ちょっと、そこ！金属スタンピング部品のサプライヤーとして、私はしばしばこれらの部品の化学組成要件について尋ねられます。金属スタンピング部分の化学的構成は、異なるアプリケーションの性能、耐久性、および適合性に大きな影響を与える可能性があるため、重要なトピックです。このブログでは、金属スタンピング部品の化学組成要件の重要な側面を分類し、それらが重要な理由を説明します。
基本から始めましょう。金属スタンピングは、ダイでプレスすることにより、フラットシートメタルがさまざまな形に変換される製造プロセスです。このプロセスで使用される金属の種類は、スタンプ部分の最終的な特性を決定する上で大きな役割を果たします。金属スタンピングに使用されるいくつかの一般的な金属があり、それぞれに独自の化学組成と特性を備えています。
金属スタンピングで最も広く使用されている金属の1つは鋼です。鋼は主に鉄と炭素で構成された合金で、マンガン、シリコン、硫黄、リンなどの他の要素が少ない。鋼の炭素含有量は、硬度、強度、延性に影響を与える重要な要因です。通常、0.3％未満の炭素を含む低炭素鋼は、その優れた形成性と溶接性で知られています。多くの場合、自動車のボディパネルのように、深い描画や曲げが必要なアプリケーションに使用されます。炭素含有量は0.3％から0.6％の炭素鋼で、強度と延性のバランスが良好です。ギアやシャフトなどの中程度のストレスに耐える必要がある部分で一般的に使用されています。 0.6％を超える炭素を備えた高炭素鋼は非常に硬く強力ですが、延性が低くなっています。切削工具やスプリングなどのアプリケーションに適しています。
鋼のもう1つの重要な要素はマンガンです。マンガンは、硫化マンガンを形成することにより、鋼の強度と硬度を改善するのに役立ち、硫黄によって引き起こされる脆性を減らします。シリコンは、デオキシジ剤として機能し、その強度と硬度を向上させるために鋼に追加されます。硫黄とリンは、一般に鋼の不純物と見なされます。高レベルの硫黄は、高温で鋼を脆くする可能性がありますが、高リンのレベルは低温で脆弱性を引き起こす可能性があります。したがって、これらの要素の内容は慎重に制御する必要があります。
アルミニウムは、金属スタンピングに人気のあるもう1つの選択肢です。アルミニウム合金は軽量で、腐食 - 耐性があり、良好な電気的および熱伝導率を持っています。アルミニウム合金の最も一般的な合金元素には、銅、マグネシウム、シリコン、亜鉛、マンガンが含まれます。たとえば、約0.4-0.8％シリコン、0.15-0.4％銅、および0.8-1.2％マグネシウムを含む6061アルミニウム合金は、その優れた強度と体重比と良好な耐食性で知られています。航空宇宙、自動車、および家電産業で広く使用されています。
銅は、特に高い電気伝導率を必要とする用途にも金属スタンピングに使用されます。純粋な銅には優れた電気的および熱伝導率がありますが、比較的柔らかいです。その強度と硬度を改善するために、銅はしばしば亜鉛、スズ、ニッケルなどの元素と合金化されます。銅と亜鉛の合金である真鍮は、金属スタンピングに人気のある選択肢です。真鍮の亜鉛の割合は異なる場合があり、それがその色、強度、形成性に影響します。たとえば、亜鉛含有量が多い黄色の真鍮はより延性があり、スタンプが容易になりますが、亜鉛含有量が少ない赤い真鍮はより強く、耐性が強くなります。
さて、これらの化学組成要件がなぜそれほど重要であるのかについて話しましょう。まず第一に、化学組成は金属スタンピング部分の機械的特性に直接影響します。先に述べたように、鋼の炭素含有量はその硬度と強度を決定します。炭素含有量が低すぎる場合、部品は必要な負荷に耐えるほど強くない可能性があります。一方、炭素の含有量が高すぎる場合、部品は脆すぎて割れやすい傾向があります。
第二に、化学組成は部品の腐食抵抗に影響します。たとえば、右合金元素を備えたアルミニウム合金は、表面に保護酸化物層を形成し、さらなる腐食を防ぎます。鋼の場合、クロムやニッケルなどの要素を追加すると、耐性抵抗が改善され、屋外または過酷な環境に適しています。
化学組成は、金属の形成性にも影響します。元素の適切なバランスを備えた金属は、ひび割れたり裂けたりすることなく、複雑な形に簡単に刻印できます。これは、複雑なデザインを備えた部品を製造するために重要です。
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参照
- ASMハンドブックボリューム2：プロパティと選択：非鉄合金と特別な目的の材料
- Metals Handbook Desk Edition、第3版
- アルミニウム協会の技術論文
- 銅開発協会の技術ガイド
