メーカー向け精密金属
メーカームーブメントは、21世紀のものづくりに革命をもたらしました。ツール、テクノロジー、トレーニングがこれまで以上に利用しやすくなり、消費するだけでなく創造する人々が自給自足や家内工業に戻ることができるようになりました。
メーカーは単なる愛好家や DIY 愛好家ではありません。彼らは、世界的なメーカーと同じくらい、あるいはそれ以上に仕事の質に真剣に取り組んでいる職人です。メーカーとして、製品の品質は材料の良し悪しに左右されることを知っています。したがって、プロジェクトに最適な材料を選択できるように、利用可能なさまざまな種類とグレードの金属、およびそれらの特性について幅広い知識を持つことが重要です。
金属を扱うメーカーにとって、スチールとアルミニウムは最も基本的な金属の 2 つですが、特殊な用途には他の金属も利用できます。以下は、メーカーが製品を設計する際に考慮すべき一般的な金属とあまり一般的ではない金属です。
炭素鋼
炭素鋼は、合金化金属の最小含有量が指定されていない鋼です。通常、炭素含有量によって、低、中、高のいずれかに分類されます。
低炭素鋼
低炭素鋼には、最大 0.30% の炭素が含まれています。他の鋼よりも強度と硬度が低くなりますが、強靭で延性があり、圧着、曲げ、プレスなどの冷間成形方法に最適です。ただし、超低炭素鋼は非常に柔らかいため、機械加工が難しい場合があります。低炭素鋼の典型的な用途は、自動車のボディ パネル、ワイヤー製品、コンテナー、および機械です。
中炭素鋼
中炭素鋼の範囲は、0.30 ～ 0.60% の炭素です。低炭素鋼よりも強くて硬いですが、延性は劣ります。中炭素鋼は機械加工に適していますが、溶接はより困難です。中炭素鋼の用途には、シャフト、車軸、ギア、クランクシャフト、カップリング、および鍛造品が含まれます。
高炭素鋼
高炭素鋼は 0.60 ～ 1.00% の炭素を含み、非常に高い強度と硬度を備えています。これにより、価値のある特性が得られますが、扱いが難しくなります。高炭素鋼は、ばね、工具、摩耗部品、および高強度ワイヤに使用されます。
低炭素鋼 | 中炭素鋼 | 高炭素鋼 |
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ステンレス鋼
ステンレス鋼には、炭素鋼と同じ基本成分である鉄と炭素が含まれています。違いは、ステンレス鋼合金には少なくとも 10.5% のクロムが含まれていることです。クロムやその他の合金元素は、光沢のある外観や優れた耐食性など、ステンレス鋼に独特の物理的特性を与えます。
ステンレス鋼には多くの種類があります。最も一般的なのは 300 シリーズと 400 シリーズです。
300 シリーズ ステンレス鋼
300 シリーズのステンレス鋼は、強靭で延性があり、腐食や高温に耐性があります。溶接は容易ですが、ほとんどの材種は機械加工が困難です。
304 SS は、最も一般的なステンレス鋼のグレードです。食品取り扱いおよび加工機器、ファスナー、機械部品、建築、調理器具、自動車部品など、さまざまな用途があります。
400 シリーズ ステンレス鋼
これらのステンレス鋼は 300 シリーズよりも強くて硬いですが、耐食性は劣ります。それらは機械加工がはるかに簡単で、安価になる傾向があります。 400 シリーズ ステンレス鋼の典型的な用途には、自動車の排気システム、熱交換器、炉、電化製品、食品機器などがあります。
300 シリーズ ステンレス鋼 | 400 シリーズ ステンレス鋼 |
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アルミニウム
鋼の靭性と回復力は多くの目的に適していますが、いくつかの欠点があります。鋼は重く、種類によっては成形しにくく、腐食しやすい素材です。アプリケーションが鋼では処理できない特性を要求する場合、アルミニウムは別の一般的で手頃な価格の金属であり、鋼よりも次のようないくつかの利点があります。
- 軽量
- 可鍛性
- 優れた耐食性 (アルミニウムは錆びません)
