板金の基礎知識：定義、種類、一般的な用途

板金とは？

板金は、工業的プロセスによって薄く平らな形状に成形された金属のことです。金属加工における基本的な形態の一つであり、様々な形状に切断・曲げ加工が可能です。身の回りの無数の製品が板金から製造されています。

厚さは大きく異なり、極めて薄い板金は箔（フォイル）またはシートと呼ばれ、6mm（0.25インチ）より厚いものは鋼板または「構造用鋼」と呼ばれます。

板金は平らな板状またはコイル状のストリップとして供給されます。コイルは連続した金属シートをスリッターに通して製造されます。

世界のほとんどの地域では板厚はミリメートルで示されます。アメリカでは、ゲージ（番手）と呼ばれる伝統的な非線形の測定単位が一般的です。ゲージ番号が大きいほど薄くなります。

一般的な鋼板は30ゲージから約7ゲージの範囲です。厚さの基準は鉄系金属（鉄ベース）と非鉄金属（アルミニウム、銅など）で異なります。例えば銅の厚さはオンスで測定され、これは1平方フィートあたりの銅の重量を表します。板金部品は最良の結果を得るために均一な厚さを維持する必要があります。

関連記事： 1. 鉄系金属とは？ 2. 非鉄金属とは？

アルミニウム、真鍮、銅、鋼、錫、ニッケル、チタンなど、多くの金属がシート状に加工可能です。装飾用途では銀、金、プラチナ（プラチナシートは触媒としても使用）などが重要です。

関連記事： 金属の種類にはどのようなものがあるか？

板金は自動車・トラックのボディ、航空機の胴体・翼、医療用テーブル、建築用屋根材など、数え切れないほどの用途に使用されます。高い磁気透過率を持つ鉄やその他の材料のシート（積層鋼芯と呼ばれる）は、変圧器や電気機器に応用されています。

歴史的に見ると、板金の重要な用途は騎兵が着用したプレートアーマー（板金鎧）でした。現在も馬具など装飾用途が多くあります。板金作業者は「トタン叩き（tin beaters/knockers）」とも呼ばれ、これはトタン屋根の継ぎ目をハンマーで叩いて施工することに由来します。

板金材料には主に6つの種類があり、それぞれ独自の利点を持っています：

軽量素材が求められる用途では、アルミニウムが最適です。表面処理なしでも優れた耐食性を持ち、強度も高く、レーザー切断、溶接、機械加工が可能です。

比較的安価で、用途要件に応じた複数のグレードがあります。1100グレードは強度は低いものの、耐薬品性・耐候性に優れ、溶接性と延性が高く、深絞り加工が可能です。

3003グレードはより強く成形性・溶接性・耐食性に優れ、安価です。5052グレードはさらに高強度ながら成形性・溶接性・耐食性を維持します。6061グレードは構造用合金で耐食性と高強度を持ちますが成形性はありません。溶接可能ですが溶接時に強度が若干低下します。

名前の通り、合金鋼は複数の元素を組み合わせて特性をカスタマイズ可能にしたものです。主成分は炭素鋼です。一般的な添加元素として、剛性向上のためのタングステン、クロム、マンガン、強度向上のためのバナジウム、ニッケルなどがあります。汎用性が高く、コストパフォーマンスにも優れています。

鉄に炭素を合金化したもので、高い強度を得られます。用途に応じて低炭素、中炭素、高炭素鋼から選択できます。

低炭素鋼は汎用性が高く、フェンスやゲートなど日常的な製品に最も多く使用されます。中炭素鋼は自動車部品や家電製品に人気です。高炭素鋼はやや脆くなりますが、ワイヤーなど繊細な製品に適しています。

非常に汎用性が高く、約1%の炭素を含む硬質合金です。合金鋼と同様に、用途に応じて含有元素の種類と比率が異なります。耐摩耗性に優れ、極端な温度環境でも機能します。

これらの特性により、パンチ、ダイ、ブレード、ハンマーなどの工具製造に最適です。

電気亜鉛メッキ鋼板と溶融亜鉛メッキ鋼板の2種類があります。前者は冷間圧延焼鈍鋼板に純亜鉛メッキ（スパングルなし）を施したものです。

後者は冷間圧延硬質鋼板に純亜鉛と鉄亜鉛合金の混合メッキを施したもので、より高い耐食性を持ち、電気亜鉛メッキより若干安価です。

関連記事： 亜鉛メッキ鋼板とは？

頻繁に湿気にさらされる製品に最適です。クロムを含み、過酷または湿潤な環境による腐食を大幅に低減します。ステンレス鋼板金加工による部品は、キッチンシンクからオフィスビルまで、製品や構造物の寿命を延ばします。

関連記事： ステンレス鋼とは？

板金加工では「標準ステンレス」と「ばね用ステンレス」の2カテゴリーに分類されます。

標準ステンレス（非磁性の場合あり）：300シリーズが最も一般的です。製造時に熱間加工や応力除去は不要です。316グレードが最も耐食性が高く、高温でも強度を維持します。304グレードが最も広く使用され、耐食性はやや劣りますが成形性と溶接性に優れます。
標準タイプ磁性ステンレス（400シリーズ）：410グレードは耐食性は劣るものの熱処理可能です。430グレードは安価な代替品で、ブラシ仕上げの家電表面など耐食性が主要要件でない用途に使用されます。これらの材料は塑性変形より弾性変形の傾向があるため、最終形状を得るにはオーバーベンド（過度に曲げる）必要があります。
ばね用ステンレス：急速に加工硬化するため、成形時に加熱して応力除去する必要があります。グレードには301、17-4、1095、1075などがあります。専用設備とプロセスが必要で、オーバーベンドが必要です。