板金部品の材料選定に関する実用ガイド

板金部品は、 今日のあらゆる産業の基盤となっています。自動車から航空宇宙、住宅のファサードから重機まで、あらゆる場所で使用されています。この多様性が、機械加工業界を徐々に発展へと導いてきました。 ヨーロッパの工具・機械加工業界は、 2020年の124億ユーロから2024年には159億ユーロに成長しました。これは、機械加工プロセスが世界中で広く受け入れられていることを示しています。

効率的なツール製作プロセスは、適切な板金部品の選定から始まります。しかし、選択肢が多すぎるため、プロセスに最適な板金加工部品を選ぶのは容易ではありません。部品選定プロセスを簡素化する当社のソリューションにぜひご参加ください。この記事には、 あらゆる作業に最適な板金加工部品を選ぶために必要な情報がすべて記載されています。

板金加工にはどのような種類がありますか?

板金加工とは、薄い金属板を成形する工程です。これらの板は、目的に応じて、成形、溶接、打ち抜き、曲げ、切断など、複数の工程を経ます。

最も人気のある板金加工プロセスのいくつかについてお話ししましょう。

切断：

切断は金属加工の基本的な工程の一つです。これにより、メーカーは様々なニーズに合わせて特定のサイズの板材を成形することができます。この工程では、ハンドヘルドプラズマカッターからCNC工作機械による切断まで、手動と自動の両方の工程が用いられます。

一般的に使用される切断の種類は次のとおりです。

• シアーでカットする（手作業で精度が低い工程）

• せん断なしの切断（半自動または全自動、高精度）

選択する切断方法は、用途によって大きく異なります。例えば、シート切断は、それほど重要でない用途や中小規模の産業で使用されます。一方、非せん断切断は、その精度と正確性から、ハイエンドの用途で利用されます。

形にする

これは切断工程とは異なります。切断では、シートを所定のサイズに切り取ります。一方、成形では、シートを機械的に曲げて、所望の形状と特性を実現します。

成形は多次元的なプロセスです。一般的には以下のような要素が含まれます。

• 曲げ

• スタンピング

• ロール成形

• ストレッチ

• 紡糸

適切な成形プロセスを選択すると、廃棄物の削減、設計の柔軟性の向上、リードタイムの短縮、厳しい品質基準を満たす品質が実現します。

パンチ

このプロセスは、カスタムシートメタル部品に穴を開けるために使用されます。 金属パンチを使用して、必要な位置にシートを穿孔します。このプロセスは、さまざまなツール要件を持つ大規模な産業に効果的です。

組み立て

これはおそらく金型製作工程の中で最も重要な段階です。個々の部品を接合して最終組立品を製作します。たった一つのステップを間違えると、最終製品がプロトタイプと一致しなくなってしまいます。

このフェーズには通常、次の内容が含まれます。

• 溶接

• リベット留め

• ろう付け

• 工業用接着剤。

使用する組み立てプロセスの種類は、製品の使用方法、顧客の予算、全体的な仕上げの要件によって異なります。

粉体塗装（オプション）

このプロセスは最終組立品の機械的特性に直接影響を与えるものではありませんが、全体的な仕上げを向上させるのに非常に効果的です。このプロセスでは、帯電した金属部品（または組立品全体）に静電粉体を塗布します。

最も一般的に使用される板金材料は何ですか?

多様なプロセスと同様に、金型製造工程でも同様に多様な金属が使用されています。世界の板金市場は急速に成長しており、 2032年までに売上高は4,846億米ドルに達すると予想されています。これは年平均成長率（CAGR）4.9%の増加です。

では、この増加に寄与している金属は何でしょうか? 鉄鋼、アルミニウムなどです。

板金部品で最も一般的に使用される材料の一部を次に示します。

アルミニウム合金

アルミニウムは、様々な産業において板金部品として広く使用されています。機械加工に使用される一般的なアルミニウム合金には、以下のものがあります。

• アルミニウム5052

• アルミニウム5754

• アルミニウム5083

• アルミニウム6060

引張強度が173 ～ 540 メガパスカル (MPa)のこれらのアルミニウム合金は、自動車から航空宇宙までさまざまな産業で使用されています。

ステンレス鋼

鋼は優れた溶接性と、応力下における並外れた引張強度で知られています。機械加工に使用される一般的な合金には、以下のようなものがあります。

• 鋼 1.0117

• 鋼 1.0038

• 鋼 1.0117

• 鋼 1.7218

• 鋼 1.0044

• 鋼 1.0503

これらの鋼合金の引張強度は350～630 メガパスカル（MPa）です。優れた耐食性、良好な加工性、溶接性、そして比類のない引張強度を備えた鋼は、世界中で最も多く使用されている板金の一つです。