スチールと比較して、アルミニウムは軽量で柔軟性があり、適度な強度を提供します。ただし、スチールよりも少し高価です。重量や腐食が問題になる場合、またはパーツを繊細な形状に成形する必要がある場合、アルミニウムは優れた選択肢です。
ステンレス鋼と同様に、アルミニウム合金は、その特性と合金元素に応じてグレードに分類されます。より一般的な等級のいくつかを以下に説明します。
2000 シリーズ アルミニウム合金
2000 シリーズのアルミニウム合金には、主要な合金元素として銅が含まれています。これにより加工性は向上しますが、他のアルミニウム合金ほどの耐食性はありません。熱処理すると、これらの合金は鋼に匹敵する強度に達することができます。強度対重量比が優れているため、航空機でよく使用されます。
3000 シリーズ アルミニウム合金
3000系アルミニウムはマンガンと合金化されており、純アルミニウムの成形性を維持しながら強度を向上させています。取り扱いが非常に簡単で、絞り、紡績、溶接、ろう付けが可能です。これらの合金は、調理器具や熱交換器で一般的に使用されています。
5000 シリーズ アルミニウム合金
5000 シリーズには、主要な合金元素としてマグネシウムが含まれています。 5000 シリーズのアルミニウム合金は、中強度から高強度、海洋環境での優れた耐食性、優れた溶接性を備えています。
6000系アルミニウム合金
6000 シリーズには、主要な合金元素としてマグネシウムとシリコンが含まれています。 6000 合金は、自転車のフレームなど、魅力的な外観に加えて高強度、軽量、耐腐食性を必要とするさまざまな製品や用途に使用されています。 iPhone の一部のバージョンでは、6000 シリーズのアルミニウム押し出し材が使用されています。
2000 シリーズ アルミニウム | 3000 シリーズ アルミニウム | 5000 シリーズ アルミニウム | 6000 シリーズ アルミニウム |
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メーカー向けのその他の精密金属
チタン
チタンは、強度、軽量性、および熱、水、化学薬品、および腐食に対する耐性で知られています。その用途には、ドライブ シャフト、タービン ブレード、宝飾品、歯科インプラントなどがあります。生体適合性があり非磁性であるため、医療機器やインプラントによく使用されます。
チタンの強度対重量比は比類のないものです。スチールとほぼ同じ強度ですが、45% 軽く、アルミニウムの 2 倍の強度があります。チタンは熱膨張係数が小さいため、極端な温度下でも他の金属ほど膨張したり収縮したりしません。
タングステン
タングステンは非常に硬くてもろい金属です。クランクシャフトのカウンターバランスなど、狭いスペースで高い重量や強度が必要な用途に使用されます。熱膨張が小さく、耐熱性に優れているため、照明や電子機器のフィラメントにも使用されます。
銅
銅は、熱伝導率と電気伝導率が高く、耐腐食性、機械加工性、および延性が高いため、非常に用途の広い金属です。溶接、はんだ付け、ろう付け、またはメッキが非常に簡単です。銅には抗菌特性もあり、ドアノブや手すりなどのハードウェアで人気のある素材になっています.
銅の用途の一般的な例には、電気部品、建築のアクセント、熱交換器、宝石、照明、配管、調理器具などがあります。
白銅
この銅 - ニッケル合金は塩水に対する耐性が高いため、海洋環境で使用されるプロペラ、シャフト、およびその他のハードウェアに最適です。また、非常に耐久性があり、優れた導電体です。
モネル
モネルは、銅、シリコン、炭素、鉄、マンガンなど、いくつかの合金元素を含むニッケルベースの合金です。その優れた耐食性と耐酸性により、製油所のコンポーネントに最適です。また、木管ローター、バルブ ピストン、ギターの弦など、高級楽器の一部の部品にも使用されています。
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