CNC加工後熱処理が精密部品に果たす重要な役割
CNC精密加工では、熱処理や表面処理など多くの後工程が一般的に使用されます。これらの加工技術は、精密部品をより実用的にするためのものです。
熱処理は加熱、保温、冷却の3段階を含み、熱処理で主要な役割を果たすのは温度と時間です。
熱処理とは、固体鋼を一定温度まで加熱し、必要な保温を行い、適切な速度で室温まで冷却して鋼の内部組織を変化させ、必要な性能を得ることです。
CNC精密加工における熱処理は、機械部品の機械的機能を向上させ、加工品質が商品使用ニーズを満たすことを確保するためのものです。
まず、機械加工プロセスにおけるいわゆる熱処理にどれだけの方法が含まれるかを理解する必要があります。加工プロセスにおける各方法の頻度と重要性を考慮し、以下のタイプを分析対象として選択します（重点分析）。
加工プロセスでは、最も頻繁に使用される4つの熱処理方法、すなわち焼鈍、正火、焼入れ、焼戻しを使用します。これらを一つずつ分析します。
焼鈍（アニーリング）
焼鈍処理の定義：
金属部品を一定の高温まで加熱し、一定時間保持した後、自然冷却させる金属熱処理プロセスです。
主な機能：
- 部品硬度を下げ、切削加工性を向上させる
- 部品の残留応力を除去し、寸法を安定させ、変形と亀裂の確率を減らす
- 結晶粒を微細化し、組織を調整し、材料組織欠陥を除去する
- 材料組織と成分を均一化し、材料性能を向上させたり、後続熱処理プロセスの組織準備を行う
正火（ノーマライジング）
正火処理の定義：
金属部品を一定の高温まで加熱し、一定時間保持した後、水噴霧、吹き付け、送風などで空冷させることです。焼鈍との違いは冷却速度が速いため、得られる組織がより微細で、機械的性質も向上します。
主な機能：
- 材料の内部応力を除去する
- 材料硬度を下げ、可塑性を高める
焼入れ（クエンチング）処理
焼入れ処理の定義：
金属部品を臨界温度Ac3またはAc1以上まで加熱し、一定時間保持して完全または部分的にオーステナイト化し、臨界冷却速度より大きい冷却速度でMs以下まで急冷し、マルテンサイト変態熱処理プロセスを行うことです。
主な機能：
- 部品の剛性、硬度、耐摩耗性、疲労強度を大幅に向上させる
- 特殊鋼の強磁性と耐食性などの物理化学的性質を満たす
焼戻し（テンパリング）処理
焼戻し処理の定義：
焼入れ硬化または正火後の鋼を臨界温度未満の温度で一定時間保持し、一定速度で冷却して材料の靭性を高める熱処理方法を指します。
主な機能：
- 焼入れ時にワークに生じた残留応力を除去し、変形と亀裂を防止する
- ワークの硬度、強度、可塑性、靭性を調整し、より良い性能要件を達成する
- 組織と寸法を安定させ、精度を確保する
- 加工性能を改善・向上させる
熱処理の目的
機械設計エンジニアが設計部品に熱処理を要求する場合、それは以下の要件に他なりません：
- 材料の鋳造応力を除去し、より安定した加工寸法と精度を得る目的
- 部品の切削加工性を向上させ、部品加工時に高い加工効率、良好な加工品質、低い加工コストを実現する目的
- 部品の剛性、硬度、耐摩耗性を向上させる目的
ほとんどの部品の熱処理要件は上記3大側面を中心に設計されているため、要件に応じて上記4つの熱処理方法を使用するだけで十分です。
製造プロセス