板金加工は、現代製造の重要な分野として、エレクトロニクス、自動車、航空宇宙、建設、その他多くの分野で広く使用されています。この技術は、一連の精密なプロセスを使用して、薄い金属シートをさまざまな形状や構造の部品に加工します。
1.シャーリング加工
シャーリングは板金加工の基本的なプロセスの 1 つで、主に原材料を必要な形状やサイズに切断するために使用されます。このプロセスは板金加工フローの初期段階であり、後続の加工の精度と効率に直接影響します。シャーリング加工は、機械的シャーリング、レーザーシャーリング、プラズマシャーリング、ウォータージェットシャーリングなど、使用する設備や技術に応じてさまざまな方法に分けられます。さまざまなせん断方法には独自の特性があり、さまざまな厚さおよび材質の板金の加工に適しています。
機械的せん断は、主にせん断機を使用する、より伝統的なせん断方法です。シャーリングマシンは、薄い金属シートを長方形やその他の単純な直線の組み合わせなどの基本的な形状に切断できます。メカニカルシャーリングは、加工コストが低く、操作が簡単であることが利点ですが、一般に精度が低い、切断後のバリが発生する、形状の選択肢が限られ、複雑な曲線の加工ニーズに対応できないという欠点があります。機械的せん断は通常、より厚い金属板を加工するために使用され、主に後続の加工のための基本的なブランクを提供するブランキングプロセスで使用されます。
レーザー シャーリングは、現代の板金加工で最も広く使用されている技術の 1 つで、YAG ソリッドステート レーザー切断機、CO2 レーザー切断機、ファイバー レーザー切断機の 3 つの主要なタイプがあります。- YAG ソリッドステート レーザー切断機は安価で安定していますが、エネルギー効率が低くなります。これらは主に厚さ 8 mm までの材料の穴あけ、スポット溶接、切断に使用され、特にアルミニウムや銅板などの非鉄金属の切断に適しています。- CO2 レーザー切断機の出力範囲は通常 2000-4000W で、厚さ 20mm までの炭素鋼、厚さ 10mm までのステンレス鋼、厚さ 8mm までのアルミニウム合金、木材やアクリルなどの非金属材料を安定して切断できます。-ファイバーレーザー切断機の出力範囲はさらに広く、1000W～30000Wに達します。低消費電力、メンテナンスの容易さ、高速性などの利点がありますが、アルミニウムや銅板などの反射率の高い材料の切断は困難です。レーザーシャーリングは、バリがなく切断精度が高く、葉や花などの複雑な形状を任意に切断できるなどの利点がありますが、加工コストが比較的高くなります。
プラズマせん断は主に切断に高温プラズマ アークを利用しており、中程度の厚さの金属板に適しています。-ウォータージェット シャーリングは、高圧ウォーター ジェットを使用して材料を切断するため、複合材料や熱の影響を受ける部分を避ける必要がある材料の切断に特に適しています。-実際の生産では、CNC パンチングとレーザー切断を組み合わせた複合加工装置により加工効率が大幅に向上し、板金のブランキングがより正確かつ効率的に行われます。
シャーリングプロセスでは、板金エンジニアは作業前に、製品図面を慎重に設計して指定する必要があり、特に曲げ半径、曲げ角度、板材、板厚に関連する展開寸法を計算する必要があります。せん断加工の精度はその後の加工の実現可能性に直接影響し、板金加工品質の基本的な保証となります。
2.スタンピング工程
スタンピングは、板金加工で最も広く使用されているプロセスの 1 つです。パンチプレスや金型を用いて素材に圧力を加え、塑性変形や剥離を起こし、目的の形状や大きさのワークを得る加工です。このプロセスは、高い生産効率、低コスト、高い材料利用率などの利点を誇り、特に大量生産に適しています。スタンピングは自動車、エレクトロニクス、家電などの業界で広く使用されており、現代の製造業では欠かせない加工方法です。
プレス加工は加工方法により従来型スタンピングとCNCスタンピングの2種類に大別されます。従来のスタンピングでは通常、大量生産に適した固定金型が使用されますが、初期金型コストは高くなりますが、部品の品質は保証されています。一方、CNC スタンピングは、CNC タレットパンチプレスによる自動加工を実現します。板金の厚さの加工範囲は通常、冷間圧延および熱間圧延板では 3.0 mm 以下、-熱間圧延板では 4.0 mm 以下、ステンレス鋼では 2.0 mm 以下です。- CNC スタンピングで加工できる最大板金サイズは 1250mm x 4000mm、最小穴径は 1T 以上です。スタンピングは、湾曲した分布やピンホール/グリッド状の構造を持つ金属部品の加工に特に適しており、金属構造の迅速な分離と成形が可能です。-
