板金製造: 製造プロセスと設計に関する究極のガイド

板金製造は、さまざまな技術と使用可能な金属のリストを備えた多用途の製造プロセスです。 テクノロジー、その仕組み、およびそのアプリケーションについてよく知ることは、それがプロジェクトにとって最適な選択肢であるかどうかを判断するのに役立ちます。 ここでは、この金属製造技術とそのいくつかの業界にわたる応用についての包括的な内訳を示します。

の概要 板金製作

玩具の製造から大型の航空機部品に至るまで、さまざまな製造工程に板金加工は欠かせません。 人気があるにもかかわらず、この製造プロセスがどのように機能するかを知ることが重要です。 ここでは、板金加工の概要を詳しく説明します。

板金製造とは何ですか？

板金加工は、平らな金属板を切断、折り曲げ、曲げ、組み立てることにより、目的の部品や製品を形成するプロセスです。  

鋼、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、銅、亜鉛など、さまざまな板金製造プロセスに適した金属材料を幅広く取り揃えています。 板金の厚さは約 0.006 ～ 0.25 インチのゲージで提供されます。 厚いゲージは耐久性の高い用途に最適ですが、薄いゲージは展性の点で有利です。

板金部品を作成するには、プロの金属製造者が、徹底的な設計段階を経て、さまざまなテクニックを使用して製品仕様を決定します。 方法の組み合わせは、最終製品の固有の仕様によって異なります。 基本的な工程は、切断、成形、接合、仕上げです。

板金製作 プロセス

板金の成形と操作にはさまざまな技術が利用できます。 これらのプロセスの中には、他のプロセスよりも特定の用途に適したものもあります。 したがって、最も効率的な設計を行うには、利用可能なさまざまなプロセスを深く理解することが重要です。 また、プロジェクトに最適な手法を決定するのにも役立ちます。 このセクションでは、さまざまな板金製造タイプの概要を説明します。

シート 金属 切断 手法別案内

切断技術では、高い力を加えて刃先を破損させて板金材料を分離します。 これらは、せん断を使用しない切断 (レーザー切断、プラズマ切断、ウォータージェット切断) と、せん断を使用した切断 (せん断、ブランキング、パンチング、ソーイング) の XNUMX つのグループに分かれています。 このセクションでは、各テクニックについて詳しく説明します。

レーザー切断

レーザー切断は、集束レーザービームを使用して局所的な領域の金属を溶かす熱切断プロセスです。

これには、同時に実行される XNUMX つのサブプロセスが含まれます。 最初のプロセスでは、高出力のレーザー ビームを板金材料に集中させます。 レーザービームは材料に吸収され、蒸発します。 XNUMX 番目のプロセスは同時に行われ、切断ノズルがプロセスまたは吹き付けガスを提供します。 切断。 このガスは通常、窒素または酸素であり、処理ヘッドを蒸気や飛沫から保護するのに役立ちます。 切り口から余分な材料を除去するためにも重要です。

レーザーカッターは、ステンレス鋼から軟鋼、非鉄金属に至るまで、幅広い金属を切断できます。 ただし、アルミニウムなどの反射性の高い金属は、切断がより困難になる場合があります。 このような場合、通常はファイバーレーザーの方が良い選択肢となります。 金属の厚さは 20mm ～ 40mm の範囲であり、最大厚さはレーザーの出力によって異なります。

レーザー切断プロセスは産業用途に最適です。 柔軟性が高く、時間効率が良く、高い精度が得られます。 ただし、このプロセスではエネルギーとガスの消費量が多く、高い投資コストと厳しい安全要件が求められます。

プラズマ切断

イオン化ガス（プラズマ）を利用して金属を切断する熱切断プロセスです。 このプロセスが行われると、金属にかなりの熱が供給され、金属は徐々に溶けていきます。 最終結果は、大きなバリと切断領域の周囲の酸化ゾーンのある粗い切断になります。

プラズマ切断ツールは導電性金属に対してのみ効果的に機能することに注意することが重要です。 これは、中厚のアルミニウム、ステンレス鋼、銅、真鍮、その他の導電性材料を切断するのに最適な方法の 50 つです。 この切断プロセスは、表面仕上げに厳密な要件がない場合、より厚い板金 (最大 XNUMX mm) に使用できます。

プラズマ切断は、他の多くの切断プロセスよりも迅速な切断、高精度、および再現性を保証します。 また、自動化も保証され、より低い入熱で高強度金属を効果的に切断できます。 このプロセスの欠点は、ドライカットでは消費電力が比較的高く、ノイズが発生する可能性があることです。

ウォータージェット切断

ウォータージェット切断プロセスでは、高圧の水流を使用して金属板を切断します。圧力は通常約 60,000 psi で、約 610 m/s の速度で、ほぼあらゆる種類の金属板を切断できます。

ウォータージェット切断は多用途であり、研磨剤と加圧水を使用して硬い材料と柔らかい材料を切断できます。 具体的には、純ウォータージェット切断は、布地、ゴム、金属箔などの軟質金属の切断に最適です。 砥粒ウォータージェット切断は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの硬質材料に最適です。

ウォータージェット切断は、レーザー切断プロセスの優れた代替手段です。 バリや熱歪みがなく、非常に良好な仕上げ面が得られます。 ただし、高圧により切断領域付近で曲がりが生じる可能性があるため、コンポーネントを適切にサポートする必要があります。

剪断

せん断加工は、せん断力を加えて平らな金属材料を直線で切断し、切断点で材料を分離する金属加工プロセスです。 大量の用途や、きれいな仕上げを必要としないアルミニウム、軟鋼、真鍮などの軟質材料の切断に最適です。

