金属部品の製造は製造プロセスの不可欠な部分となっています。 紙押さえクリップから飛行機部品まで、さまざまな産業の部品製作に幅広く使用されています。 携帯電話を手に取ったり、工具を扱ったりするために車に乗り込むときは常に、金属部品製造の結果である製品を使用していることになります。 私たちのシステムはこれらの金属部品に依存しており、それらがなければ家を建てたり、電子機器を製造したり、車両を動かし続けたりすることはできません。
この記事では、知っておくべきことをすべて説明した完全な金属製造ガイドをお届けします。 金属加工の定義、種類、用途から表面仕上げオプションまで。 また、このガイドは金属部品製造のあらゆる側面についても役立ちます。 最後には、この重要なプロセスをより深く理解し、それに応じて意思決定を行えるようになります。
金属加工って何？
金属加工とは、金属を曲げ、切断、組み立て、成形、または所望の構造に成形するなどの金属部品の製造プロセスを指す広義の用語です。 このプロセスは、原材料から部品や機械、その他の構造物を作成する付加価値プロセスと呼ぶこともできます。
金属部品の製造では、既製のコンポーネントを組み立てて最終製品を得るのではなく、原材料または半原材料から最終製品を製造します。 このプロセスでは、ストック金属のシート、ロッド、ビレット、バーを使用して新しい金属部品を製造します。
金属材料の種類 – 概要
毎日、私たちは生活の中で何十もの異なる金属に遭遇します。 金属にはさまざまな種類があり、XNUMX つの異なるカテゴリがあります。 両方を見てみましょう。
- ハードメタル: このタイプの金属は、硬い材料を使用して結合する金属マトリックスで構成されているため、合金、純金属、または焼入れ鋼と比較して靭性が高くなります。 これらの金属は硬いですが、壊れやすいものでもあります。 さらに、超硬金属は、ドリル、フライス、ノミなどの切削材料の製造にも使用されます。さらに、打ち抜き工具や成形工具にも超硬金属が使用されることがあります。 超硬合金の耐熱性は他の金属よりも大幅に高くなります。 超硬金属の例としては、タングステン、スチール、チタン、クロムなどがあります。
- ソフトメタル: 硬度の低い特殊な金属素材です。 柔らかい材料は表面工学材料であり、転がりや滑りの用途で固体潤滑剤として使用できます。 これらの柔らかい金属は機械部品の摩擦を軽減し、耐摩耗性を向上させます。 さらに、機器の耐用年数を向上および延長することができます。 金、鉛、銀、トリウム、マグネシウム、亜鉛、錫、アルミニウム、銅、真鍮、青銅は柔らかい金属の例です。
金属部品の作り方
金属部品の製造は、金属の種類によって大きく異なります。 各製造タイプには、それぞれの強みと互換性があります。 したがって、さまざまな製造方法をより深く理解し、最適な決定を下せるよう、以下に金属製造プロセスの概要を示します。
CNC 加工: 材料の除去
CNC 加工は、材料除去プロセスを通じて原材料を希望の形状に切断するコンピューター制御の製造プロセスです。 機械加工にはさまざまな種類があります 精密CNC加工必要なジオメトリと表面テクスチャの複雑さに応じて、これらのいずれかを使用できます。 したがって、低から中程度の複雑さと量に最適な金属部品製造オプションとなります。
CNC 加工は、多くの業界にとって頼りになるプロセスです。 この技術の XNUMX つの主なカテゴリは、CNC 旋削とフライス加工です。
フライス盤には多点切削ツールが付いています。 フライス加工プロセスでは、この回転カッターを使用して金属ストック (ワークピース) から不要な材料を除去し、金属部品の目的の形状を取得します。 これは、切削工具の多軸回転によって実現されます。 さらに、CNC 旋削では、単一の切れ刃が回転するワークピースから余分な金属を除去し、金属部品に円筒構造を生成します。 回転するワークピースは、金属部品の回転軸と平行な方向に、移動する切削工具にゆっくりと供給されます。
CNC 機械加工金属部品の用途
今日の世界のほぼすべての産業では、CNC 旋削およびフライス加工された金属部品が使用されています。 これらの部品は現代産業の主力製品です。 CNC 旋削加工の助けを借りて、 自動車、通信、電気、機械、電子産業では、複数のコンポーネントが製造されています。 たとえば、CNC 旋削は、ブッシュ、シャフト、ピン、ロッド、ギアボックス、ヘッドの作成に役立ちます。
CNC フライス加工も金属加工のよく知られた機械加工操作です。 航空宇宙 構造物、自動車モデル、医療部品など、想像できるあらゆる金属部品を CNC フライス加工で機械加工できます。
