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コールド・ヘッディング・マシンとは?

May 09, 2025 ワックス電気機械 表示 155

コールドヘディングとは何か?

冷間圧造は冷間成形とも呼ばれ、線材や棒材を室温で目的の形状に加工する金属加工プロセスです。熱間鍛造とは異なり、冷間圧造は外部からの加熱を必要とせず、代わりに高圧下で流動する材料の延性を利用します。この方法は、ボルト、ネジ、リベットなどのファスナーの製造に広く使用されており、優れた寸法精度、優れた表面仕上げ、材料の無駄を最小限に抑えます。金属は再結晶温度以上に加熱されることがないため、材料内の結晶粒はそのまま残り、その結果、強度と耐疲労性が向上する。

冷間圧造機の作業工程

ワイヤー供給

ワイヤーのスプールはペイオフ・リールに取り付けられ、曲がりや巻きを除去するために矯正機構に導かれる。その後、ワイヤーが正しい長さ(ブランク)になるように機械に送り込まれる。

ブランク・カッティング

精密シャーがワイヤーを切断し、均一な長さの「ブランク」を作る。このブランクが、成形シーケンスの出発点となる。

多段成形

冷間圧造機は通常、複数のステーション(または「ドライブ」)を備えています。各ステーションは、ブランクを再成形するために徐々に高い圧力を加えます:

  • ステーション1:動揺(最後の膨らみ)
  • ステーション2:プリフォーミング(荒成形)
  • ステーション3+:最終成形、アンダーカット、ヘッドフォーミング

排出

最終ステーションの後、新しく成形された部品は金型から排出される。その後、統合されたコンベアまたはシュートが、完成した部品を梱包または二次加工へと誘導します。

品質管理

自動ゲージングシステムは、重要な寸法(ヘッド径、シャンク長さなど)をインラインで検査し、部品が公差に適合していることを確認し、スクラップを減らすことができます。

冷間圧造機の部品

冷間圧造機は、大量生産で高精度の部品として珍重されている。共通コールドヘッド部品を含む:

  • ボルトとネジ
  • リベットとピン
  • 釘とファスナー
  • 自動車部品(ホイールボルト、ブレーキピンなど)
  • 電気接点
  • 油圧継手
  • 医療用インプラント(骨ネジなど)

その汎用性は、金型設計に応じて、フランジ、4方向クロス、マルチローブフォームなどのカスタム形状にも及ぶ。

冷間圧造と熱間鍛造の比較

特徴 コールド・ヘディング 熱間鍛造
温度 室温 再結晶温度以上
素材強度 加工硬化による強化 熱処理を施さなければ、より低くなる可能性がある。
表面仕上げ エクセレント-スケールや酸化が少ない しばしば表面洗浄が必要
寸法精度 高い公差を達成可能 公差が緩く、二次加工が必要な場合がある。
素材利用 最大98%(スクラップはほとんどない) フラッシュとトリミングにより低下
生産スピード 非常に高いサイクルレート(1分間に数百回) 加熱サイクルによる。
金型費用 金型の初期コストが高い。 金型コストは低いが、操業コストは高い

冷間圧造は、高強度、高精度、大量生産が要求される用途に優れており、一方、熱間鍛造は、熱伝達の懸念が少ない、大きくてかさばる部品に適している。

冷間圧造機の種類

シングルステーション(シングルダイ)マシン

  • シンプルな形状や短納期に最適。
  • 初期コストは低いが、成形能力は限定的。

マルチステーション(マルチダイ)マシン

  • 2~6台(またはそれ以上)のステーションを備え、順送成形に対応。
  • 複雑な形状と高スループットに最適。

アップセッター

  • アップセット作業(ネジ/ボルトの頭部成形)に特化。
  • シングルまたはマルチステーション。

コンビネーションマシン

  • 冷間圧造と二次加工(例:タッピング、ねじ切り)を1つのラインに統合する。
  • ハンドリングとターンアラウンドの時間を短縮します。

高速ロータリー冷間成形機

  • ステーションにロータリーインデックスを採用し、1部品あたりのサイクルタイムを10ms以下に短縮。
  • 自動車や電子機器のファスナー製造に使用される。