粗いまたは不均一なエッジを持つ金属シートのエッジを真っ直ぐにする必要がある場合、シャーリングは最良のオプションの XNUMX つです。 短時間内に数千個の部品を生産する必要がある高生産量の作業では、コスト効率が高くなります。 ただし、せん断作用により材料にバリや変形が生じます。 そのため、きれいな最終仕上げが必要な用途には適さない可能性があります。

ブランク

ブランキングでは、ブランキング パンチとダイを使用して、ストック材料の大きな部分からシート メタルを除去します。 加工中、ダイはシートメタルを保持し、パンチは金属に「打ち抜き力」を加えます。 除去された材料は目的のコンポーネントですが、ダイ上に残った材料は残ったブランクストックです。

シート メタル ブランキングにより、経済的なカスタム コンポーネントが製造され、優れた精度、寸法管理、再現性が保証されます。 ただし、従来のパンチング操作よりも若干時間がかかり、工具コストも高くなります。

打ち抜き

パンチングでは、せん断力を利用して板金に穴も作成します。 ただし、この場合、穴から除去された材料はスクラップ材料であり、ダイ上に残った材料は最終コンポーネントです。 パンチングは、さまざまなサイズや形状の切り抜きや穴を作成するのに役立ちます。

このプロセスはブランキングよりも速く、短時間できれいで正確な部品を製造します。 また、熱を必要としないため、ワークピースが熱変化するリスクもありません。 ただし、パンチングナイフとダイスを正確に合わせる必要があるため、パンチングの準備には時間がかかる場合があります。

ソーイング

鋸引きは、鋸歯ツールを使用して金属材料を段階的に切断し、金属に一連の小さな切り込みを入れることによって機能します。 各鋸歯は摩擦とせん断力を利用して、小さな材料チップを材料本体から分離します。

金属バンドソーにはいくつかの細かい刃があり、わずかに曲がった歯があり、アルミニウム、真鍮、銅、その他の非鉄金属の切断に最適です。 水平バンドソーは、サイジング要件を満たすために長い棒材を切断するように構成されています。 一方、垂直バンドソーは、金属部品の正確な輪郭を必要とするより複雑な切断を完了するのに役立ちます。

バンドソーは正確な直線切断を行うことができます。 また、デュアルベアリング、ブレードトラッキング調整、ブレードガイドローラーなどの高度な機能も備えています。 これらの機能により、一貫して正確な切断が保証されます。 バンドソーは他の多くの切断プロセスよりも小さな切り目を生成し、廃棄物を大幅に削減します。 したがって、製造コストを削減するための優れたオプションです。 しかし、平坦なワークピースの表面と切削工具との間に必要な接触を維持することは困難です。 これにより、材料が不安定になり、切断が不安定になる可能性があります。

S姫t ととも​​にal フォルミンg T全てニケ

板金成形には、固体状態にある金属材料を再成形することが含まれます。 このセクションでは、板金の最も重要な成形プロセスについて説明します。 これらのプロセスは、カスタム加工部品を作成するための用途においてさまざまです。

曲げ

曲げ加工とは、金属に力を加えて変形させ、必要な角度に曲げて必要な形状を形成する加工です。 プレスブレーキと圧延機を使用して行われます。 プレスブレーキは、パンチとダイを使用して板金を曲げます。 圧延機にはさまざまな種類があり、板金を特定の範囲内でさまざまな形状に圧延することができます。

様々な 板金曲げ 最も一般的なものは次のとおりです。

• V曲げ。 ここで、曲げパンチは、(V ダイ上に配置された) 金属材料を希望の角度で曲げるために力を供給します。 鋼板の位置を変えずに曲げる方法です。
• ロールベンディング。 金属板を曲げたり、丸めたりする加工方法です。 プレス ブレーキ、油圧プレス、XNUMX つのローラーを使用して、希望の曲げを作成します。 チューブ、コーン、その他の中空形状の材料などのコンポーネントに適しています。
• U字曲げ。 この曲げプロセスは V 曲げと似ています。 唯一の違いは、U ダイを使用することと、最終コンポーネントが U 字型であることです。
• 回転曲げ。 この方法では金属を鋭い角に曲げます。 90 度を超える曲げ角度に最適です。
• 拭き曲げ。 ワイプ ダイを使用して板金の曲げの内側半径を決定します。

一般に、曲げ加工は、展性はあるが脆くない金属に最適です。 これらには、軟鋼、ばね鋼、アルミニウム 5052、銅が含まれます。 アルミニウム 6061、真鍮、青銅、チタンなどの材料は曲げにくいです。

曲げ加工は、少量から中量の生産に使用するとコスト効率が高く、部品に優れた機械的特性が得られます。 ただし、スプリングバックが曲げ角度に影響を与える可能性が高くなります。

裾上げ

ヘミングには、シート メタルのエッジをそれ自体の上に巻き付けて、XNUMX つのレイヤーを持つ領域を作成することが含まれます。 多くの場合、それは XNUMX 段階で発生します。 最初の段階では、シートメタルを曲げて、V ダイに底を付けます。 第 XNUMX 段階では、材料を取り出して平らにするダイに配置します。 裾を平らにして希望の形にする加工です。

ヘミング加工は部品のエッジを補強し、部品の外観を向上させるのに効果的です。 プロセスの精度は、優れた表面品質を備えたコンポーネントを得るのに役立ちます。 ただし、このプロセス中に材料の変形が発生し、寸法のばらつきが生じます。

圧延

板金圧延は、金属片が一対のローラーを通過して材料の厚さを減らしたり、均一な厚さを得るプロセスです。 ローラーは常に回転し、ワークピースを塑性変形させる圧縮力を生み出します。 ローラーが板金に対して直接垂直である場合、平坦化が発生します。

