱できるため、鍛造に必要な時間を短縮できます。さらに、環境を汚染するガスが発生しないため、安全に使用できます。そのため、熱間鍛造用途で金属を効率的かつ安全に加熱する方法をお探しなら、IHヒーターは完璧なソリューションです。FOCOの誘導鍛造システムもご覧ください。