金属表面仕上げ：仕上げの適用の基本を理解する

部品の製造には金属表面仕上げが不可欠です。仕上げられた部品がどれほど優れていても、高品質の金属表面仕上げはそれをより良くすることしかできません。

さまざまな種類の金属があるのと同じように、機械工や溶接製作者がこれらの金属に使用するさまざまな種類の金属仕上げ技術もあります。建設に適した金属仕上げ技術がわからないと、材料が無駄になり、製造コストが上昇する可能性があります。

これはまた、サイクルタイムの増加につながる可能性があり、クライアントがマーケットリーダーになる機会を拒否する可能性があります。このような望ましくない結果を回避するには、まず、製品に適切な仕上がりを与える方法を理解する必要があります。これは、プロジェクトのコスト、品質、魅力に大きな影響を与えます。

表面仕上げの基本

表面仕上げは、表面テクスチャ、表面粗さ、または表面トポロジーとも呼ばれます。その名前は、その概念が何を意味するかをすでに説明しています。これは、金属の表面を追加、削除、または再形成することによって変更するプロセスです。機械工は、金属表面の保護化学反応とそれらの美化のために金属表面仕上げを使用します。

金属に使用する金属表面仕上げのタイプを選択することは、プロセス自体と同じくらい重要です。使用される表面仕上げの種類は、製品の最終用途によって異なります。たとえば、医療グレードおよび光学機器には、最高の表面仕上げが必要です。ただし、他の感度の低い業界やアプリケーション分野では、このような細かい仕上げは必要ない場合があります。

表面仕上げの重要性

機械工は、美的価値のためだけに表面仕上げを使用しません。また、金属を保護する手段としても機能します。

表面仕上げのその他のエキサイティングな利点は次のとおりです。

• 美観を高めるのに役立ちます

製品の美学は、製品が多くのクライアントにとってどれだけうまく機能するかと同じくらい重要です。金属表面仕上げを使用すると、金属表面はこれまでと同じように美しく見えます。

• 金属の耐食性を高めます

腐食は、金属の表面や部品の最大の破壊要因の1つです。ただし、よくできた表面仕上げにより、金属表面は十分に保護され、長持ちします。

• 製造プロセスの容易さ

適切な表面仕上げにより、製造プロセスが容易になります。たとえば、よく磨かれた砂紙の表面は塗料に付着しやすく、製造業者のストレスを軽減します。

• 表面仕上げは金属の導電性を向上させるのに役立ちます
• 化学物質に対する表面抵抗を高め、化学物質の攻撃から保護します
• 強度と耐摩耗性が向上します
• 適切な表面仕上げは、摩擦の影響を最小限に抑えるのに役立ちます

金属表面仕上げ

次のプロジェクトに採用できる金属仕上げにはさまざまな種類があります。手元にあるプロジェクトの種類によって、採用する仕上げの種類が決まります。以下は、知っておくべき一般的な金属表面仕上げです。

陽極酸化

機械工は、この電解不動態化プロセスを使用して、金属表面の自然酸化物層の厚さを増やします。機械工は金属を陽極酸化して、耐摩耗性と耐食性を高めます。また、プライマーや接着剤が通常の金属よりも金属表面に簡単に接着するのに役立ちます。金属を陽極酸化した場合、金属の表面の微視的な質感が変化します。陽極酸化された金属表面は、通常の金属表面よりも硬いようです。

粉体塗装

この方法では、金属表面に乾燥粉末を堆積させるために電気を使用する必要があります。粉末を静電的に表面に堆積させた後、機械工は金属をオーブンに移し、化学反応によって金属表面への粉末の密着性を高めます。

この金属表面仕上げは、軍事産業、自動車産業、および工具製造産業で広く使用されています。

ピクルス

これは、金属の表面から不純物や凹凸を取り除くことができる金属仕上げプロセスです。この方法では、酸性物質である漬物を使用する必要があります。この液は、金属の腐食を防ぐのに役立つ添加剤など、いくつかの目的に役立ちます。したがって、機械工はほとんどすべての金属製造プロセスで酸洗いを使用します。金属製造プロセス中に、金属が高温プロセスを通過する場合、その上に酸化物層が存在する可能性があります。

これがピクルスの出番です。表面をきれいにし、スケールを落として滑らかにするのに役立ちます。しかし、酸洗いの酸性プロセスの結果として、それ自体が腐食を引き起こす可能性もあります。したがって、酸洗いは通常、他の表面処理プロセスの前に実行されます。それらは、酸洗い中に発生する問題を排除するのに役立ちます。

研磨

研磨とは、物理的な摩擦または化学薬品を使用して光沢のある金属表面を生成することです。優れた鏡面反射面を持つ金属面を作成するのに役立ちます。仕上げのもう1つの利点は、新品および中古の部品に使用できることです。

グラインディング

これは、金属表面の凹凸を取り除くのに役立つ典型的な機械加工プロセスです。機械工は、建設後、塗装またはコーティングの前にこのプロセスを使用します。研削は金属表面を滑らかにするのに役立ち、砥石またはグラインダーと呼ばれる手持ち式の機械を使用して行われます。