圧延プロセスには大きく分けて、熱間圧延と冷間圧延の XNUMX つがあります。 熱間圧延は材料の再結晶温度より高い温度で行われますが、冷間圧延は通常室温で行われます。 圧延シートメタルの一般的な用途は、パイプやチューブ、スタンピング、ディスク、ホイールやホイールリムなどです。

圧延は高速かつ高効率なプロセスであり、大量生産に適しています。 このプロセスは、厳しい公差と複雑な断面プロファイルを持つ部品を作成するように設計できます。 ただし、金属圧延は初期投資が高いため、大量生産に適しています。

スタンピング

板金スタンピングは、スタンピングプレスと金型を使用して原材料をさまざまな形状に変形する冷間成形技術です。 このプロセスは、ステンレス鋼、低炭素鋼および高炭素鋼、アルミニウム、真鍮、銅などを含む幅広い板金材料に対応します。

スタンピングは一般に、複雑な切断技術と成形技術を組み合わせて、より短い作業で複雑なコンポーネントを得ることができます。 曲げ加工、打ち抜き加工、エンボス加工、フランジ加工を網羅し、幅広い製品を作成します。

金属スタンピングはコスト効率が高いです。 このプロセスは高速で、必要な工具や労働時間が少なくて済み、プレス金型のメンテナンスも比較的安価であるため、全体的な経費の削減に貢献します。 金属プレス加工の自動化も容易です。 したがって、金属プレス機を適切にプログラミングすることで、高品質の精密部品の一貫した納品と再現性が保証されます。 しかし、スタンピングの欠点は、プレスコストが高くなるということです。 生産中に設計変更が必要になった場合、金型の変更が困難となる場合があります。

カーリング

シート メタル カーリングは、シート メタル エッジに円形の中空ロールを追加するプロセスです。 ほとんどのカーリングプロセスは XNUMX つの段階で行われます。 最初の XNUMX つのステージでカールのカーブを作成し、XNUMX 番目のステージでカールを閉じます。

カールは、ワークピースから未処理の鋭いエッジを取り除き、取り扱いをより安全にするのに役立ちます。 カールしたエッジによりエッジに強度も与えられます。 カールはバリや材料の変形を引き起こす可能性があるため、プロセス中に注意する必要があります。

金属スピニング

スピニングでは、金属ディスクを回転対称の中空に形成します。 プロセス中、材料は機械の心押し台と成形された回転マンドレルの間に配置されます。 回転すると、スピニング ローラーがシートをマンドレルの形状に成形するのに役立ちます。

金属スピニングは、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウムなどの軟金属板に最適です。金属スピニングでは、品質を損なうことなく、さまざまな形状の中空部品をいくつか製造できます。 曲げやパンチングなどの他の板金成形プロセスをスピニング サイクルに組み込むことができるため、小ロット生産と大量生産の両方に非常に柔軟に対応できます。 このプロセスの主な欠点は、サイズと形状の制限です。 同心円状の対称形状の部品のみを生成します。

シート ととも​​にal 溶接 Teチニ質問

溶接は、熱、圧力、またはその両方を使用して XNUMX 枚の金属シートを接合するプロセスです。 これはベースメタルを溶かす高熱プロセスであり、通常はフィラー材料を追加します。

様々な 溶接技術 板金製造に利用可能で、溶融プロセスとフィラーの添加を通じて金属を結合する機能があります。 これらの溶接技術には次のものが含まれます。

• スティック溶接またはシールドメタルアーク溶接 (SMAW)。 この溶接プロセスでは、電極棒が金属に接触すると電流が発生してアークが形成されます。 電気アークは金属を溶かすために 6300°F 以上の温度を生成します。 高速溶接に適したプロセスであり、AC電源とDC電源の両方で作業できます。 ただし、薄い金属を溶接する場合は、このプロセスで生じる高温により材料が損傷される可能性があるため、注意が必要です。 

• 金属不活性ガス (MIG) 溶接。 これはガスメタルアーク溶接 (GMAW) とも呼ばれ、シールドガスと連続ワイヤ電極を使用して動作します。 溶けたワイヤ電極により金属部品の接合が容易になり、シールドガスが溶接池を大気との相互作用から保護します。 MIG 溶接は、優れた溶接速度で高品質の溶接を実現します。 溶接の飛び散りを避けるために完全に自動化することもできます。 ただし、この溶接技術は厚い金属や外側の溶接には適していません。

• タングステン不活性ガス (TIG) 溶接。 この溶接は、重い金属を溶接するための短いアークを作成するプロセスです。 タングステン電極付き。 溶接領域と電極を大気汚染から保護するための不活性シールドガスもあります。 この溶接プロセスの大きな利点は、アルミニウム、銅、チタンなどの非鉄金属に適切に機能することです。このプロセスでは高度な溶接制御が可能であり、非常にきれいで強力な溶接を作成するのに役立ちます。 したがって、自動車や航空宇宙の構造に適した方法です。 ただし、TIG溶接は難易度が高いため、高度な技術を持った専門家が必要です。

ShEET MeこうしたA リベット Pro目的税

リベット留めは、金属板片を非熱で半永久的に接合する方法です。 さまざまな種類のリベット またはメカニカルファスナー。 このプロセスは、接合する板金にドリルで穴を開け、続いてリベットを取り付けることから始まります。 取り付け後、リベットの尾部は叩いたり叩いたりすることで変形します。 リベットの底を平らにすると抜けなくなります。

リベッティングには、ホット リベッティングとコールド リベッティングの 1000 つの方法があります。 ホットリベッティングでは、直径 1100mm を超えるスチールリベットに 10 ～ 650°C の熱を加えます。 この工程における面積あたりの打撃力は通常800～10MPaとなります。 一方、冷間リベッティングは、直径 XNUMX mm 未満の非鉄金属および軽金属に優れています。