押出成形: 金属を金型に押し込む
このプロセスでは、加熱した金属を金型に押し込みます。 金型でチューブ状やL字状などの形状を作ります。 この技術により、金属をより複雑な形状に構造化できます。 押出成形で製造された金属部品には、穴あけ、切断、機械加工などの後仕上げが必要です。 これは、一定の断面を必要とする理想的なプロセスです。 熱間押し出しでは、部品が大きくなり、非常に複雑になる可能性があります。 対照的に、冷間押出成形では、それほど複雑ではなく、より小さな部品が製造されます。
このプロセスでは、円筒形の弾丸が、所望の断面のダイである閉じたキャビティを通って強制的に流されます。 これらの断面は金属部品の輪郭を描き、油圧または機械プレスで押し出します。 金属部分が希望の形状に仕上がります。
押出には、熱間押出、冷間押出、摩擦という XNUMX つの異なる操作タイプがあります。 熱間押出は、材料の硬化を防ぐために高温で処理されます。 材料の酸化が少なく、耐久性が高く、強度が高い可能性があるため、冷間押出には室温が必要です。 最後に、摩擦プロセスでは、装入物を金型に押し付ける力が必要です。
金属押出成形品の用途
押し出し成形により、塗料や仕上げに滑らかな表面が得られます。 この特性により、化粧部品や精密部品に最適です。 航空宇宙産業および自動車産業は、コンポーネントにこのプロセスを使用しています。 窓、手すり、床などの用途にも便利です。
スタンピング: 部品の切断と曲げ
プレス加工では、金属板に形状、画像、文字を形成することができます。 油圧プレスと機械プレスの XNUMX 種類のスタンピングがあります。 金属板を曲げ、打ち抜き、切断して希望の形状にする技術です。 このプロセスにより、厚さ XNUMX/XNUMX のシートを特定のサイズと形状に成形できます。 プレス加工には、ブランキング、メタルコイニング、XNUMX スライド成形が含まれます。 このプロセスは、低い単価で大量の複雑な処理に対応できる拡張性が高くなります。
スタンピングには複数のテクニックが必要です。 板金製作工程 パンチング、曲げ、エンボス加工、コイニング加工、フランジ加工など。 これは、金属をプレスしてシート上に目的の形状を作り出す XNUMX 段階の操作から、複数段階の操作まであります。 このプロセスでは通常、冷たい金属シートが使用されます。
プレス金属部品の用途
スタンピングは、電子、家電、自動車業界で毎年何百万もの部品を製造するプロセスです。 この方法は、エンクロージャ、ブラケット、シャーシなどの大量の機能部品の製造に適しています。 ロボット産業にとっても最適なオプションです。
鍛造：金属を形作る
これは、局所的な圧縮力を使用して金属を成形する製造プロセスです。 簡単に言うと金属を加熱して成形する加工です。 さらに、これは一般的な自動化された工業プロセスでもあります。 鍛造可能な部品のサイズはキログラムから XNUMX トンに及びます。 現代の産業では、金属を望ましい構造に成形するために高衝撃鍛造機械が使用されています。 鍛造は、鋳造や機械加工よりも強力な金属部品を製造します。 このプロセスは経済的であり、廃棄物も少なくなります。
加熱、成形、鍛造、冷却、仕上げというXNUMXつの工程からなるシンプルな工程です。 また、このプロセスでは液体中で金属を還元する必要がなく、金属を可鍛性の状態に加熱するだけで十分に鍛造が可能になり、金属部品の強度が高まります。
鍛造金属部品の用途
世界中の幅広い産業で鍛造金属部品が必要とされています。 自動車産業では、ホイール スピンドル、キングピン、シャフト、トーション ボールなどの衝撃や応力の用途にこれらのコンポーネントが使用されています。これらの部品は、外科用ツール、送電装置、家庭用ハードウェア、および一般産業用機器に用途があります。
鋳造: 伝統的な製造プロセス
これは、最も柔軟な金属部品製造プロセスの XNUMX つです。 鋳造は、さまざまな複雑な形状の金属構造に最適です。 複数の方法が必要となる金属加工の問題を経済的に解決できるソリューションと言えます。 このプロセスでは、液体材料を、目的の構造をあらかじめ構築した中空キャビティである型に注ぎます。 その後、材料を冷却して固体にし、金型から取り出して鋳造金属部品を得ることができます。
鋳造には XNUMX つのよく知られた方法があります。 両方を見てみましょう。
