絞り加工は何がいいの？
同じ形状を低コストで大量に作るには欠かせない加工方法です。
金属で器状のものをつくりたい場合、切削加工・鋳造・板金加工など、プレス絞り加工の他にもいろいろな方法が考えられます。
なにもプレス絞り加工で作らなくてもいいのではないか？とお思いの方もいらっしゃるかもしれません。
それぞれの特徴を大雑把に考えてみましょう。
切削加工⇒1個の塊を切ったり削ったりして形にする
- 比較的高精度のものを製作できる。
- たった1個のものでも製作でき、少量の場合には1個当たりの総コストは低め。
- ＮＣ（数値制御）により高度に自動化された設備もあり、同じ形状を同じ精度でたくさん作れるようにもなった。ただしこの場合はそれなりの設備その他の投資が必要。
- 加工硬化などはほとんど起きないのでその後の工程への影響などは少ない。
- ↑逆に強度を出したい場合は熱処理などの後処理が必要になる。
鋳造⇒溶かした金属を型に流し込み、冷え固まってから取り出す
- 型を作ることができて金属が流れていけば、複雑な形状でも製作できる。
- 機械にかけることができないような大きなものも製作できる。
- 耐熱や吸音などを狙って鋳鉄などの素材を使う場合にはこの方法が合理的。
- 加工硬化などは起きようがない。
- 流し込む過程で気泡などが入っているとそのまま固まってしまう場合があり、その場合にはそこだけ著しく脆くなってしまう。
- あまり薄い部分がある形状は難しい。
板金⇒一枚の板を切って曲げて溶接して･･･形にする。
- そのつど材料から切り出して製作するので多品種少量の製作には良い。
- まさに手作りなので複雑な形状でも対応できる。
- 作っていく過程で設計変更などを思いついてもそれに応じた部分だけを作り変えればよく、全体の材料・製作コストなどは無駄になりにくい。
- 部分ごとに板の厚さを変えたり、異なる金属で一つの形に、など自由がききやすい。
- 一品料理的な加工のため大量に生産することになると安定した寸法を得にくくなる。
- 1個あたりの製作時間も長めになるため、大量に作る場合は時間的なコストもかかってしまう。
と、まだ他にも考えられると思いますが、説明のためにはとりあえずこんなところかと思います。
プレス絞り加工→一枚の板を一気に器状に
では、予め計算した形状・寸法の板を上下の金型に挟み込み、強い圧力をかけながら変形させることで所要の形状を得ます。
| [実加工品写真] | ||||
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加工前状態 |
絞り加工１ |
絞り加工２ |
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| 板材を予め打ち抜いておきます ※格子状の線は説明のためにひいてあるものです |
加工すると外側の部分は絞り込まれてその分の素材は高さになっています。 | さらに加工を進めた状態。元の円形時の淵に近い部分は大きく変形していることがわかります。 | ||
加工条件
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プレス絞り加工は、他の加工法に比べ以下のようなメリットがあります。
- 作りたい形状が絞り加工で可能な形状であれば、極めて短い加工時間で済む。
- 切削加工に比べ屑の発生が少なく、材料コストを抑えられる。
- 組織を切ったり削ったりしない鍛造的加工により金属組織レベルで丈夫なものとなる。
- 複数の金型を並べた複雑な金型を使い、プレス機械の上下動1回で数工程分の加工を同時に進める技術もかなり進んでいる。
- 溶接を伴わずに容器状にできるので熱による材料へのダメージが少なく素材の変質が抑えられる。
- 材料の部分部分における変形量が非常に大きいので、加工硬化が大きい。
- 加工硬化が大きいということは、それだけ薄い材料でも丈夫なものができる、ということです。
- 言い換えれば、薄い材料で丈夫なものができる＝同じ強度であれば軽量化につながる。
もちろん、プレス絞り加工はメリットばかりではなくデメリットもあります。
- 事前に入念な計算と、それなりの設備・金型投資が必要。
- 金型を使うことが大前提の加工方法のため、少量の生産では金型コストが大きな負担となる。
- 一般的に「切断（打ち抜き）」や「曲げ」といった加工に比べて不確定な要素が多く、経験がものをいう部分がまだまだ残っている。
- 材料にかかるストレスが比較的大きく、機械や金型の状態に結果が左右されやすく、微細なゴミの付着なども大きく影響する・・・など