このプロセスは、銅やアルミニウムなどの非鉄金属部品に適しています。 さらに、効率的でコスト効率が高く、信頼性が高いため、品質検査を簡単に実行できます。 ただし、リベットを使用するとコンポーネントの総重量が増加します。 また、リベット接合により騒音が発生し、穴が開いてプレートが弱くなる原因となります。

板金加工公差

板金製造公差とは、正確かつ一貫した取り付けと統合に必要な板金部品の機能の許容誤差を指します。

板金部品の場合、形状とサイズの要素を適切に制御するために、通常 ISO 2768-mk が使用されます。 以下に、直線寸法と角度寸法、平面度と真直度、円筒度、真円度の 7 つの公差規格範囲を示します。

表 1 – 直線寸法

表 2 – 外部半径と面取りの高さ

表 3 – 角度寸法

表 4 – 真直度と平面度

表 5 – 直角度

表 6 – 対称性 (ASME または ANSI GD&T 以外の ISO G&T 規格の位置)

表 7 – 振れ

板金製造の設計のヒント

以下 板金設計のヒント 板金部品の効率的な設計を確保するためのガイドとして機能します。 これらのヒントは、標準的な DfM 実践、変化する業界要件、および金属加工製品の分析に基づいて開発されました。

壁の厚さ

すべてのコンポーネントは、全体にわたって均一な肉厚を維持する必要があります。 一般に、0.9 ～ 20 mm の厚さのシート (<3 mm) を製造できます。 シートメタルのレーザー切断に推奨される厚さの範囲は 0.5 ～ 10 mm です。 一方、板金曲げの場合は0.5～6mmが推奨されます。

曲がる

板金製造における曲げは、次の重要なパラメータによって特徴付けられます。 効果的な加工を行うには、これらのパラメータが工具と一致している必要があります。

Kファクター

引き裂きや変形を避けるためには、K ファクターを考慮することが重要です。 理想的な範囲は 0.3 ～ 0.5 mm ですが、曲げ操作に使用される平均値は 0.4468 mm です。 K ファクターを計算すると、曲がりに沿った中立軸を見つけるのに役立ちます。 これにより、フラット パターンを正しく設計し、適切な曲げ許容値を見つけることができます。

K ファクターは、中立軸 (t) と材料の厚さ (Mt) の比として計算されます。

K ファクター = t/Mt

材料の厚さ、曲げ方法、曲げ角度は、多くの場合、k ファクターに影響します。 これらの変数により、k ファクターを正確に計算することが困難になる場合があります。  

曲げ半径

曲げ半径は、曲げ軸と材料の内面の間の距離を指します。 曲げ半径が小さいほど、ワークにかかる負担は大きくなります。 同じ平面内の曲げは、同じ方向に進むように設計する必要があります。 これにより、部品の向きを再調整する必要がなくなります。

ステンレス鋼のような延性材料の場合、コンポーネントの内部曲げ半径は少なくとも金属の厚さと同じサイズである必要があります。 曲げ半径が大きいため、脆性金属に最適です。 こうすることで、曲げ部分の歪みを防ぐことができます。

曲げの方向

コンポーネントの向きを変える回数を減らすために、曲げの向きを一貫して保つことが重要です。 これにより、製造コストが節約され、リードタイムが短縮されます。

ベンドレリーフ

板金材料の端近くに曲げがあると、裂けたり変形したりする危険性が高くなります。 板金設計にベンドリリーフを追加すると、材料の破れを防ぐことができます。 また、ベンドリリーフは金属の剛性を高め、スプリングバックのレベルを軽減します。

 曲げ逃げの深さは曲げ半径より大きくなければなりません。 ベンドリリーフの幅も、少なくとも材料の厚さと同じである必要があります。

曲げ高さ

曲げ高さは、材料の厚さと曲げ半径の XNUMX 倍以上である必要があります。 曲げ高さが小さすぎると、プレス ブレーキで材料を成形したり位置決めしたりすることが困難になることがよくあります。 これにより、曲げ品質の低下や変形が発生する可能性があります。

裾

シートメタル設計では、フラットヘムはできる限り避けるべきです。 骨折のリスクが少ないため、通常はオープンまたはティアドロップ型の裾が推奨されます。

オープンヘムまたはティアドロップヘムの内径は、少なくともシートメタルの厚さと同じである必要があります。 裾の長さも素材の厚さの少なくともXNUMX倍でなければなりません。

穴のサイズ

シートメタル設計の穴の直径は、少なくとも材料の厚さと同じである必要があります。 金属シートの厚さよりも大きい穴の直径を持つことがさらに最適です。これにより、工具が損傷する可能性が減り、生産コストと生産時間を最小限に抑えることができます。

穴の間隔はシートメタルの厚さの少なくとも XNUMX 倍である必要があります。 穴が非常に近接していると、曲げや成形時に破損や変形が発生する可能性があります。 破れや変形を防ぐために、穴は少なくともシートの厚さを使用して端から離して配置する必要があります。

カールと皿穴

カールの外側半径は、素材の厚さの少なくとも XNUMX 倍である必要があります。 シートメタルをカーリングするには、シートの端に中空ロールを追加します。 このカールしたエッジは、コンポーネントに強度を与え、安全に取り扱うことを目的としています。 したがって、穴のサイズはカールの半径と材料の厚さを足したものより小さくてはなりません。

同様に、皿穴の深さは材料の厚さの 0.6 mm を超えてはなりません。 皿穴の中心間の距離は、材料の厚さの少なくとも XNUMX 倍である必要があります。 さらに、皿穴の中心と曲げ線の間の距離は、材料の厚さの少なくとも XNUMX 倍である必要があります。