研削プロセスを通過することが多い一般的な金属には、アルミニウム、軟鋼、鋳鉄、ステンレス鋼があります。

ラッピング

この精密技術は通常、金属表面に高度な表面の微細化と平坦性が要求される場合に採用されます。熟練した職人は、金属仕上げ技術としてラッピングを使用します。このプロセスでは、軟鉄製の工具と中性の研磨剤スラリーを使用して、金属表面を穏やかに加工します。ラッピングには特別な機械は必要ありません。それは通常、小さな金属部品と手作業で行われます。正しく行われたラッピングは、微細なスポットを埋め、不規則な表面を平らにするのに役立ちます。

表面仕上げの測定方法

金属の表面仕上げを測定するには、金属の表面粗さを測定する必要があります。これを行うには、表面にある不規則性を適切に調べて分析する必要があります。

不規則性を分析するために採用できる一般的な方法は2つあり、次のようなものがあります。

• 表面粗さコンパレータの使用

最初の方法では、表面粗さコンパレータを使用する必要があります。これは手動のプロセスです。したがって、精度が低くなります。粗さ比較器は、鋳造、ショットブラスト、グリットブラスト、表面旋削、円筒研削、従来の機械加工、放電加工など、いくつかの一般的な仕上げプロセスで使用できます。

• 表面プロファイルスキャナーの使用

一方、2番目の方法では、表面プロファイルスキャナーを使用する必要があります。これにより、レーザースキャンを使用するため、より正確な測定が可能になります。したがって、精度が高いため、最も一般的な方法です。

• 座標測定機の使用

もともと、機械工は座標測定機を使用して部品の高さ、幅、深さを測定していました。ただし、これらのマシンの新しいセンサーを使用すると、表面仕上げを自動的に測定できます。このようにして、部品スキャンと表面仕上げ測定を簡単に切り替えることができます。

表面仕上げ粗さチャート

表面仕上げ粗さチャートを見ると、表面仕上げを比較できます。表面粗さの測定にはさまざまなパラメータがありますが、最も一般的なのはRaです。 Raは表面の算術平均偏差を示します。

Raが小さいほど表面は滑らかになり、Raが高いほど表面は粗くなります。表面粗さは通常、ISOグレードの標準化された方法であるマイクロメートルで示されます。参考までに便利な表面粗さチャートを次に示します。

金属表面仕上げの選択方法

適切な金属表面仕上げを選択するのは簡単です。あなたがしなければならないのは、特定の要因を考慮することです。これらの要因は次のとおりです。

速度

各金属表面の仕上げには、異なる時間枠が必要です。速いものもあれば遅いものもあります。したがって、提供するプロジェクトがある場合は、プロジェクトの提供に必要な時間を考慮してください。また、利用可能なすべての金属仕上げオプションの処理時間を考慮してください。つまり、プロジェクトをできるだけ早く完了する必要がある場合は、処理時間が最も速い表面仕上げを採用することを検討してください。

素材

すべての金属表面仕上げは、すべての金属に適しているわけではありません。したがって、あなたがしなければならないことは、最初にあなたの作品が作られている材料を検討し、そのような材料の適切な表面仕上げを選択することです。一部の素材は柔らかいです。このような材料に強力な研磨方法を使用すると、損傷を引き起こす可能性があります。一方、一部の素材は丈夫で、柔らかすぎると、あなたが望む適切な仕上げが得られません。

予算

プロジェクトにぴったりの仕上げが見つかるかもしれませんが、必要な設備はありますか？仕上げに影響を与える新しい設備を手に入れる余裕はありますか？予算を超えたくない。したがって、費用対効果の高い仕上げを選択する必要があります。一部の完成品は低価格で販売されています。製造しているものに高価な仕上げを適用すると、コストが上昇し、潜在的な顧客を怖がらせる可能性があります。したがって、費用対効果の高い仕上げを行う方が安全です。

結論

金属部品の製造には、適切な表面仕上げが不可欠です。エンドユーザーにとって良いだけでなく、メーカーを有利な立場に置くことにもなります。ただし、適切な方法がわからないと、メーカーとエンドユーザーの両方が不利な立場に置かれる可能性があります。そのようなことを避けるために、時間をかけてあなたのニーズを研究し、仕事に最も適した仕上げを探し、それがどのように行われるべきかを学び、それを実現するために着手してください。

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よくある質問

Q： 筆跡を残さずに金属を塗装するにはどうすればよいですか？

A： 緩んだペンキを取り除き、表面を滑らかに研磨します。適切な油性プライマーを塗布し、乾燥させます。完全に滑らかになるまで表面を研磨します。絵の具がよく混ざっていることを確認し、ブラシで金属をやさしく塗りつぶします。スプレー機を使用することもできます。

Q： 表面仕上げに影響を与える可能性のある要因は何ですか？

A： 表面仕上げの品質に影響を与える可能性のある要因には、刃先の形状精度、工具摩耗、構成刃先、工作機械の精度などがあります。

Q： 表面の凹凸の主な理由は何ですか？

A： 金属切削中の被削材の破裂、動作中の被削材の変形、工作機械の凹凸