CAEを活用し、設計・検証・修正の作業をコンピュータ上で実行することにより、試作に必要なものの製造や試作にかかる時間を削減でき、製品開発のリードタイムを短縮できます。本記事では「冷間鍛造」に焦点をあてて、冷間鍛造の概要から、CAE解析するメリットや解析事例などを紹介します。
冷間鍛造とは？
冷間鍛造とは、素材を常温にて精度の高い金型を用いて高い加工圧力で成形する方法です。
温度の影響を受けにくく、金型の精度がそのまま転写されるため、適切な工程設計と工程間の熱処理・潤滑を施すことにより製品の最終形状(ネットシェイプ)あるいはそれに近い形状(ニアネットシェイプ)に成形することができます。
最近ではプレス側に複数の金型を可動させる機能を持たせて工程の短縮を図る製法も多数具現化されています。
デメリットとしては常温での成形のため素材の変形抵抗が高く複雑な形状には不向きであること、また加工圧力が高いため大きな品物は成形できないという点が挙げられます。
冷間鍛造をCAE解析するメリット
素材の成形過程における荷重や変形の推移を可視化し、成形中に起こる素材の割れなどの不具合現象を予測できるため、試作前に成形できる形状や鍛圧機のスペック内での成形可否を検証し、試作に関わる金型や人件費などのコストを低減できます。
また、金型への負荷（応力）も確認できるため、金型寿命の改善にも活用でき、鍛造生産コストを低減できます。
CAEを用いた冷間鍛造解析の事例
ここからはCAEソフト「DEFORM」を使用した解析事例を紹介していきます。
※CAEソフト「DEFORM」とは？
鍛造・切削・熱処理など、あらゆる金属加工に対応した総合加工シミュレーションソフト。
多彩な解析機能を有し、自動車分野をはじめ、鉄鋼、航空・宇宙、電気・電子、化学まで、あらゆる分野のお客様に導入いただいています。
より詳しい内容は、以下リンクよりご覧ください。
自動車用等速ジョイント部品の解析事例
下図は、成形過程における荷重推移と変形推移を示しており、荷重が変化するタイミングで変形の様子が大きく変化していることがわかります。また、成形荷重は成形が終了したタイミングが一番高くなっていますが、金型への負荷は成形途中が最も高くなっており、CAE解析を行うことで新たな気づきを得ることができます。
事例一覧 （画像をクリックすると解析動画のページに遷移します）
最後に
いかがだったでしょうか？
CAEを活用することによって、事前に不具合を回避し、コストやリードタイムを削減することができます。
CAEソフト「DEFORM」では、今回紹介した事例以外にも対応可能な工程や、データ分析、実験計画法モジュール、最適化モジュールなど設計者の方を支援する機能を取り揃えています。
製品設計・製作のうえで、お悩み事がありましたらお気軽にお問合せください。
CAEソフト「DEFORM」カタログ
DEFORMは、鍛造・切削・熱処理など、あらゆる金属加工に対応した総合加工シミュレーションソフトです。対応できる工程、各種機能の詳細や事例をまとめた総合カタログです。