タブとノッチ

タブは幅の XNUMX 倍を超えてはなりません。 また、幅は材料の厚さの少なくとも XNUMX 倍である必要があります。

一方、ノッチの幅は少なくとも材料の厚さと同じである必要があります。 また、相互に少なくとも XNUMX/XNUMX XNUMX インチの距離を置いて配置することが最善です。 設計で曲げの近くにタブやノッチが必要な場合は、金属の厚さと曲げ半径の少なくとも XNUMX 倍を曲げから遠ざける必要があります。 これにより、反りや変形のリスクが軽減されます。

板金ゲージ

板金ゲージ これは板金製造における最も重要な設計のヒントの XNUMX つです。 金属材料の厚さは、部品の形状と意図される用途によって異なります。 ただし、厚すぎる板金を使用すると、プレス ブレーキで達成できる曲げ角度が制限される可能性があります。

プレスブレーキでは鋭い曲げが困難な場合が多く、材料に微細な亀裂が生じる可能性があります。 これにより、コストがかかり、生産期間が長くなる可能性があります。 必要な場合を除き、厚すぎる金属板は避けた方がよいでしょう。 より薄くてより柔軟な金属が最良の選択肢です。

材質と表面仕上げ for シート 金属 Faブリカティon 

板金製造では、材料と表面仕上げのオプションを幅広く利用できます。 ここでは、利用可能な板金材料と表面仕上げ、およびその用途についての詳細なガイドを示します。

材料

板金プロジェクトには複数の材料が利用できるため、最適な決定を下すことが重要です。 最適な材料の選択には、金属の種類と物理的特性に関する決定が含まれます。 それぞれの素材には独自の特性があり、独自の利点があります。 したがって、目的の最終製品とアプリケーションによって適切な製品が決まります。 板金材料の選択.

ステンレス鋼

これには、少なくとも 10.5% のクロムを含むさまざまな板金材料が含まれます。 ステンレス鋼にはクロムが含まれているため、他の鋼材に比べて耐食性が高くなります。 そのため、金属加工プロジェクトで人気があります。

ステンレス鋼のその他の重要な特性としては、耐久性と強度が高く、耐熱性があり、加工が容易で、成形性が高いことが挙げられます。ステンレス鋼のグレードによっては、装飾や非構造目的にも好まれます。

ステンレス鋼は次の用途に最適なオプションです。

• 調理器具
• 航空宇宙および自動車部品
• 食品加工機器および器具
• 化学薬品および燃料の容器
• 建設製品

熱間圧延鋼

熱間圧延鋼は、寸法公差や表面仕上げが重要な問題ではない金属製造プロジェクトに最適です。 また、その柔軟性と展性により、この材料は構造用途に最適です。

熱間圧延鋼の一般的な用途には次のようなものがあります。

• 車両フレーム
• 農機具
• 配管、チューブ、給湯器
• 線路と車両部品

冷間圧延鋼

強さを比較すると、 冷間圧延鋼と熱間圧延鋼、冷間圧延鋼は約 20% 強度が高くなります。 強度に優れているため、鋼材の品質が最終製品の品質を左右する工程に適しています。 また、滑らかで光沢のある仕上がりなので、審美的な目的にも最適です。

この鋼種の最も一般的な用途は次のとおりです。

• 自動車部品
• 家電製品
• 金属製家具
• 照明器具
• 水ヒーター
• 建設製品

プレメッキ鋼

プレメッキ鋼板は、腐食を防ぐために亜鉛コーティングが施された亜鉛メッキ板金材料です。 コーティングはバリア性と電気的保護を提供し、製品の寿命を延ばします。 プレメッキ鋼により、成形性と溶接性が向上するため、板金製造が容易になります。 機器本体に適した板金素材です。

アルミ

アルミニウムは純粋で軽量な金属で、銅、マグネシウム、マンガンなどの他の金属と組み合わせて合金を形成できます。 ただし、すべてがそうではないことに注意する必要があります アルミニウム合金 板金加工に適しています。 この製造プロセスで最も注目すべきアルミニウム合金は、アルミニウム 5052 とアルミニウム 6061 です。

アルミニウムは軽量で優れた強度対重量比を備えているため、板金用途に適しています。 また、優れた耐食性と容易な機械加工性も備えています。

アルミニウムは熱と電気の優れた伝導体でもあるため、次のようなさまざまな用途に最適です。

• 自動車および航空機部品
• 食品包装
• 電気および電子製品
• キッチン
• エンクロージャ
• 医療機器

銅/真ちゅう

銅は曲げやすいため、板金製造に適した選択肢のもう XNUMX つです。 可鍛性があるため、壊れることなく、さまざまな形状やサイズに簡単に丸めたり、叩いたりすることができます。 銅は耐腐食性にも優れているため、腐食剤にさらされる可能性のあるコンポーネントに適しています。

真鍮シートメタルは耐食性も高いため、航空エンジニアや工業デザイナーの間で人気があります。 真鍮は亜鉛と銅を組み合わせたもので、導電性や耐熱性にも優れているため、電気部品に適しています。

銅と真鍮は、美しく美しい製品を提供し、次の用途に役立ちます。

• 備品
• 電子機器
• 台所用品
• ボルト、ナット、パイプ 

表面仕上げオプション

板金部品に表面仕上げを追加すると、多くの場合、部品の寿命が長くなり、性能が向上します。 ベストを決めるとき 板金仕上げソリューション 板金コンポーネントの場合、利用可能なオプションを理解することが不可欠です。 以下は利用可能な主な表面仕上げの一部です。

ビーズブラスト

この仕上げプロセスには、小さな研磨剤（砂またはガラスビーズ）が使用されます。 これらの研磨粒子は、圧縮空気によって板金コンポーネントの表面に吹き付けられます。 これらのビーズが表面に与える影響により、マットな質感の滑らかな板金仕上げが得られます。

