26 製造を強化する最先端の金属成形技術
日常的に使われている金属製品が、どのようにして形作られているのか不思議に思ったことはないだろうか。この記事では、鍛造や圧延のような伝統的な方法から現代の革新的な方法まで、金属成形に使われる26の高度な技術を紹介する。
この記事では、ステンレスやアルミニウムなど、魅力的な板金加工の世界を探ります。これらの素材がどのように選ばれるのか、そしてなぜ家電製品から産業機械まで、あらゆるものに欠かせないのかがわかります。その強さと多用途性の秘密を解き明かしましょう！
コードSUS（ステンレス鋼）
共通グレード：
機械的特性：
寸法仕様：
素材の特性：
加工を考慮する：
アプリケーション
物理的特性：
体重計算式：
重量(kg) = 長さ(m) × 幅(m) × 厚さ(mm) × 密度(7.95g/cm³)
例を挙げよう：
品質管理ノート：
コードSPCC、CRS（SPCD：延伸用冷間圧延鋼、SPCE：超深絞り冷延鋼板)
硬度HRB、1/2H＝74～89、1/4H＝65～80、1/8H＝50～71、フルハード（H）＝89以上
引張強さ：最低270 MPa (≈ 28 kgf/mm²)
素材厚：0.25～3.2mmが標準。3.2mmを超える厚みは特注となります。
幅：最大1524mm（5フィート）、1219mmまたは1250mm（4フィート）が一般的。カスタム幅は1524mmまで。
素材の長さ：カスタマイズ可能。標準的な長さは2438mmまたは2500mm（8フィート）。
素材の特性：
冷間圧延鋼は特徴的な灰色の光沢を示す。傷や腐食の影響を受けやすいため、表面の完全性を保つには慎重な取り扱いと迅速な加工が必要です。
以下のような表面処理に非常に適している：
密度：7.85 g/cm³
重量の計算長さ（m）×幅（m）×厚さ（mm）×密度＝重量（kg）
例を挙げよう：
重要な考慮事項
1.厚さの公差：標準公差は±0.08mm。例えば、公称2.0mmのシートは、1.92mmと2.08mmの間で測定することができる。
2.測定精度：正確な厚さ測定にはノギスではなく、必ずマイクロメーターを使用する。
3.腐食防止：
4.処理の意味合い：
5.品質管理：
コードAL、A1100P、A5052H32P、AL6061T6
一般的な合金：A1100P-O（Oは最大成形性のための焼鈍状態を示す）、A1050P、A5052H32P、AL6061T6、AL6063T5。
素材寸法：
素材の特性：
外観：銀白色の光沢があり、反射率が高い。酸化しやすく、薄い保護酸化膜を形成する。
表面保護：PVCフィルムは、取り扱いや加工中の傷や腐食を防ぐために貼られることが多い。
表面処理：
比重: 2.75 g/cm³
重量の計算長さ(m) x 幅(m) x 厚さ(mm) x 2.75 = 重量(kg)
例を挙げよう：
加工を考慮する：
重要な用途については、必ず材料の仕様書を参照し、試験を実施して、適合性と性能を確認してください。
コードSPGC
硬度：HRB、1/2H＝74～89、1/4H＝65～80、1/8H＝50～71、H＝89以上。
引張強さ：40-55kgf/mm²以上。
材料の厚さ：0.4～3.2mm。3.2mmより厚い材料は入手が困難で、通常は亜鉛メッキされた白亜鉛に置き換えられる。
素材幅：最大幅は5フィート（1524mm）で、通常は4フィート（1219mmまたは1250mm）です。
素材の長さ：どのサイズでもカット可能。通常8インチ（2438mmまたは2500mm）。
素材の特性：
比重：8.25
重量の計算長さ（m）×幅（m）×厚さ（mm）×比重＝kg。
例
SPGC 2.0 x 1220 x 2440 重量：2.0 x 1.22 x 2.44 x 8.25 = 49.1 kg。
もう一つの例：
SPGC 1.0 x 1000 x 2000 重量：1 x 1 x 2 x 8.25 = 16.5 kg。
注：
コードSPHC（鋼板熱延コマーシャル）
機械的特性：
寸法仕様：
素材の特性：
仕上げの推奨
体重計算式：
重量（kg）＝長さ（m）×幅（m）×厚さ（mm）×7.85
計算例：
重要な処理に関する考慮事項：
コードC1020、C1100、C2100、C2200、C2300、C2400（赤銅）および黄銅合金C2600以上。
