CNC加工に最適な軟質金属トップ3：銅・黄銅・青銅の実用ガイド

タングステンやクロムのような天然の硬い金属は製造業界では比較的稀です。実際、ほとんどの金属は比較的軟らかく、合金添加や曲げ・伸ばし・叩きといった加工によって製造用に十分な強度を持たせています。

軟らかい非鉄（鉄を含まない）金属は切削と加工が容易で、最小限の後処理熱処理しか必要としません。CNC加工で最も一般的な軟質金属は銅合金で、一般的な用途には宝飾品製造、めっき、電気導管があります。アルミニウムもこれらの軟質金属とCNC加工で類似の役割を果たしますが、アルミニウムは十分に広く使用されているため、独自の議論に値します。

軟質金属は多数の製造プロセスと互換性がありますが、エンジニアと製品チームは頻繁にCNC加工で軟質金属パーツを作ります。今日市場にあるトップ3の軟質金属、銅、青銅、黄銅について、製品チームが知っておくべきすべてを解説します。

1. 銅

銅C101は抗菌特性でもユニークです。環境保護庁の試験では、C101を含む355の銅合金が、接触後2時間以内に99.9%以上の細菌を殺滅することが確認されました。

そのため、銅はベッドレール、シンク、蛇口、トイレ金具など、医療業界の高接触ポイントでよく見られます。その他の一般的な用途には、半導体業界の電線、電磁石、回路基板があります。

銅はほとんどの海洋・産業環境で耐食性がありますが、ハロゲン、硫化物、アンモニア系溶液によって腐食される可能性があります。また、C101は高酸素含有量のため、高温で水素脆化に特に敏感です。

機械的仕様：

• 引張強さ：310〜380 MPa
• 弾性率：125〜135 GPa
• 破断伸び：6〜25%
• 硬度：27 HV
• 熱伝導率：390〜398 W/(m⋅°C)

2. 黄銅

例えば、亜鉛32〜39%を含む黄銅合金は、優れた熱間加工性を持つ一方、冷間加工性は劣る可能性があります。エンジニアと製品チームは、最終決定前に黄銅合金の亜鉛含有量を確認すべきです。

多くの製品チームは360黄銅を使用します。優れた引張強さと天然の耐食性を持ち、高い切削性、溶接性があり、CNCマシンに過度の摩耗を与えません。

しかし、この材料にも欠点があります。黄銅がアンモニアやアンモニア系溶液と接触すると、応力腐食割れの影響を受けやすくなります。ほとんどの場合、後処理での焼鈍でこの制限を解決できます。財務的観点からは、黄銅は比較的高価な軟質金属の一つです。

360黄銅は低摩擦用途に最適で、楽器、錠部品、ギアの製造に一般的に使用されます。金に強く似ているため、純粋な装飾用途にも幅広く使われます。

機械的仕様：

• 引張強さ：140 MPa
• 破断伸び：23%
• 硬度：ロックウェル B35
• 密度：0.307 lbs / cu. in.
• 最高温度：1650°F

3. 青銅

黄銅と同様、青銅合金は銅ベースに他の合金を組み合わせたものです。スズは最も一般的な添加元素の一つです。リン、アルミニウム、マンガン、シリコンなどの材料を添加すると青銅の機械的・物理的特性が変化するため、エンジニアと設計者は留意すべきです。

642青銅は延性があり、耐食性、耐ガリング性、耐疲労性を持ち、すべての黄銅と青銅合金の中で最高の切削性を誇ります。また、青銅は強度と耐食性で銅を上回ります。青銅合金の一般的な用途には、楽器、メダル、海洋用途、航空機ブッシングなどの低摩擦金属が必要な産業用途があります。残念ながら、高銅含有量のため青銅の加工コストは高くなります。

機械的仕様：

• 引張強さ：517〜621 MPa
• 弾性率：16,000 ksi
• 剛性率：6,000 ksi
• 密度：0.278 lb/in³（68°F時）
• 電気伝導率：8% IACS（68°F時）

仕事に適した材料を選ぶ

軟質金属はCNC加工パーツに多くの有利な特性を提供します。一般的に加工しやすく、天然の耐食性を持ち、業界を問わず幅広い用途に適しています。特に黄銅と青銅では、これらの軟質金属の合金含有量を必ず再確認すべきです。追加元素の添加は、最終パーツの機械的・物理的特性に確実に影響するためです。

エンジニアと製品チームにとって、特定プロジェクトに最適な材料を選ぶことは、開発プロセスで行う最も重要な決定の一つです。製品チームは望ましい結果を達成するためにデューデリジェンスを行う必要があり、Fast Radiusのようなエキスパート製造・設計パートナーが支援できます。

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