ビーズブラスト 寸法を損なうことなく、板金部品を正確で滑らかに仕上げます。 鋼、アルミニウム、銅などの材料に適しており、板金加工に適しており、部品の耐久性が向上します。

メリット

• 安全でさまざまな板金材料と互換性があります
• 環境にやさしいです
• 長期にわたる効果を提供します
• 傷つきやすい表面に最適
• 使用される研磨剤は非反応性です

デメリット

• 早く終わる方法ではない
• 小規模なプロジェクトには経済的ではない
• 適用中は高度な予防措置が必要 

粉体塗装

これは、コンポーネントの表面に粉体塗料をスプレーする、もう XNUMX つの美しい表面仕上げです。 続いて板金を焼き付けて材料上に強力な層を形成し、耐摩耗性と耐食性に影響を与えます。

パウダーコーティング は、板金加工部品に硬くて長持ちする仕上げを施すため、これらの部品に適しています。 また、化学薬品や熱に対する強固な耐性も備えており、異常気象や腐食からコンポーネントを適切に保護します。

多くの金属には粉体塗装が可能ですが、ステンレス鋼やアルミニウムで作られた板金製品に適しています。 これらの金属は、電磁荷を保持し、高温に耐える能力があるため、粉体塗装に適しています。

メリット

• 優れた耐食性と耐摩耗性
• 長持ちして経済的な仕上がり
• 色あせ、チョーキング、接着不良の心配がありません
• 最終製品は通常、可燃性が低く、毒性がありません。

デメリット

• 色の混合は認められない
• 場合によっては高価になることもあります

陽極酸化

陽極酸化処理には、板金製品の表面層を酸化層に変換する処理が含まれます。 アルマイト仕上げ アルミニウムおよびチタンと主に互換性があり、次のように利用できます。

タイプI – クロム酸を使用して金属表面に薄い層を作成します。

タイプII – この償却では硫酸を使用して、製品の表面に強力で耐食性の層を生成します。

タイプIII – ハードコート陽極酸化により、耐摩耗性と耐腐食性を備えたより厚い仕上げが施されます。

陽極酸化仕上げの一般的な用途は、自動車や航空機の部品、機械部品、精密機器などです。この多用途の仕上げプロセスは、板金部品の美観と耐食性の仕上げに影響を与えるのに役立ちます。

メリット

• 優れた耐摩耗性と耐腐食性
• 除去不可能な金属仕上げを実現
• 色あせ、チョーキング、接着不良の心配がありません
• 陽極酸化の最終製品は紫外線に対して安定です

デメリット

• 低金属材料との互換性
• さまざまな金属部品の仕上げを再現するのは困難 

レーザー彫刻

レーザー彫刻により、板金製品に希望の文字や画像を彫刻することができます。 そのアプリケーションにより、製品のトレーサビリティやパーソナライゼーションのためのラベル付けが保証されます。

このプロセスでは、レーザーで板金コンポーネントに目的のコーティングを溶着し、金属表面に耐久性のあるマーキングを施します。 レーザー彫刻は、標準的なアルミニウム、ステンレス鋼、炭素鋼などと互換性があります。表面を損傷することなく、鋼板で作られた部品に耐食性のレーザー マークを作成することも可能です。

メリット

• 長期的な結果
• 優れた品質を提供する精密な切断
• 高速処理

デメリット

• 高価になる可能性があります
• 高いスキルレベルが必要

ブラッシング

この表面仕上げプロセスでは、フィラメント状ブラシを使用して板金部品の表面品質を向上させます。 ブラッシング コンポーネントに二次的な欠陥を引き起こすことなく、さまざまな板金プロセス中に発生する可能性のあるバリを除去するのに役立ちます。

板金加工部品の溶接スラグ、塗装、錆、汚れの除去にも適しています。 適切なブラシを使用すると、公差を維持しながら XNUMX つのサーフェスが交わる場所に丸みのあるコーナーを作成するのにも役立ちます。

メリット

• 部品の耐久性の向上
• 塗料との密着性が向上
• 耐食性の向上
• 金属部品の機械的および物理的特性の向上
• 製品の仕様と公差を維持します
• 魅惑的な美的特性

デメリット

• ダメージを受けやすい可能性があります
• 掃除が大変かも知れません
• 粘度のある仕上がりではブラシ跡が残ります

スクリーン印刷

シルク スクリーン印刷とも呼ばれるスクリーン印刷では、細かいポリエステル メッシュとブレードを使用して、金属コンポーネントの特定の部分にインクを塗布します。 プロセス中、ステンシルはインクが届かない領域を保護するのに役立ちます。 ステンシルは、正確なデザイン特徴を実現するために慎重に配置されます。

スクリーン印刷は、シート メタル パーツにカスタム デザインを追加するためのシンプルでコスト効率の高い方法です。 彫刻やペイントに代わる優れた方法であり、色やサイズの制限はありません。 この仕上げ技術は、会社のロゴ、部品ラベル、銘板、安全上の注意事項などの用途に最適です。

メリット

• 幅広い板金に対応
• 適切な接着剤による長持ちする印刷と保護

デメリット

• 正確なカラーマッチングは難しい

その他

以下の表は、板金製造に適したその他の仕上げ技術をまとめたものです。

板金加工部品の用途

幅広い業界が日常業務で板金製造製品を使用しています。 このセクションでは、さまざまな業界におけるこの製造プロセスの応用について説明します。

航空宇宙産業

航空宇宙産業のコンポーネントには、高い精度と公差が必要です。 板金製造は、軽量で宇宙対応のさまざまなコンポーネントの作成に役立ちます。 鋼鉄やアルミニウムなどの材料を改良されたプロセスと組み合わせることで、複雑な宇宙船や航空機の設計を生み出すことができます。