一般的なモデル：
引張強さ：
素材寸法：
素材の特性：
1xxxシリーズ（99.9% Cu）：
2xxx シリーズ (60-96% Cu)：
表面処理：伸線、酸洗、研磨、銅メッキ、錫メッキ、ニッケルメッキ
比重: 8.9 g/cm³
体重計算式：
重量（kg）＝長さ（m）×幅（m）×厚さ（mm）×比重
例を挙げよう：
重要な注意事項
冷間圧延普通鋼板は、普通炭素構造用鋼冷間圧延鋼板または単に「コールドプレート」とも呼ばれ、通常0.15mmから3mmの範囲の厚さを持つ高精度の鋼材です。熱間圧延された普通炭素構造用鋼を常温で高度な冷間圧延工程にかけることにより製造されます。
この高度な製造技術では、熱間圧延された鋼を一連の圧力ローラーに通すことで、厚みを大幅に減らすと同時に、冶金学的および表面特性を向上させます。冷間加工工程では、表面の酸化スケールの形成が排除され、歪み硬化が誘発されるため、熱間圧延品と比較して、優れた表面仕上げ、より厳しい寸法公差、強化された強度を持つ製品が得られます。
圧延後の熱処理、特にバッチまたは連続焼鈍を施すことで、シートの機械的特性を最適化することができます。焼きなましは内部応力を緩和し、延性を向上させ、成形性を高めるため、板金加工における複雑な成形作業に理想的な材料となる。
冷間圧延普通鋼板は、その優れた特性の組み合わせにより、様々な産業で広く利用されています：
この汎用性の高い素材は、多様な用途の要求に応えるため、様々なグレードと仕様が用意されている。一般的な規格は以下の通り：
適切なグレードの選択は、特定の用途、要求される成形性、最終製品に必要な強度特性によって決まる。
電気亜鉛メッキ鋼板としても知られる連続電気亜鉛メッキ鋼板は、高度な電気メッキプロセスによって製造される高性能鋼材です。この技術では、精密に制御された亜鉛皮膜が、電解セル内で入念に準備された冷延鋼板基材の表面に析出されます。このプロセスでは直流電流を利用し、亜鉛を豊富に含む電解液から鋼鉄表面への亜鉛イオンの電気化学的析出を促進します。
その結果、通常2.5～25μmの厚さの亜鉛層が形成され、バリアと犠牲の両方のメカニズムを通じて優れた耐食性を提供します。電気亜鉛めっきプロセスは、卓越した均一性、優れた表面仕上げ、正確な膜厚制御を可能にし、高品質の外観と安定した溶接性を必要とする用途に最適です。
この先進的な鋼材は、さまざまな国際規格に分類されている：
鋼種の選択は、成形性、強度、表面品質など、特定の用途要件によって異なります。連続電気亜鉛メッキ鋼板は、耐食性と優れた表面仕上げが最優先される自動車部品、家電製品、HVACシステム、建築資材などに幅広く使用されています。
連続溶融亜鉛メッキ鋼板は、亜鉛メッキ鋼板または白鉄板と呼ばれることが多く、ブロック状またはリーフ状の亜鉛結晶のスパングルパターンを特徴とする特徴的な表面外観が特徴です。この表面は美的魅力を提供するだけでなく、大気腐食に対するシートの卓越した耐性にも貢献しています。
亜鉛めっき工程では、約450℃（842°F）の溶融亜鉛の浴中に鋼板を連続的に通します。その結果、冶金学的に結合した亜鉛皮膜が形成され、一般的には鉄亜鉛合金層と純亜鉛外層から構成されます。この皮膜の厚さはg/m²またはμm単位で測定され、通常の亜鉛メッキ鋼板を上回り、腐食防止能力を高めます。
この素材の主な利点は以下の通り：
この汎用性の高い素材は、さまざまな国際規格に分類されている：
グレードの選択は、用途、要求される成形性、望ましい防食レベルによって決まる。これらのシートは、耐食性、成形性、費用対効果の組み合わせが重要な建築、自動車、家電製造、その他さまざまな産業で幅広く使用されている。
ステンレス鋼は、様々な環境や化学薬品にさらされてもその完全性を維持する耐食合金です。クロム含有量が10.5%以上であることが特徴で、表面に酸化クロム保護層を形成する。工業用途では通常、「ステンレス鋼」は大気腐食に耐性のある合金を指し、「耐酸鋼」は耐薬品性が強化された鋼種を指す。
ステンレス鋼は、その微細構造と特性に基づいていくつかのカテゴリに分類することができます：
