塑性(そせい)加工とは
塑性加工とは、切削加工や溶接加工などと並んで広く取り入れらている加工技術のひとつです。では、塑性加工とはどのようなものなのでしょうか。ここでは塑性加工について、その特徴から行う際の注意点まで詳しく解説します。
概要
塑性加工とは、被加工材(加工できる材料)に型を押しつけて目的とする形状をつくるものです。金属をはじめとする固体には、一定の力によって変形すると元に戻らない性質(塑性)がある点を利用した加工方法です。加工できる被加工材は塑性材料です。ガラスなどの脆性材料は、変形すると割れてしまうので、塑性加工はできません。
塑性加工は主に自動車部品など鋼材料の加工に用いられます。切削加工と異なり切りくずが出ないため、材料の歩留まりが良好という特長があります。
塑性加工の種類
塑性加工は、加工温度と加工方法で分類することができ、それぞれ目的に応じて使い分けられます。
加工温度の種類
常温で行う「冷間(れいかん)塑性加工」と、加熱して行う「熱間(ねっかん)塑性加工」の2種類があります。金属は加熱することで熱膨張を起こして変形することから、可能な限り冷間塑性加工で対応し、被加工材の材質の硬度が高い場合などに熱間塑性加工を用います。
加工方法の種類
ローラーなどで被加工材に圧力をかけて延ばして変形させる「圧延加工」や転造ダイスまたはローラー型のダイスで被加工材を挟み、圧力をかけて変形させる「転造」、耐圧性の金型に被加工材を流し込んで加圧し押し出すことで目的の形状を求める「押し出し」などがあります。
また、ボルトやナットの製造に用いる「鍛造」、線材やパイプの加工に用いる「押し出し」「伸線」「引き抜き」、板材から球面を作り出す「絞り」、板バネなどを作る「曲げ」、リベットによる加工物の固定を行う「接合」、板材を切り取る「せん断」などがあります。そして、「板金」や「プレス」も塑性加工です。
塑性加工機の概要
塑性加工の加工機には、加工方法によって「圧延機」「転造機」「押出機」「伸線機」「プレス機」などがあります。いずれも被加工材に圧力をかけて変形させます。
たとえばプレス機は、金型を取り付け被加工材に強力な力で押しつけることで成形します。高速なプレス機では1分間に数千回のプレスが可能なものもあります。このほかに、複数の金型を並べて一度に複数の部品を成形することが可能な「トランスファープレス機」、ロール材を連続して加工する「ロール成形機」などがあります。
塑性加工の注意点
塑性加工では、大きなものでは数万トンに上る力を加工物にかけて加工することができます。実際には加工物の材質から判断して、変形に最低限必要な力や摩擦力などをあらかじめ検討する必要があります。また、塑性加工にともなって加工物が伸びるなどの変形や破損などが生じかねないため、曲げや絞りなどにおいて加工物の加工限界を把握することが欠かせません。このほか、塑性加工を行う際、加工物にできるだけダメージを与えないように、加工する力を減らす工夫が求められます。