板金製造は、カスタム インターフェイス パネルや特定の航空宇宙用ファスナーを製造するための低コストのオプションでもあります。 板金加工部品は、大きく滑らかな輪郭の部品を作成できるため、空力用途や翼に最適です。 その他の用途には、組み立て工具や固定具、センサー エンクロージャ、航空電子機器などがあります。

自動車

自動車の設計の可能性は、主に板金材料の入手可能性によって生まれました。 これは、シート メタルの成形機能と、薄い金属シートから非常に頑丈なフレームを作成できるためです。

ほとんどの車両のフェンダー、ボンネット、ルーフ、サイドパネルはすべて板金製造の製品です。 これらの部品はレーザーとパンチング加工を経ました。 車両のエキゾーストとフレームも、CNC チューブ ベンダーを使用して目的の形状に曲げる前にロール成形を受けます。

健康

医療分野では、材料の選択に関して多くの制約と要求があります。 ただし、ほとんどの場合、板金材料はいつでも簡単に入手できます。 医療ツールは高い精度と品質を必要とするため、板金技術は設計の欠陥を特定し、必要な変更を加えるのに役立ちます。

また、現在ではほとんどの金属製造技術が自動化されており、人為的ミスが減少し、精度が向上しています。 このプロセスでは、特定の機能に必要な特別に設計された医療機器を注文する機会も提供されます。

板金の特性により、医療分野にも適しています。 アルミニウムとステンレス鋼は磁場の影響を受けないため、MRI 用途に最適です。 メスや手術器具などの高精度ツールも板金から作ることができます。 これらの材料は化学的に不活性であるため、価値があり、簡単に滅菌および洗浄できます。

家電

ホームセンターでは、板金で作られていない、または板金で囲まれた器具はほとんどありません。 板金材料と高度な製造プロセスが幅広く入手できるため、家電業界向けの高品質製品の設計が可能になります。

板金製造は、家電製品の筐体と内部部品の両方を作成するのに役立ち、仕様と公差を確実に遵守します。 器具の例としては、毛細管、ブレンダーおよびミキサーのハウジング、キッチン家電、分注装置などが挙げられます。  

ディスプレイ・電子機器関連

エレクトロニクス業界では、いくつかの板金製造用途が見られます。 板金加工は、コンピューター、携帯電話、タブレット、LED 照明、オーディオビジュアル機器、ドローン、通信機器などを含む電子部品のプロトタイピングに役立ちます。

レーザー切断、ウォータージェット切断、CNC 板金タレット パンチ プレス、およびプレス ブレーキにより、エレクトロニクス板金製造のコストが下がります。 また、このプロセスは非常に高速であるため、プロトタイプをより迅速に検討し、製品を迅速に市場に投入することができます。

エンクロージャures

電子機構を内蔵する必要がある場合には、板金製造がこのニーズを満たすことができます。 経済的なハウジングとエンクロージャを確保し、敏感な電気機器やギアボックスを保護します。 板金加工部品は機器を環境から保護し、機器への汚れの侵入を防ぎます。 また、LED パネル、HDMI、ライトパイプ、ガラス窓などのケーブル接続用に一連のカットアウトを作成することもできます。

板金加工のメリットとデメリット

板金の製造には、いくつかの技術とプロセスが含まれます。 したがって、利点と制限は、選択したプロセスによって異なります。 このセクションでは、板金部品製造の長所と短所を強調します。

優位性

効率と精度

板金技術は近年大幅に向上し、製品をより迅速かつ効率的に作成できるようになりました。 実稼働と同じ速度と精度でプロトタイプをより迅速に作成できます。 たとえば、レーザー光線は、1m/分の速度で厚さ18mmの鋼材を切断できます。 プロジェクトに応じて、ノズルの出力と速度を最適化することも可能です。

さらに、ほとんどの板金技術は自動化されています。 コンピューターにコードを入力すると、機械は必要な精度で動作を開始します。 結果として得られるコンポーネントには欠陥がほとんどないか、まったくない傾向があります。 プロセスにおける人的エラーを制限することで、結果の正確性がさらに保証されます。

幅広い技術と材料

板金加工部品に命を吹き込むために使用される技術がいくつかあります。 これらの技術には、切断、曲げ、打ち抜き、スタンピング、圧延などが含まれます。各プロセスには、さまざまな形状やサイズのコンポーネントを作成するための明確な目的があります。 コンポーネントに追加の仕上げが必要な場合には、いつでも選択できる多くの表面仕上げオプションもあります。

同様に、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、鋼、その他のカスタム金属を含む幅広い板金材料から選択できます。 材料の選択は、製品の最終用途によって異なります。

マニュファクチュアライトwXNUMXつのパート

板金製造は、軽量プロジェクトに最適な製造プロセスです。 航空宇宙産業や自動車産業などの産業は、最先端の材料と技術を得るために板金製造に依存しています。 この製造技術は、効率を確保しながら自動車や航空機の燃費を向上させる部品の製造に役立ちます。 板金製造による軽量構造も、建築、工作機械、一般エンジニアリングの成功の鍵となります。

デメリット

高い初期費用

板金の製造には、使用する工具や設備に多額の初期資金が必要です。 ロール成形やスタンピングなどのプロセスには、カスタムの機器や工具が必要です。 カスタム機器は非常に高価になる可能性があり、大量に製造した場合にのみ利益が得られます。 この技術には手作業も必要となる場合があり、生産コストが増加する可能性があります。 自動化は人件費の削減に役立ちますが、それが実現できるのは大量生産の場合のみです。

複雑な曲げ加工

曲げ操作は、設計サイクルで必要な試行錯誤や計算により複雑になる場合があります。 シャフトの位置合わせと穴が必要な場合はさらに困難になります。 厚い金属を使用するとプロセスがより困難になり、最終的には最終製品が故障する可能性があります。

限定デザイン

多くの金属は柔軟性があるにもかかわらず、板金製造プロセスで金属を非常に複雑なデザインや形状に変換することはほとんど不可能です。 複雑な形状を製造できる射出成形プロセスとは異なり、板金製造では基本的な外観を備えた箱状の最終製品が製造されます。

8 Tips 〜へ 板金製造コストの削減

板金の製造は労働集約的な場合があり、製造コストが上昇する可能性があります。 したがって、仕様が許可する場合は常に、シンプルな設計ソリューションを選択することが合理的です。 このセクションでは、次の XNUMX つの効果的なヒントを提供します。 板金製造コストの削減.