一般的なスタンピングプロセスには、シングルスタンピング、連続ブランキング、ブランキング機械加工、およびアレイ成形が含まれます。シングルスタンピングは、円弧状の分布、ピンホール、格子状の構造を持つ金属部品の加工に適しています-。{2}}連続ブランキングは、一方向方式と多方向方式に分類できます。多方向ブランキングは通常、大きな金属層の加工や大きな金属穴の形成に適しており、一方向ブランキングは複数の積層金属部品の加工に適しています。ブランキング加工とも呼ばれるブランキング加工では、主に板金部品の研削と仕上げを行い、正確な位置決めと精密研削を目的としています。アレイ成形では、既存の金型を組み合わせることにより、CNC 工作機械を利用して大型の板金製品を迅速に加工できるため、同様の板金部品の大規模生産に特に適しています。-
金型の設計はプレス加工において重要な要素です。形状が異なれば必要な金型も異なり、金型の精度がプレス部品の寸法精度と表面品質に直接影響します。材料の厚みや特性に応じて金型クリアランスを調整する必要があります。クリアランスが大きすぎると、プレス加工後の製品に大きなバリが発生します。クリアランスが小さすぎると、ダイの寿命に影響を与え、ひどい場合にはダイの損傷を引き起こす可能性があります。プレス加工で使用される一般的な金型には、丸穴、長穴、ボスなどがあります。ボスの高さは制限されており、シートの材質、シートの厚さ、ボスのベベル角度によって異なります。ボスには放熱穴と取り付け穴が付いています。曲げ加工により、設計された穴の端とシート材料の端との間の距離および曲げ端が制限されます。
スタンピングプロセスでは、材料の選択とプロセスパラメータの設定に特別な注意を払う必要があります。到着時に材料の厚さを測定して確認し、妥当な公差内であることを確認する必要があります。材料の寸法を選択するときは、可能な限り高い利用率を確保するために材料の利用率を考慮する必要があります。同時に、同じ材質と厚さのシートの寸法を一定に保つ必要があります。プレス加工を適切に適用することで生産効率が大幅に向上し、生産コストを削減できるため、板金加工における重要な工程の一つとなっています。
3.曲げ加工
曲げは板金加工において三次元成形を実現する重要な手段です。-曲げ機械は、金属シートを所定の角度と形状に曲げて、目的の構造的特徴を形成します。多くの製品では所望の形状や構造を実現するために曲げ加工が必要となるため、このプロセスは板金加工の中心的な位置を占めています。曲げ加工の精度と効率は最終製品の品質に直接影響し、板金加工技術のレベルを直接反映します。
曲げは通常、曲げ機 (エッジ曲げ機とも呼ばれます) を使用して行われます。上部と下部のブレードは、薄い金属シートを冷間プレスして変形させ、目的の形状を取得します。-曲げ加工には異なる形状の金型を組み合わせる必要があります。これらの金型は上型と下型に分かれています。形状が異なれば、異なる金型が必要となり、金型の品質によって曲げ寸法の精度が決まります。曲げプロセス中は、最小曲げ半径と曲げ伸び係数を注意深く制御する必要があります。最小曲げ半径が小さすぎると、材料の引張延性が増加し、伸びが限界に達すると材料が破断します。曲げ伸び係数は、材料の種類、厚さ、V溝幅などのさまざまな要因に影響されます。
一般的に使用される材料の中で、伸び係数が最も高いのはステンレス鋼であり、伸び係数が最も低いのはアルミニウム板です。同じ材料の場合、V- 溝の幅が異なると曲げ伸び係数も異なります。一般に、V- 溝の幅が広いほど、伸び係数が高くなります。板金は曲げた後にスプリングバックを示すため、通常、曲げ角度は必要な曲げ角度より小さくする必要があります。
曲げプロセスでは、材料の厚さ、曲げ半径、曲げ角度、曲げ順序など、いくつかの重要な点に特別な注意が必要です。板金の曲げ寸法は、板金の厚さ、曲げ角度、曲げ長さなどの要素に基づいて計算する必要があります。片面の高さについては、ベンディングマシンのサイズと上刃の高さによって異なります。両面の高さは片面の最大高さを超えてはなりません。-片面の高さによって制限されるほかに、下端によっても制限されます: 曲げ高さ < 下端。シートメタル部品は薄い金属シートを曲げて形成されるため、曲げ端の接点はシールされておらず、しっかりした接続が得られません。処理しないと強度に影響します。通常の処理は溶接であり、図面上の技術要件には溶接コーナー、溶接コーナー、丸み付けが含まれます。
4.溶接工程