- インベストメント鋳造: インベストメント鋳造は最終製品のワックスモデルを使用します。 ワックスはセラミックでコーティングされており、セラミックが固まったら加熱してワックスを排出します。 硬化したセラミックのシェルが、目的の金属部品の型となります。 溶けた金属は金型に注がれ、冷却されて金型から分離されます。 このプロセスにより、詳細で複雑な部品を確実に製造できます。 インベストメント鋳造は、小規模な生産ニーズにも対応できます。
- ダイカスト: このプロセスでは、油圧を利用して液体金属を型に押し込みます。 スチール製の金型は、効果的な再現性と精度を確保する複雑な形状を作り出す方法で製造されます。 したがって、ダイカストは、非常に複雑な中小規模の鋳造品の大規模生産に適しています。
鋳造金属部品の用途
このプロセスは、今日の商業的に製造されているほぼすべての機械装置を製造することができます。 さらに、生産の面では、キャスティングが優れています コスト重視のCNC加工 そして他の側面。 この金属加工方法は、洗濯機、金属パイプ、自動車部品などを定期的に製造しています。
金属射出成形: 大量生産プロセス
このプロセスでは、金属を細かく粉末にし、バインダー材料と混合して原料を作成します。 次に、原料を固化させて最終製品に成形します。 この技術は大量生産に理想的であり、他の方法で製造すると非常に高価になるコスト効率も優れています。
金属射出成形は、ポリマーと金属の混合物の原料を使用するという点でダイカストとは異なります。 最初のステップで金属とポリマーの混合物が作成されます。 その後、粉末原料を溶かして金型に注入し、冷却固化して金型の形状を得るというプロセスです。 最後のステップでは、成形された部品を金型から取り出し、洗浄します。
アプリケーション 射出成形金属部品の製造
このプロセスは金属部品製造における革新的な技術であり、複雑な部品を一貫して大量に生産する能力を備えています。 自動車業界では、この技術を使用して製造されている部品が数多くあります。 この製造プロセスでは、航空機、医療機器、付属品、装飾品、コンピューター、オフィス製品、家電部品などの他の多くの製品も製造されています。
注：製造用 医療機器、プラスチック射出成形技術も非常に効果的な方法です。
金属 3D プリント: 複雑な形状と少量部品
金属 3D プリントでは、レーザー技術を使用して金属部品を製造します。 この方法は、プロトタイプや少量鋳造の代替として一般的です。 この技術は、低コストでリードタイムが短い、非常に複雑な少量部品の場合に最適です。 金属 3D プリンティングは、オールインワンのアセンブリや、標準的なツールではほぼ不可能なアクセスできない領域の形状を製造できる能力でも認められています。
この過程で金属粒子が 3D印刷 一歩ずつ。 金属 3D プリンティングでは、この操作が実行されるチャンバーは、金属粉末の酸化を減らすために不活性ガス (アルゴンなど) で満たされてから加熱されます。 その後、金属粉末の薄い層をビルドプラットフォーム上に広げ、レーザーがコンポーネントの断面をスキャンして金属粒子を融合させて層を作成します。 モデルの領域全体がスキャンされ、完全にソリッドなパーツがこの方法で構築されます。 これで、最終的な金属 3D プリント部品が使用できるようになりました。
アプリケーション 3D プリント金属部品の製造
金属 3D プリントを使用すると、さまざまな工業用部品を迅速かつ安価に製造できます。 しかし、有名なのは、 大量生産 カスタムツールと特殊機器の少量生産。 したがって、この技術は、完全に機能するプロトタイプ、剛性ハウジング、ダクト、スペアパーツ、生産ツール、外科用および歯科用インプラント、宝飾品や装飾品、その他多くのコンポーネントを現代のさまざまな産業で製造するための優れた方法です。
金属部品の表面仕上げオプション
これは製造作業の最終工程です。 表面処理 金属加工部品に環境保護と美観を提供します。 さらに、この加工により表面粗さ、耐食性などの特性が機械加工の限界を超えて向上します。 さらに、いくつかの処理により、金属部品の機械的および電気的特性を向上させることもできます。
以下に金属部品の表面仕上げオプションの一部を示します。
- 電気めっき
- 無電解めっき
- 陽極酸化
- 化学処理
- 真空メッキ
- ホットディッピング
- 絵画
- 溶射
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金属が多くの産業や家庭用品にとって非常に重要な素材であり、私たちの生活を容易にし、より良いものにしてくれる素晴らしい機器を提供することが不可欠です。 この記事では、非常に詳細でユニークな特性を持つ金属部品の製造とその製造オプションについて説明しました。 さまざまな金属加工方法を理解するのに役立ちます。
