「アルミニウムやステンレスを加工して部品を作ることになった。」
もしこれからアルミニウムやステンレスの加工をするのであれば、それぞれの違いや特徴をしっかりと知っておいた方が良いでしょう。
そこで今回は、アルミニウムとステンレスの違いと加工する上でのそれぞれの特徴を紹介します。
□ステンレスとアルミニウムの相違点を紹介
まずはそれぞれの違いについて簡単に確認していきましょう。
主な相違点は3つあります。
それぞれについて詳しく見ていきましょう。
1つ目は、強度です。
アルミニウムはステンレスと比較すると柔らかいです。
そのため、たわみが発生したり、傷がついたりと変形が起きやすいのです。
高い安全性と耐久性が求められる建築分野においては、ステンレスの方が重宝されるでしょう。
一方で、航空機や輸送機器などの軽量化が求められる分野においては、比強度が大きいアルミニウムが採用されます。
2つ目は、表面処理の有無です。
ステンレスは、ご存知の通り、艶やかで光沢があります。
表面処理をする必要がなく、そのまま使用されることが多いです。
しかし、アルミニウムは、そのままではマットな質感で光沢がないので、表面処理を施すことが多いです。
見た目の問題だけでなく、耐食性や耐摩耗性を付与するために表面処理を行うこともあります。
3つ目は、加工性です。
アルミニウムは、先ほども紹介したようにステンレスよりも柔らかいため、圧延やプレスといった加工方法が可能です。
しかし、熱伝導率や酸化皮膜により溶接が困難であるという特徴があります。
反対にステンレスは強度が高いため、加工性が低いという特徴があります。
溶接はアルミニウムと比較すると、容易である場合が多いです。
□アルミニウムを加工する上での特徴を紹介
次に、アルミニウムを加工する上での特徴を紹介します。
主なポイントは3つです。
・塑性加工がしやすいこと
アルミニウムは、曲げたり、丸めたり、伸ばしたり、薄くしたりがかなり容易です。
上記のように塑性加工のしやすさはアルミニウムの最大の特徴と言っても良いでしょう。
・切削加工がしやすいこと
アルミニウムは、切削加工にも適しています。
板材を切ったり曲げたりするプレス加工や板金加工と比較してみると、切削加工は板材や丸棒から形を作っていくため、さまざまな形状に加工可能です。
また、金属を切削加工すると、どうしても熱が発生します。
通常の場合、この熱によって素材が歪んだり、工具が消耗したりという問題が発生してしまいます。
しかし、アルミニウムであれば熱伝導率が高いことから熱をうまく逃がせるのです。
・接合方法が豊富であること
一般的には溶接による接合が多いでしょう。
このほかにも、リベット接合や接着接合などの方法でも加工できます。
製品の形や仕様に合わせて柔軟に加工方法を選択できるというのは、大きなメリットになりますよね。
□ステンレスを加工する上での特徴を紹介
最後に、ステンレス加工の種類と加工しにくいと言われる理由について紹介します。
加工方法は、切断や曲げ、溶接、切削に分けられます。
それぞれについて詳しくみていきましょう。
・切断加工
シャーリングマシンやタレットパンチなどの機械を使用して行います。
大きさや寸法に合わせて切断する工程です。
ステンレスは非常に高い硬度を有しているため、扱いにくいです。
この加工の難しさから加工者の技術が反映されやすい工程だと言われています。
最近では、レーザー切断機を使用して、高速、高精度で加工をすることも増えてきています。
・曲げ加工
こちらはあらかじめスプリングバックを計算しておく必要があります。
スプリングバックとは、曲げ加工をしたのちに素材が元の形状に戻ろうとする性質のことを指します。
この戻りを計算した上で加工をしなければならないのですが、うまく調整するためには十分に特性を把握する必要があるでしょう。
・溶接加工
ステンレスは、大きく分けるとオーステナイト系とフェライト系、マルテンサイト系、二相ステンレス系の4つに分けられます。
それぞれ溶接特性が異なります。
比較的薄めの板であれば、TIG溶接が可能でしょう。
中程度の板であれば、ステンレス鋼溶接技術者に任せることをおすすめします。
・切削加工
穴を開けたり、溝を掘ったりする加工方法です。
ステンレスは削ることが非常に難しいので、加工硬化や歪みが生じることがあります。
切削は、素材の剛性や熱変位に大きく影響されます。
そのため、加工者の技術や知識が試される部分です。
マシニングセンタや旋盤、フライス盤、ボール盤といった工作機械をうまく使い分けてくださいね。
□まとめ
今回は、アルミニウムとステンレスの違いと加工する上でのそれぞれの特徴を紹介しました。
アルミニウムとステンレスの違いや加工上の特徴について十分にご理解いただけたでしょうか。
もしアルミニウムやステンレスの部品を調達したい場合は、ぜひ当社にお任せください。