ステンレス鋼は高強度で耐食性に優れ ているが、機械加工性は難しいというこ とに注意する必要がある。板金加工では、オーステナイト系鋼種の高加 工硬化率と靭性により、打ち抜き加工中に工具 が急速に摩耗することがある。このため、数値制御（NC）パンチング は、レーザー切断やウォータージェット切断の ような他の成形方法と比べて、一般的にステンレ ス鋼には適していない。
等級と基準：
板金加工で最も一般的に使用される鋼種はオーステナイト系ステンレス鋼で、特にSUS304（米国呼称）または1.4301（欧州呼称）である。この鋼種は日本工業規格 (JIS) SUS304に相当し、化学組成はクロム18%、ニッケル8% (18-8ステンレス鋼)に相当する。より高い耐食性が要求される用途には、モリブデンを添加した316/316L（SUS316/SUS316L）などの鋼種が採用されることが多い。
板金加工用にステンレス鋼を選択する場合は、以下のような要素を考慮する：
アルミニウムは、その優れた熱伝導性、電気伝導性、高い延性、低い密度で珍重される銀白色の万能金属である。純アルミニウムは構造用途には強度不足ですが、その合金は機械的特性が向上するため、板金加工に広く使用されています。
アルミニウム合金板は、その主合金元素に基づいて8つのシリーズに分類される：1000番台（純アルミニウム）、2000番台、3000番台、4000番台、5000番台、6000番台、7000番台、8000番台である。このうち、板金加工で最も普及しているのは2000、3000、5000シリーズである：
一般的なアルミニウム合金の呼称には次のようなものがある：
板金加工用のアルミニウム合金を選択する際には、強度要件、耐食性、成形性、溶接性などの要素を考慮する必要があります。特定の用途、環境条件、製造工程によって、最も適した合金の選択が決まります。
銅板、特に赤銅（純銅またはC11000とも呼ばれる）から作られた銅板は、その特徴的な赤みがかったオレンジ色と卓越した特性により、工業用途で高く評価されています。優れた電気伝導率（約100% IACS）、熱伝導率（401W/m・K）、優れた延性（伸び率45～55%）、保護酸化層の形成による顕著な耐食性などです。
純銅のコストはいくつかの合金に比べれば高いですが、特定の用途で比類のない性能を発揮するため、その使用は正当化され ます。純銅は電力系統、特にバスバー、スイッチギア、変圧器の巻線など、大電流を流す部品に広く使われています。その熱特性は、熱交換器、冷却システム、電子機器の熱管理に理想的です。
赤銅の等級は次のように分類される：
赤銅の強度(69～365MPa、調質によって異なる)は鋼鉄のような構造用金属に比べれば低いですが、荷重を支え ない部品や、他の特性が重要な複合構造には使えます。導電性を保ちつつ、より高い強度を必要とする用途には、ベリリウム銅やリン青銅のような銅合金が考えられます。
製造における銅板の利用を最適化するために、精密な CNC 機械加工、複雑な形状のためのウォータージェット切断、電子ビーム溶接や摩擦攪拌溶接のような特殊な接合方法などの技術を採用することで、材料の完全性と性能を維持することができます。
真鍮は、高強度、耐食性、冷間および熱間成形加工における卓越した加工性の優れた組み合わせで有名な万能の銅亜鉛合金です。この合金は通常、60～70%の銅と30～40%の亜鉛を含み、その正確な組成が特定の特性を決定します。真鍮は優れた機械加工性を示し、複雑な加工工程に理想的です。
黄銅は、ある種の刺激的な環境では脱亜鉛の影響を受けやすいが、最新の合金組成と表面処理により、この問題は大幅に軽減されている。真鍮は比較的安価で、魅力的な黄金色の外観と抗菌特性も相まって、様々な工業、建築、装飾用途で人気のある選択肢となっています。
真鍮の等級は通常、銅の含有量に基づいて分類され、一般的な呼称としては以下のようなものがある：
各グレードには独自の特性があり、メーカーは配管器具や楽器から電気部品や建築金物に至るまで、特定の用途に最適なタイプを選択することができる。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
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