金属部品の製造：カスタム金属部品の作り方

金属部品の製造は、製造プロセスの不可欠な部分になっています。紙の保持クリップから飛行機の部品まで、さまざまな産業の部品の作成に広く使用されています。車に乗り込んで携帯電話を手に取ったり、工具を扱ったりするたびに、金属部品を製造した製品を使用しています。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、電子機器を作ったり、車両を運転し続けることはできません。

この記事はあなたが知る必要があるすべてを説明する完全な金属製造ガイドをあなたにもたらします。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役立ちます。最終的には、この重要なプロセスをよりよく理解し、それに応じて決定を下すことができます。

金属加工とは

金属加工とは、金属を曲げたり、切断したり、組み立てたり、成形したり、金属を目的の構造に成形したりするなど、金属部品を製造する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、機械、その他の構造物を作成することを含む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入手する代わりに、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、ストックメタルのシート、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

私たちは毎日、私たちの生活の中で何十もの異なる金属に出くわします。そこには多くの異なる種類の金属があり、それらには2つの異なるカテゴリーがあります。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一緒に保持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、または焼入れ鋼に比べて丈夫になります。これらの金属はより硬いですが、壊れやすいものでもあります。さらに、ハードメタルは、ドリル、フライス、ノミなどの切削材料の製造に使用されます。さらに、パンチングおよびフォーミングツールはハードメタルを使用できます。硬質金属の耐熱性は他の金属よりも大幅に高くなっています。硬質金属の例としては、タングステン、鋼、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材料です。柔らかい材料は表面工学材料であり、圧延および滑り用途の固体潤滑剤になる可能性があります。これらの軟質金属は、機械部品の摩擦を減らし、耐摩耗性を向上させます。さらに、機器の耐用年数を延ばすことができます。 金、鉛、銀、トリウム、マグネシウム、亜鉛、スズ、アルミニウム、銅、真ちゅう、青銅は軟質金属の例です。

金属部品の製造方法

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。それぞれの製造タイプには、その強みと互換性があります。さまざまな製造方法をよりよく理解し、最良の決定を下すのに役立つように、以下に金属製造プロセスの概要を示します。

CNC機械加工：材料の除去

CNC機械加工は、材料除去プロセスを通じて原材料を目的の形状に切断するためのコンピューター制御製造プロセスです。精密CNC機械加工にはさまざまな種類の機械加工操作があり、必要な形状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、これは、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です。

CNC機械加工は、多くの業界で頼りになるプロセスです。この技術の2つの主要なカテゴリは、CNC旋削とフライス盤です。

フライス盤には多点切削工具があります。フライス盤加工では、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）から不要な材料を取り除き、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、単一の刃先が回転するワークピースから余分な金属を取り除き、金属部品に円筒構造を生成します。回転するワークは、金属部品の回転軸と平行な方向にゆっくりと移動する切削工具に送られます。

CNC機械加工金属部品の用途

今日の世界のほぼすべての業界で、CNCで旋削され、フライス盤で削ら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旋削の助けを借りて、自動車 、電気通信、電気、機械、および電子産業は、複数のコンポーネントを製造しています。たとえば、CNC旋削は、ブッシング、シャフト、ピン、ロッド、ギアボックス、およびヘッドの作成に役立ちます。

CNCフライス盤は、金属加工のよく知られた機械加工操作でもあります。 航空宇宙 構造物、車種、医療部品、および想像できるほとんどすべての金属部品は、CNCフライス盤から機械加工できます。

押し出し：金属をダイに押し込む

このプロセスでは、加熱された金属をダイに押し込みます。ダイは、形状をチューブまたはL字型に作成します。この技術により、金属をより複雑な形状に構造化することができます。押し出し成形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、一定の断面積を必要とする理想的なプロセスです。熱間押出しは、より大きな部品と非常に複雑になる可能性があります。対照的に、冷間押出しは、複雑さの少ない小さな部品を製造します。

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空洞を通って流れるように強制されます。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それらを押し出します。金属部分が希望の形で出てきます。

押し出しには、熱間押し出し、冷間押し出し、摩擦の3つの異なる操作タイプがあります。材料が硬化するのを防ぐために、高温で押し出しハンドルを高温にします。冷間押出しでは、材料の酸化が少なく、耐性が高く、強度が高いため、室温が必要です。最後に、摩擦プロセスでは、電荷をダイに押し付ける力が必要です。

押し出し金属部品の用途

押し出しは、塗料と仕上げに滑らかな表面を提供します。この特性により、化粧品や精密部品に最適です。航空宇宙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。また、窓、手すり、フローリングの用途にも役立ちます。

スタンピング：部品の切断と曲げ

スタンピングプロセスでは、金属シートに形状、画像、文字を形成できます。油圧プレスと機械プレスは2種類のスタンピングです。この技術は、金属シートを曲げ、打ち抜き、切断して、目的の形状にします。このプロセスにより、厚さ1/4のシートを特定のサイズと形状に成形できます。スタンピング操作には、ブランキング、金属コイニング、および4つのスライド成形が含まれます。このプロセスは、大量かつ複雑で、低いユニットコストで非常にスケーラブルです。

スタンピングには、パンチング、曲げ、エンボス加工、コイニング、フランジングなど、板金製造プロセスの複数の手法が含まれます。これは、金属をプレスしてシート上に目的の形状を生成する単一段階の操作から、複数段階の操作である可能性があります。このプロセスでは通常、コールドメタルシートを使用します。