1. 適切な原材料を選択する

製造に適切な原材料を選択することは、製造コストの削減に役立ちます。 試作段階では低炭素鋼や熱間圧延鋼などの低コストの材料を選択することが好ましい。

また、最終生産部品には、部品の機能を効果的に発揮できる最も安価な金属材料を使用することが最善です。 たとえば、ステンレス鋼よりもアルミニウムを検討できます。 アルミニウムはステンレス鋼よりも安価ですが、ステンレス鋼に期待されるのと同様の特性も提供します。 これにより、全体的な製造コストを節約できます。

コンポーネントがホステル環境に設置される場合は、メッキ済みの金属を選択する必要があります。 これらの金属は錆びにくいため、追加の仕上げにかかるコストを節約できます。

2. 共通のシートゲージを使用する

標準的なシートサイズとゲージは設計に最適です。 金属シートの独自のゲージを注文すると、生産コストが増加する可能性があります。 標準ゲージは多くの場合すぐに入手できるため、時間のかかる注文プロセスは必要ありません。 したがって、現在の市場状況に応じて金属グレードを選択し、共通のゲージを使用することで、可変ゲージに関連するコストの削減に役立ちます。

3. 溶接やメッキを避ける

板金製造コストを削減するもう XNUMX つの方法は、メッキと溶接を避けることです。 メッキ済みの金属シートの溶接はそれほど安全ではありません。 有毒な酸化亜鉛を環境中に放出します。 溶接のリスクにより、特にメッキ済みの金属シートを使用する場合、製造コストが増加する傾向があります。

たとえば、コーティングされていない冷間圧延鋼にも、耐食性を高めるためにメッキが必要になります。 めっきプロセス全体により、リードタイムと製造コストが増加します。 したがって、メッキや溶接に関連するものは避けるのが最善です。

4. 複雑な設計要素を避ける

複雑なデザインは美的価値がありますが、製造コストが高くなる傾向があります。 たとえば、厚い金属に多くの切り込みや小さな曲げを追加すると、製造中に問題が発生します。 いくつかの異なる製造ツールが必要となり、プロセス中に不正確な結果が得られるリスクも高まるため、コストが増加します。

したがって、設計では、前述の設計のヒントに従った単純な角度の曲げを行う必要があります。板金加工コストを削減するもう 1 つの方法は、曲げ半径を一定に保つことです。面取りされたエッジ、止まり穴、機械加工されたポケットなどの機能は、必須でない限り避けてください。これらの追加機能はすべて、リードタイムと製造コストを増加させます。

5. 最適な曲げ半径

部品の設計に最適な形状を使用することは、金属製造コストを削減するもう 0.030 つの方法です。 内部曲げ半径は 0.762 インチ (XNUMXmm) から材料の厚さまでの間にある必要があります。 これにより、メーカーはそれらの形状専用のツールを使用して半径を形成できるようになります。 製造コストを増加させる可能性のある特殊なツールセットやその他の代替品は必要ありません。

6. 適切な厳しい公差を守る

公差にゼロが追加されるたびに、製造コストが増加します。 公差が厳しいフィーチャは製造がより困難になることが多く、大きな負担がかかる特殊な工具が必要になります。 このようなツールも定期的な交換が必要です。 これらすべてが組み合わさって板金製造コストを押し上げます。

表面のほんの数部分が機能に重要な役割を果たすため、そのような表面には重要な公差を割り当てる方が良いでしょう。 これにより、コンポーネントの本質的な性能ニーズを維持し、コストを節約しながら、厳しい公差を減らすことができます。

7. 高速かつ節約的なファスナーを検討する

派手なカスタムデザインのファスナーは製造コストを押し上げ、製造プロセスを遅らせます。 したがって、すぐに入手でき、高速かつ倹約的なファスナーを使用することが最善です。

8. コストを最小限に抑える仕上げオプションを検討する

仕上げプロセスの選択は、部品の美的要件や用途などのいくつかの要因によって決まります。 たとえば、コンポーネントの動作が好ましくない環境である場合は、事前にメッキされた金属を使用する方が良いでしょう。 シルクスクリーンや彫刻などの仕上げを生産の最終段階まで遅らせることも、コスト削減につながります。

材質によっては、自然に耐腐食性があるため、特殊な仕上げを必要としないものもあります。 このような材料に特殊な仕上げを追加すると、製造コストが増加し、リードタイムが長くなります。 パッシベーション、クロムメッキなどの標準仕上げは、かなり安価で高速です。  

結論

製造用途に板金を検討することは素晴らしい選択です。 このペーパーでは、板金製造について詳しく説明し、プロジェクトを開始するために必要なすべてを網羅しました。

板金加工にかかわるさまざまなプロセス、基本的な設計ガイドライン、材料、仕上げを理解することは非常に重要です。これらの各要素は、プロジェクトを最大限に活用する上で重要な役割を果たします。このホワイト ペーパーで提供される情報は、プロジェクトに最適な決定を下すのに役立ちます。