溶接は、コンポーネントを接続し、構造を強化するための板金加工における重要なプロセスです。 2 つ以上の金属部品を溶解または加圧によって 1 つのユニットに接続します。多くの製品では、完全な製品構造を形成するために複数の板金部品を接続する必要があるため、このプロセスは板金加工において重要な役割を果たします。溶接は金属部品間の永久的な接続を実現するだけでなく、接合部の強度を高め、製品の全体的な性能を向上させます。
板金加工における一般的な溶接方法には、ガスシールド溶接、レーザー溶接、抵抗溶接、アルゴンアーク溶接、電気溶接、ロボット溶接、スポット溶接などがあります。ガスシールド溶接とレーザー溶接では通常溶接ワイヤが使用されますが、後者の方がより美しい溶接が得られますが、より高価であり、どちらの方法も熱による板金の変形が大きくなります。抵抗溶接では、上下の電極ヘッドを接触加熱および加圧して溶接します。溶接ワイヤーが不要で、溶接後の板金の変形が少ないのが特長です。溶接する部品の形状が複雑な場合、電極ヘッドの形状には高い要求が求められます。これらの異なる溶接方法は、板金接続のさまざまなニーズに適しています。適切な溶接方法を選択することで、製品の品質と生産効率を向上させることができます。
板金加工における溶接プロセスには、主に 2 つの用途があります。1 つは、完成品や組立部品を加工する目的を達成するために、複数の板金部品を接続することです。もう 1 つは、個々の部品のエッジを溶接して、曲げエッジを正確にし、強度を高める方法です。溶接プロセスを合理的に適用すると、板金部品の構造強度と安定性が大幅に向上し、板金加工技術の重要な要素となります。溶接プロセスの選択では、材料特性、溶接要件、加工条件などの要素を考慮する必要があります。
5.表面処理工程
表面処理は板金加工の最終工程です。板金製品の表面を加工し、耐食性、美観、機能性を向上させます。このプロセスは板金部品の形状やサイズを直接変更するものではありませんが、製品の品質と性能に決定的な影響を与えます。表面処理プロセスにより、板金製品は豊かな色、良好な質感、優れた耐食性を得ることができ、さまざまな環境条件下でも良好な性能を維持できます。
板金加工における一般的な表面処理プロセスには、スプレー、電気メッキ、陽極酸化、サンドブラストなどがあります。スプレー塗装は、粉体塗装や塗装と並んで最も一般的な表面処理方法です。粉体塗装では、板金部品の表面に粉体塗装を静電気で吸着させ、高温で焼き付けて粉体を溶かして固めて硬質皮膜を形成します。-粉体塗装は、環境に優しく、耐食性があり、色が豊富であるなどの利点があり、家電製品、電子機器、通信キャビネットなどに広く使用されています。塗装には液体塗料を使用し、スプレー装置を使用して板金部品の表面に均一に塗布し、焼き付けまたは自然乾燥によって乾燥させて保護層を形成します。塗装は必要に応じてさまざまな色や効果を実現できますが、粉体塗装ほど環境に優しいわけではありません。
電気めっきは、電気分解によって板金部品の表面に金属または合金の層を堆積させ、耐食性、導電性、または装飾特性を向上させるプロセスです。一般的な電気めっき層には、亜鉛めっき、クロムめっき、ニッケルめっきなどがあります。電気めっきは、自動車部品や電子コネクタなど、高い耐食性が必要な板金部品に特に適しています。陽極酸化処理は主にアルミニウムおよびアルミニウム合金板金部品に使用され、電気化学的方法によりアルミニウム表面に緻密な酸化皮膜を形成し、耐食性と耐摩耗性を向上させます。陽極酸化はさまざまな色効果を実現することができ、アルミニウム製品の表面処理の重要な方法です。
サンドブラストでは、高速の砂の流れを使用して板金部品の表面に衝撃を与え、均一な表面テクスチャを作成し、表面品質を向上させます。{0}サンドブラストは板金部品の外観を改善するだけでなく、後続のコーティングの密着性も高めます。サンドブラストにはドライサンドブラストとウェットサンドブラストがあります。乾式サンドブラストはより効率的ですが、粉塵汚染が発生する可能性があります。湿式サンドブラストは環境に優しいですが、コストが高くなります。板金加工には上記の工程の他に、リン酸塩処理、不動態化、研磨、伸線加工などがあり、それぞれに特徴と適用範囲があります。
以上で、板金加工技術に関する情報の共有は終わりました。板金加工技術の選択と適用には、製品要件、材料特性、生産量、コスト管理などのさまざまな要素を総合的に考慮する必要があります。合理的なプロセスの選択により、製品の品質が向上し、生産コストが削減され、企業の競争力が強化されます。板金加工技術の革新と開発は製造業全体の進歩を促進し、より高性能で高品質の板金製品をさまざまな業界に提供します。-
