当コラムの第1回・第2回で、鍛造品の強さの理由として何度か登場した「鍛流線（たんりゅうせん・メタルフロー）」。今回はこの言葉を正面から取り上げ、なぜ鍛流線のある部品は強いのか、そして鍛流線は何で決まるのかを、部品の調達・設計に関わる方向けに分かりやすくご紹介します。
鍛流線とは——金属の中の「木目」
金属の内部には、製造の過程でできる組織の「流れ」があります。鋼材は製鉄所で圧延されて棒や板になる際、内部の組織や微小な介在物が引き伸ばされ、材料の長手方向に沿った繊維のような流れができます。これが木材でいう「木目」にあたるもので、金属では鍛流線（メタルフロー）と呼ばれます。
木の板が木目に沿う方向には粘り強く、木目を横切る方向には割れやすいのと同じで、金属も鍛流線の向きによって強さが変わります。鍛流線に沿った方向は衝撃や繰り返しの力に強く、流れが途切れた部分は弱点になりやすいのです。
作り方で変わる——削り出しとの違い
同じ形の部品でも、作り方によって内部の鍛流線はまったく違います。丸棒からの削り出しでは、部品の形に関係なく流れが一方向のままなので、段差やギアの歯の部分で鍛流線が断ち切られます。木目を無視して彫刻した木工品と同じで、断ち切られた箇所が力に対する弱点になります。
一方、鍛造では熱した材料を金型の中で流動させて形を作るため、鍛流線が部品の輪郭に沿って連続的につながります。曲がり部には曲がりに沿った流れが、ギアの歯には歯の形に沿った流れができ、力のかかる方向に対して「木目の通った」強い部品になります。コンロッドや足回り部品のような重要保安部品に鍛造が選ばれる、いちばんの理由がこれです。
| 製法 | 鍛流線の状態 | 強さへの影響 |
|---|---|---|
| 鍛造 | 部品の輪郭に沿って連続 | 衝撃・繰り返し荷重に強い |
| 切削（削り出し） | 素材のまま一方向。段差や歯形で断ち切られる | 断ち切られた箇所が弱点になりやすい |
| 鋳造 | 溶かして固めるため流れ自体が生じない | 方向性はないが、内部品質の管理が重要 |
鍛流線は「金型の設計」で決まる
鍛流線がどう流れるかは、偶然ではなく金型の設計で決まります。材料をどの向きに置き、どの順番でどこへ流動させるか——この設計次第で、同じ部品でも強さに差が出ます。当社は鍛造金型を自社で設計・製作しているため、部品にかかる力を考慮した鍛流線を、金型の段階から作り込むことができます。
強度でお悩みの部品、ご相談ください
「切削で作っている部品を鍛造に切り替えたい」「強度不足や破損にお悩みの部品がある」という場合は、図面をお送りください。鍛造化による強度向上の見込みと、製作可否・お見積りをご回答します。試作・小ロットからのご相談も歓迎です。