この詳細な CNC 材料ガイドを自分で「スチール」してください

自動車、航空宇宙、ロボット産業など、高性能で耐久性のある部品を必要とする分野では、多くの用途で鋼とアルミニウムが選択される傾向があります。ただし、スチールとアルミニウムは物理的特性と価格が大きく異なるため、特定の部品にどちらが適しているかを判断することが非常に重要です。

これらの決定要因の 1 つは、通常、これらの業界では多くの場合、CNC 加工である製造方法です。金属部品を機械加工する場合、スチールがアルミニウムよりも適切な材料選択である主な理由がいくつかあります。アルミニウムは信じられないほど軽量ですが、スチールははるかに強力です。さらに、アルミニウムははるかに高価になる傾向があります。

ただし、選択はアルミニウムとスチールだけではありません。鋼は実際には材料のファミリーであり、材料の選択プロセス中に、さまざまな鋼、およびそれぞれの利点と制限を慎重に評価することが重要です。ここでは、最も一般的に機械加工される 4 種類の鋼と、それぞれについて製品チームが知っておくべきことを示します。

1. 4140 鋼

4140 鋼は、その高い疲労強度、全体的な靭性、および耐摩耗性と耐衝撃性により、多くの業界で使用されています。 4140 の化学組成により、特に強く、強靭で、延性があり、硬化性があります。また、クロムとモリブデンは耐食性に寄与し、マンガンと炭素の含有は脱酸を促進しながら焼入れ性をさらに高めます。汎用性が高く、容易に機械加工できると考えられており、多くの汎用鋼部品に使用できます。

4140 鋼は通常の炭素鋼よりもはるかに頑丈であるため、効果的な成形にはより多くの力が必要です。さらに、4140 鋼を機械加工する場合、アニーリングは単純な低炭素鋼よりも重要です。多くの場合、焼入れ硬化されますが、4140 は容易に溶接されず、亀裂を防ぐために溶接前後の熱処理が必要であり、適合する溶加材の使用に注意する必要があります。

4140 は、非合金の純粋な炭素鋼よりもわずかに高い材料費と、大幅に高い機械加工費を必要とします。ただし、非常に強く耐久性があるため、費用対効果が高いと考えられています。

機械仕様:

• 熱処理:油焼入れ、540°C 焼き戻し、25mm 丸形
• 極限引張強度:1140 MPa
• 破断伸び:18%
• 弾性率:205 GPa
• 硬度:35 HRC

2. 1018鋼

1018鋼は、鉄、炭素、マンガン、リン、および硫黄で構成される汎用炭素鋼です。 1018 鋼は優れた溶接性を備えていますが、他の鋼ほど硬くはありません。

1018 鋼の主な利点は、その加工性です。成形、鍛造、溶接、および熱間加工が非常に簡単であるため、激しい曲げやその他の細かい機能を必要とする部品に適しています。そのため、1018 鋼はシャフト、スピンドル、ピン、ロッドなどの用途によく使用されます。また、浸炭部品にも適していると考えられています。

1018 鋼は溶接できますが、鋼が浸炭窒化および浸炭されている場合、溶接は推奨されません。これは、製造チームが 1018 鋼を扱う場合に注意する必要がある制限です。素材の比較的柔らかい風合いのため、仕上げが難しい場合もあります。

1018 鋼の機械加工性、強度、および精度には、高い価格が伴います。同等の鋼よりも高価ですが、これらの類似の鋼よりも CNC 加工に適しています。

機械仕様:

• コールドドロー
• 極限引張強度:440 MPa
• 破断点伸び:15%
• 弾性係数:200 GPa
• 硬度:71 HRB

3. 1045 鋼

1045 鋼は、鉄、炭素、シリコン、マンガン、および硫黄またはリンで構成されています。強度と硬度のために設計された中炭素鋼です。そのサイズ精度、真直度、および同心度により、高速アプリケーションに特に適しています。ボルト、スタッド、ギア、車軸、シャフトの製造によく使用されます。

1045 は、相対的な強度と耐衝撃性のために選択されることがよくあります。 1045 鋼は、アイゾット衝撃試験で 54 を測定します。また、機械加工性が高く、冷間引抜または焼きならし状態のいずれであっても、高炭素鋼または高合金鋼よりも簡単に溶接できます。

ただし、1045 は中程度の引張強度と中程度の焼入れ性の鋼であるため、非常に高強度の材料を必要とする用途には適していません。軟鋼よりも高い強度と耐摩耗性が必要であるが、最も硬い鋼よりも強度が低い用途では、1045 が適切なオプションとなる場合があります。

1045 鋼は、圧延および正規化された状態の両方で火炎または高周波焼入れすることができます。ただし、必要な合金元素が不足しているため、窒化には適していません。

1045 鋼はより高価で、1018 鋼よりも高い強度を提供しますが、溶接性と機械加工性はほぼ同じであるため、コストが高くなります。

機械仕様:

• コールドドロー
• 極限引張強度:625 MPa
• 破断点伸び:12%
• 弾性係数:206 GPa
• 硬度:88 HRB

4. 4130 鋼

低炭素鋼と見なされる 4130 鋼は、鉄、炭素、クロム、マンガン、モリブデン、リン、シリコン、および硫黄で構成されています。 4130 は非常に強靭な鋼で、熱処理が比較的容易で加工性が高いです。

4130 鋼は、同様の極限強度を持つ他のほとんどの鋼よりも高い弾性係数を提供し、高い応力に耐えることができます。この品質により、4130 鋼は、さまざまな建設用途に使用される構造用鋼として特に有利になります。これらすべての理由から、4130 は、製造装置、岩石破砕機、および抵抗溶接製品の作成に頻繁に使用されます。 4130 鋼は、さまざまな熱処理プロセスに適しています。

4130 鋼は高度な熱処理が可能ですが、溶接が難しい場合があります。その高い焼入れ性により、同等の強度を持つ適合する溶加材を選択することが難しくなります。この鋼をうまく溶接するには、4130 の特性と溶加材の特性を理解する必要があります。

4130鋼は、原材料費、切削費ともに比較的安価な鋼材です。多くの点で、その物理的特性は航空機グレードのステンレス鋼に匹敵しますが、価格がはるかに低いため、多くの製品チームにとって望ましい選択肢となっています.

機械仕様:

• 水冷 855°C、焼き戻し 450°C、丸型 25mm
• 極限引張強度:993 MPa
• 破断伸び:18.5%
• 弾性率:205 GPa
• 硬度:31 HRC

製造パートナーの助けを借りて鋼を最大限に活用

CNC 機械加工は、鋼を含む無数の素材から、強くて機能的な部品を迅速に作成できる汎用性の高い製造プロセスです。ただし、特定のプロジェクトに最適な鋼 (または他の金属やプラスチック) を決定することは、特に非常に多くのオプションに直面した場合、困難で時間がかかる場合があります。

そこで、Fast Radius のような経験豊富な製造パートナーがお手伝いします。当社のデザイナー、エンジニア、プロジェクト マネージャーのチームは、設計、試作、材料の選択から生産、フルフィルメントまで、お客様の製造プロセス全体の合理化と最適化を支援してきた長年の経験を持っています。私たちは、あらゆる形状とサイズの製品チームが、独自の要件と価格に適した CNC 機械加工材料を選択するのを支援するための十分な設備を備えています。今すぐお問い合わせください。

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