金属加工・金属切削加工

難削材<ステンレス・純アルミニウム・チタン・インコネル・PEEK・ファインセラミックス>

2017.11.14

難削材とは

難削材とは材料の性質により、加工機で削りにくく加工がしにくい材料や素材のことをいいます。

難削材には主に以下3点の特徴がある材料を言います。

①材質そのものが削りにくい材料

(難削性を引き起こす材料特性を有するものステンレス、チタンなど)


②被削性の不明な材料
(インコネルハステロイなどの切削データがない、またはほとんどないような新素材)


③加工時に発火・引火する可能性が高い材料
(マグネシウムなど)

難削材が持つこのような性質が原因で、実際の加工現場では様々な問題が起こっています。

削りにくいため工具の寿命が短くなるまたは破損する、表面粗さが調整できない、寸法精度がでない、切削熱が原因で溶着が発生する、バリが発生するなど、複数の問題がありますが、それでも優れた特性を持っているため、様々な難削材がそれぞれの特性に合った用途分野で使用されています。

難削材の種類

ステンレス、チタン、純アルミニウム、インコネル、ハステロイ、PEEK、ファインセラミックスなどがあります。

以下それぞれの特徴を説明していきます。




ステンレス

鋼にクロムとニッケルを含有させた合金で一般的には、クロムの含有量が11%以上のものを言います。

鋼に比べて耐食性や耐熱性、耐酸化性に優れており、航空分野医療分野などさまざまな分野で使用されています。

しかし、ステンレスは熱伝導率が低いため、切削加工時に発生する高熱が逃げにくく、工具の摩耗が進行してしまう、また加工硬化性があるため工具寿命も短くなります。

さらには、工具との親和性が高く、切り粉が刃物に溶着しやすいためチッピングが発生します。

そのため、加工精度が下がってしまいます。


チタン

強い、軽い、腐食しにくいという特徴があり、アクセサリー、メガネのフレーム、ゴルフクラブ、中華鍋など身の回りの製品にも使用されています。

軽さ:アルミニウムほどではないですが、鉄の3分の2程度の軽さになります。

強さ:鉄やアルミに比べて熱に強く、引張強度も強いので曲げても元に戻ります。

耐腐食性:海水に強く、橋の足の部分にも使われています。

しかし、切削、プレス成型、溶接が難しいという特徴もあります。

切削加工時発生する切り粉が原因でビビりが発生する、その結果工具を摩耗させ、工具寿命が短くなります。
さらにその切り粉も発火しやすいという問題があります。

また、熱伝導が悪いので、工具と合金化する可能性や、工具との化学反応を起こす可能性があります。


純アルミニウム

熱伝導率、電気伝導率が優れている材料として広く使用されており、
身の回りのいろいろな製品に使用されています。

しかし、1000番台のアルミニウムは純アルミと言って、99.00%以上のアルミニウムとなり、アルミ本来の耐食性や加工性が高いという長所がもっと現れる材料ですが、
逆に強度が低いため構造材としは適しておらず、加工が難しい材料になります。


インコネル

ニッケルを主体として、クロム、鉄、炭素などの成分を含有した材料です。

高温での強度、耐酸化成、耐クリープ性が非常に高く、高温での高い強度を保持しながら、腐食環境に対しても優れた耐性をもつ優れた材料です。

発電所、ジェットエンジン、スポーツカー、ごみ焼却炉などに使用されています。

しかし、その高温強度が大きいため熱伝導率が悪く、切削加工が最も困難な材料としても有名です。
加工硬化が生じやすい、工具との親和性が高い、熱伝導率が悪い、高温強度が大きい、さらには切削データが十分に存在していないため、加工の指針となる基礎データが不足しており切削条件を探りながら加工する必要があります。


PEEK

スーパーエンジニアリングプラスチックに分類され、
難燃性、耐熱性、絶縁性、耐薬品性、耐疲労性、耐衝撃性、耐クリープ性といった
優れた特性をいくつも持っています。

そのため医療機器、食品製造機、自動車、半導体などの分野で利用されています。

一般的に、金属よりも柔らかいプラスチックは加工がしやすいと考えられていますが、
PEEKはガラス転移点で、機械特性と熱膨張率が変化するという特性があるため、
寸法精度を出すためには、高度な技術が必要です。


ファインセラミックス

セラミックスはもともとは、陶磁器を示す言葉でしたが、現在では製造過程で高温処理を受けた非金属・無機材料のことを指します。

さらにセラミックスの中で、産業用途、特にエレクトロニクス産業で使用される磁器については一般的な磁器と区別して、ファインセラミックスと呼ばれています。

耐熱性、耐摩耗性、耐食性や電気絶縁性に優れた性質をもち、IC基板やコンデンサによく用いられています。

しかし、高硬度で耐摩耗性が高く、切削工具としても用いられるような材料の為、
通常の工具では加工が難しく、ダイヤモンド工具が必要になります。


湯本電機は難削材の加工も承っております。

ご希望の材質に合わせて熟練の職人たちが加工致しますので、お客様の満足のいく品質を実現することが可能です。

他で断られた、この素材で実現したい製品があるというお客様は是非一度お声がけ下さい。

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