真鍮

真鍮は銅と亜鉛の合金です。一般的に、真鍮は銅55～95%、亜鉛5～45%で構成されています。亜鉛含有量が低いほど、真鍮は成形、ろう付け、加工が容易になります。一方、銅の含有量が多いと合金化しやすくなり、酸化皮膜が形成されるため、耐食性が向上します。

これらは最も一般的な板金ですが、銅、軟鋼、亜鉛メッキ鋼、チタンなど、特殊な用途に使用される他の金属もあります。

様々な金属のコスト比較は以下の通りです。銅が最も高価です。鋼合金は工具業界の主力製品であり、優れたコストパフォーマンスを提供します。

板金材料の選択における重要な機械的要因

どんな分野にも一つの法則があります。それは、知識が増えれば増えるほど、決断を下す際のストレスが増すということです。様々な加工プロセスや板金部品の種類について理解できた今、ご自身のプロセスに最適なものを選択するのは至難の業です。

ただし、以下の要素を考慮すると、適切な板金材料を選択できます。

• 引張強度（構造部品や荷重支持点に重要）

• 降伏強度（成形および敷設作業において重要）

• 延性（自動車のボディパネルやキッチン家電では重要な要素）

• 硬度（耐久性と耐摩耗性に直接影響します）

• 成形性（曲げ、打ち抜き、その他の成形作業に影響します）

• 耐衝撃性（高ストレスおよび振動環境では、より高い耐衝撃性が必須です）

• 耐腐食性（長期耐久性に必須）

適切なアプローチとは、最終用途を念頭に置き、プロセスに最も適した材料を選択することです。上記の要素は、選択した材料が目的の用途に適しているかどうかを判断するのに役立ちます。

さまざまな金属板を使用してどのような製造および生産プロセスを実行できますか?

カスタム板金部品は、 今日私たちが目にするほぼすべてのものに使用されています。自動車の板金部品から電子機器、家具まで、あらゆるものに使用されています。

金属板から最も恩恵を受ける業界/プロセスの一部を以下に示します。

• 自動車産業

• 航空宇宙産業

• 建設・建築

• 産業機械および装置

• 家電

• 家具とインテリアデザイン

• 医療機器

• 電気・エネルギー部門

そして、リストはまだまだ続きます…これらの板金部品はどこにでもあります。それを見つけるには、目視で確認するだけです。

結びの言葉

適切な板金部品を選択することで、追加の手直しコストを削減し、優れた耐久性を実現し、あらゆる機械加工プロジェクトにおいて長寿命を実現できます。上記の要素を念頭に置いて選択すれば、プロジェクトの要件に合った適切な選択を確実に行うことができます。

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よくある質問：

Q: 板金加工とスタンピングの違いは何ですか?

A: 加工とは、切断から組み立てまでの全工程を網羅する広義の用語です。スタンピングとは、専用の金型を用いて高効率な成形を行う特殊なプロセスであり、大量生産に最適です。

Q: プロジェクトにはどのグレードのアルミニウムまたはステンレス鋼を選択すればよいですか?

A: ステンレス鋼の場合、304は汎用グレード、316は耐食性に優れ、430は低コストです。アルミニウムの場合、6061は強度と溶接性に優れ、5052は海洋環境への耐性に優れ、3003は成形性に優れています。

Q: CNC パンチプレスはどのくらいの厚さまで対応できますか?

A: 経験則として、一般的な CNC パンチプレスは最大 3 mm のステンレス鋼、4 mm の軟鋼、5 mm のアルミニウムを処理できます。

Q: 板金設計における「4T ルール」とは何ですか?

A: 4T ルールは、変形を防ぐために、穴やその他の特徴は曲げラインから材料の厚さの 4 倍 (4T) 以上離れる必要があることを規定した重要な DFM ガイドラインです。

Q: 板金加工業者にとって ISO 9001 認証が重要なのはなぜですか?

A: ISO 9001 認証は、製造業者が成熟した品質管理システムを備え、一貫した製品品質、継続的な改善、顧客ニーズへの重点を保証し、顧客にとってより高い信頼性につながることを示します。

Q: 板金部品のコストはどのように計算されますか?

A: コストは、材料費、加工費（機械時間×レート）、セットアップ費、人件費、仕上げ費、諸経費など、複数の要因によって決まります。

Q: 3D プリントは板金加工よりも安価ですか?

A: 数量によって異なります。試作品1点のみ、または少量生産の場合は、一般的に3Dプリントの方が安価です。大量生産の場合は、規模の経済性により、従来の板金工法の方が部品1点あたりのコスト効率がはるかに高くなります。

Q: 陽極酸化処理はどのように行われますか?

A: 陽極酸化処理は、主にアルミニウムを対象とした電気化学的処理です。部品を酸性電解液に浸し、電流を流すことで、表面に硬く耐久性があり、耐腐食性のある酸化アルミニウム層を形成します。この層は染色することも可能です。

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