プレス加工された金属部品の用途

スタンピングは、電子、電化製品、および自動車産業で毎年何百万もの部品を製造するためのプロセスです。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：金属の成形

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。簡単に言えば、これは金属を加熱して成形するプロセスです。さらに、それは人気のある自動化された工業プロセスです。鍛造可能な部品の範囲は、キログラムから100メートルトンです。現代の産業では、耐衝撃性のある鍛造機を使用して、金属を望ましい構造に成形しています。鍛造は、鋳造や機械加工よりも強力な金属部品を生成します。このプロセスは経済的で、廃棄物が少なくなります。

これは、加熱、実行、鍛造、冷却、仕上げの5つのステップを含む単純なプロセスです。また、このプロセスでは液体の金属還元は必要ありません。鍛造には金属を可鍛性の状態に加熱するだけで十分であり、金属部品をより強力にします。

鍛造金属部品の用途

世界中の広範な産業では、鍛造金属部品が必要です。自動車産業では、これらのコンポーネントを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および応力の用途に使用しています。これらの部品は、外科用ツール、電気伝送、家庭用ハードウェア、および一般的な産業機器に用途があります。

鋳造：昔ながらの製造プロセス

これは、最も柔軟な金属部品の製造プロセスの1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。それがなければ解決するために複数の方法を必要とするであろう金属製造問題への経済的な解決策であると言うことができます。このプロセスでは、液体材料を、目的の構造の事前に構築された中空キャビティである金型に注入します。次に、材料を冷却してしっかりと金型から排出し、鋳造された金属部品を取得します。

キャストには2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ています。ワックスはセラミックでコーティングされており、セラミックが硬化すると、ワックスは加熱されて排出されます。セラミックの硬化シェルは、目的の金属部品の型になります。溶融金属を型に流し込み、放冷して型から分離します。このプロセスにより、詳細で複雑な部品の製造が保証されます。インベストメント鋳造は、小規模な生産ニーズを満たすことができます。

• ダイカスト ：このプロセスは、油圧の助けを借りて液体金属を金型に押し込みます。鋼製の型は、再現性と精度を効果的に保証する複雑な形状を生成するように製造されています。したがって、ダイカストは、非常に複雑な中小規模の鋳造の大規模な生産工程に適しています。

鋳造金属部品の用途

このプロセスにより、今日のほとんどすべての商業的に製造された機械装置を製造することができます。さらに、生産面では、鋳造はコストやその他の面でCNC機械加工よりも優れています。この金属製造方法では、洗濯機、金属パイプ、自動車部品が定期的に製造されています。

金属射出成形：大量生産プロセス

このプロセスでは、金属を微粉末化し、バインダー材料と混合して原料を作成します。次に、原料は固化され、最終製品に成形されます。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には非常に費用がかかる費用効果もあります。

金属射出成形は、ポリマーと金属の混合物の供給を使用するという点でダイカストとは異なります。金属とポリマーの混合物は、最初のステップで作成されます。その後、プロセスは溶融し、次に粉末原料を金型に注入し、次に冷却および固化して金型の形状を取ります。最後のステップで、成形品を金型から取り出して清掃します。

アプリケーション 射出成形金属部品の

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製造する機能を備えています。この技術を使用して自動車産業で生産する多くの部品があります。この製造プロセスでは、飛行機、医療機器、付属品、装飾品、コンピューター、オフィス製品、家電製品など、他の多くの製品も製造されます。

注：医療機器を製造する場合、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印刷：複雑な形状と少量の部品

金属3D印刷は、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、プロトタイプで一般的であり、少量の鋳造の代わりになります。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理想的です。金属3D印刷は、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を含むオールインワンのアセンブリと形状を作成できることでも認められています。

このプロセスでは、金属粒子は段階的に3Dプリントされます。金属3D印刷では、この操作が実行されるチャンバーに不活性ガス（アルゴンなど）を充填して、金属粉末の酸化を減らしてから加熱します。その後、ビルドプラットフォーム上に金属粉末の薄層を広げ、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。モデルの全領域がスキャンされ、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印刷部品を使用する準備が整いました。

アプリケーション 3Dプリントされた金属部品の

金属3D印刷により、さまざまな産業用部品を迅速かつ安価に製造できます。しかし、カスタムツールの大量生産と特殊機器の少量生産で有名です。したがって、この技術は、完全に機能するプロトタイプ、剛性のあるハウジング、ダクト、スペアパーツ、製造ツール、外科用および歯科用インプラント、宝石や装飾品、その他多くのコンポーネントをさまざまな現代産業に生産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

これが製造工程の最終工程です。表面仕上げは、金属加工部品に環境保護と美観を提供します。さらに、このプロセスにより、表面粗さや耐食性など、機械加工の能力を超える機能が向上します。その上、いくつかの処理は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
• 無電解メッキ
• 陽極酸化
• 化学療法
• 真空メッキ
• 溶融亜鉛めっき
• 絵画
• 溶射

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金属は、私たちの生活をより快適でより良いものにする非常に印象的な設備を私たちに与えてくれた多くの産業や家庭用品にとって非常に重要な材料であることが不可欠です。この記事では、金属部品の製造と、その非常に詳細でユニークな特性によるその製造オプションについて説明しました。このガイドは、さまざまな金属加工方法を理解するのに役立ちます。