板金や溶接といった作業を行う方にとって、金属加工という大枠を学ぶことは非常に大切だと思います。
金属加工はものづくりの原点でもあります。
そこで、これから金属の加工に関わる方に向けて、金属加工の様々な種類とメリットとデメリットについて紹介します。
□金属加工の様々な種類を紹介
ここでは金属加工の様々な種類を紹介したいと思います。
金属加工は、大きく分けると付加加工と成型加工、除去加工の3つがあります。
それぞれについて詳しく見ていきましょう。
まずは、付加加工についてです。
付加加工とは、名前の通り何かしらの性能を付け加える加工です。
具体的には以下の方法があります。
・被膜加工
ペンキ塗装による被膜であれば、金属の表面に塗料を塗ったり、色をつけたりすることで、表面を保護します。
金メッキは真鍮などの金属の表面に薄い金の膜を貼ります。
メッキは電気の力を利用します。
・接合加工
接合加工には、接着と溶接があります。
前者は、異なる金属同士を溶かし、素材の間に流し込むことでくっつけます。
はんだづけやろう付けが代表的です。
後者は、金属の素材と接合用の材料を溶かしてくっつけます。
アーク溶接やTIG溶接、 MIG溶接などの方法があります。
次に、成形加工についてです。
こちらは素材を成形する加工です。
固体以外の状態と固体状態で整形する方法があります。
・固体以外の状態から成形する加工
鋳造や射出成形、圧結が一般的です。
鋳造や射出成形は、金属を溶かして金型に流し込み、固めます。
圧結は、金属の粉を型に入れて圧力をかけて成形します。
・固体状態から成形する加工
鍛造や圧延、打ち抜き、曲げ、焼結がこの方法に該当します。
鍛造は、工具や金型によって金属を叩いたり、押したりして目的の形にします。
圧延は、回転する2本のロールの間に金属素材を通すことで成形します。
打ち抜きは、工具によって板状の金属から目的の形状を切り抜きます。
曲げは、板状の金属を金型に押し付けて曲げる方法です。
焼結は、金属の粉を型で成形し、焼き固めます。
最後に、除去加工について紹介します。
素材から不要な部分を取り除く加工方法です。
3つの加工方法に大別されるので、それぞれについて簡単に紹介します。
・機械的除去
こちらは刃具や工具を用いて不要な部分を取り除きます。
・熱的除去
こちらは熱を加えて不要な部分を取り除きます。
煮沸殺菌などもこちらに当てはまります。
・化学的除去
こちらは化学薬品を使用して、その腐食作用によって材料を溶かし、不要部分を取り除きます。
□金属加工のメリットとデメリット
メリットは5つ、デメリットは4つあります。
それぞれについて詳しく見ていきましょう。
まずはメリットの紹介です。
・機械的強度が高い
金属は材料自体が樹脂などに比べて頑丈です。
強度が求められる場面では、金属が選択されることが多いでしょう。
また、必要に応じて強度や靭性をさらに高められます。
・耐摩耗性、耐熱温度が高い
一部のプラスチック材料を除き、金属材料はプラスチック材料よりも融点が高いです。
そのため、高温下での使用に適しています。
・鋼材の体積あたりのコストが低い
一部例外はありますが、基本的にコストは低く抑えられます。
材料代だけで判断することはおすすめできませんが、材料選定は金属加工に欠かせない要素なので、知っておいてくださいね。
・寸法精度が安定しやすい
切削加工をすると、刃物と素材の間に熱が発生します。
この熱によって素材が変形することがあるのですが、金属の場合はその変化量が小さいです。
・放電加工やワイヤー加工ができる
電気を使用した加工ができますが、これらはデメリットになることもありますね。
次は、デメリットです。
・切削条件がプラスチックよりも悪い
金属は硬いので工作機械の送りをプラスチックのように早めることは難しいです。
また、刃物の摩耗も激しくなるため、その点も考慮する必要があります。
・表面処理をしないと腐食しやすい
プラスチックの場合はサビに悩まされることはありません。
しかし、金属は素地の状態ではどんどんサビが進行します。
腐食を防ぐために加工が必須と言えるでしょう。
・比重がプラスチックより大きい
プラスチックよりも比重の大きいものが多いのが金属です。
同じ体積であっても、2倍や6倍の重量を有しているものがあります。
比重が多くなればなるほど、それだけ搬送コストや動力エネルギーが必要であることは覚えておきましょう。
・怪我するリスクが大きい
金属の切削加工では、切り傷のリスクも非常に高いです。
バリ処理などが必要なのも、これが理由ですね。
□コストダウンのポイント
最後に、板金加工においてコストダウンするためのヒントを4つ紹介します。
・加工メーカーの得意分野を踏まえて発注する
単に板金加工会社と言っても、得意分野はさまざまです。
苦手分野を依頼しているとコストが高くなることもあるので、気をつけましょう。
・溶接を減らして曲げられる部分は曲げる
溶接は、加工単価が非常に高くなる可能性があります。
曲げられる部分がある場合は、積極的に曲げ加工をすることをお勧めします。
・バリ取りの指示を再検討する
バリ取りには、思っているよりも人件費や設備費がかかります。
バリ取りの依頼が本当に必要かどうかは、十分に検討してくださいね。
□まとめ
今回は、金属加工の様々な種類とメリットとデメリットについて紹介しました。
金属加工についてご理解いただけたでしょうか。
もし部品加工についてお悩みでしたら、ぜひ当社にご相談ください。