電磁弁ハウジングでは、通常、図面の材料欄に DC04 または DT4E のどちらか1つだけが記載されます。この1行で、弁の磁気特性、部品に必要な絞り工程数、完成したハウジングに磁気焼鈍が必要かどうかという3点が同時に決まります。両グレードは同じ鋼の別バージョンではありません。一方は成形性を狙った欧州の冷間圧延深絞り用鋼で、もう一方は軟磁気特性を狙った電磁純鉄であり、保磁力を低く抑えるために化学成分の上限が定められています。この比較では、生産ルートを実際に左右する観点、つまり磁気回路内での挙動とプレス下での挙動に絞って両者を整理します。
DC04 vs DT4E 純鉄 — 電磁弁ハウジングにはどちらのグレードが適するか？
DC04 は EN 10130 に基づく冷間圧延低炭素深絞り用鋼、DT4E は GB/T 6983 に基づく工業用電磁純鉄で、軟磁性純鉄または電磁純鉄と呼ばれます。両者は炭素量と、ハウジングに求められる役割によって区別されます。DC04 は炭素量が約 0.08% 以下で成形しやすく、通常は降伏強度 210 MPa 以下、伸び 38% 以上であり、構造部品で磁気特性が指定されないハウジングに適します。DT4E は鉄分が約 99.5% 以上、炭素上限が 0.025% 付近で、通常は保磁力が約 48 A/m 以下、最大透磁率が約 12.5 mH/m 以上となります。ハウジングが磁気回路の一部で、保磁力や透磁率が指定される場合に選ばれます。グレード名だけでは何も保証されません。ミルシート、および合意した Hc と透磁率の上限値、焼鈍サイクルが管理対象です。
DC04 とは何か — そして何ではないか
DC04 は EN 10130 に基づき冷間成形用に製造される非合金・低炭素の冷間圧延平鋼です。その仕様は化学成分と機械的特性を管理します。炭素上限は約 0.08%、マンガンは 0.40% 以下、リンおよび硫黄は 0.030% 以下、降伏強度は通常 210 MPa 以下、引張強度は 270～350 MPa、圧延方向の伸びは 38% 以上です。延性があり、板厚が安定し、購入と成形のコストが低いため、磁気特性が重要でないハウジングの標準的なシェル材料になりました。EN 10130 が管理しないのは、保磁力、透磁率、飽和、磁気時効です。DC04 は構造用成形グレードであり、軟質で低炭素です。これで絞ったハウジングは磁性を帯びますが、個々のコイルの磁気挙動はグレードが保証する数値ではありません。許容範囲内の炭素量と、壁に残る冷間加工量の両方で変動するためです。
DT4E 純鉄とは
DT4E は GB/T 6983 で規定される工業用電磁純鉄 DT4 ファミリーに属します。名前の数字部分ではなく、アルファベット部分が重要です。このファミリー内のグレードは、主に磁気特性をどこまで厳しく管理するかで分けられます。侵入型の炭素と窒素を低減することで、より低い保磁力とより高い最大透磁率を得ます。実際には、鉄分が約 99.5% 以上、炭素上限が 0.08% ではなく 0.025% 付近、保磁力が約 48 A/m 以下、最大透磁率が約 12.5 mH/m 以上となります。これらの数値が、あるコイル電流でアーマチュア部に弁に必要な磁束が得られるかどうかを決めます。固溶状態に残る炭素と窒素は磁壁をピン止めするため、ミルシートで最初に確認すべき数値は炭素上限です。また、化学成分だけでなく磁気特性証明書、多くの場合は時効要件に基づいて購入される理由でもあります。DT4 ファミリー内の記号はサプライヤーによって同じ使われ方をしないため、正確なグレード改訂版を製鉄所に確認してください。
DC04 vs DT4E：磁気特性の違いを4つの数値で見る
- 保磁力（Hc）：DT4E は約 48 A/m 以下で規定されます。DC04 は保磁力が全く管理されていないため、これで絞ったハウジングは数倍高い値になることがあります。許容範囲内で炭素がどの位置にあるか、また壁に残る冷間加工量によって変わります。
- 最大透磁率（μmax）：DT4E は約 12.5 mH/m 以上です。DC04 ではヒート、板厚、成形履歴によって値が変わるため、グレード名から設計値として正直に引用することはできません。
- 炭素と窒素：DC04 の炭素は最大 0.08%、DT4E は上限が 0.025% 付近です。この数値が保磁力差の根本原因であり、使用中に磁気特性が時間や温度でドリフトせず安定するかどうかを決めます。
- 飽和：両材料ともフェライト系で鉄基のため、飽和磁束密度の差は低磁場挙動の差よりはるかに小さくなります。設計が飽和に近づく領域でも、動作点でのコイル電流を決めるのは依然として保磁力と透磁率です。
DC04 vs DT4E：成形性の違い
プレス下では優劣が逆転します。DC04 は成形性のために購入されます。仕様には機械的特性と、製鉄所が管理する正常異方性（r値）が含まれ、カップの耳の発生を抑え、1回の絞りでより大きな減面率を取れるようにします。そのため通常は工程数が減り、中間焼鈍も少なくなります。DT4E も軟質で絞り性は良好ですが、受け取る証明書に記載されるのは成形性ではなく磁気特性です。したがって絞り工程は前提とせず、合意する必要があります。結果として2つの影響があります。第一に、純鉄ハウジングを深絞りした後、内径、外径、肉厚を同一軸に揃えるためにしごき加工すると、パスごとに冷間加工が加わり保磁力が上昇します。機械加工を削減するための肉厚減少は、材料を選定した理由である特性を劣化させる工程でもあります。第二に、1パスで材料が許容できる以上の減面が必要な場合、工程を追加するか中間焼鈍を追加するかを決める必要があり、これは金型・工程設計上の判断で、どちらにもコストがかかります。
工程上の落とし穴：磁気特性は完成品に属する
重要な保磁力と透磁率は、入荷したコイル材ではなく、完成後に焼鈍したハウジングで測定した値です。絞り、しごき、圧印、トリムはいずれも転位密度を高め、しごき面に傷や潤滑不良があると保磁力はさらに上昇します。そのため、寸法が完璧なハウジングが得られる工程でも、磁気要件を満たせないことがあります。結果を守る手順は、寸法どおりに成形し、到達すべき特性（サイクル後の保磁力または透磁率）で磁気焼鈍を指定して実施し、その後の二次加工でも形状を維持することです。当社ではバルク熱処理を外部委託しているため、炉内雰囲気、サイクル、バッチトレーサビリティは自社設備ではなく、認定された外部パートナーが管理します。そのパートナーの工程管理も、顧客が購入しているものの一部です。焼鈍で修復できないもの、たとえば破断した壁や汚染された表面は、金型で解決する必要があります。
見積もりと検証ができるように両グレードを指定する方法
- 規格とグレードを明記する — EN 10130 DC04、または GB/T 6983 DT4E。純鉄という業界用語だけでは仕様にならず、検査基準にもできません。
- ハウジングが磁束を担う場合は、磁気要件を図面に記載する。保磁力、透磁率、または指定コイル電流での磁束を、完成焼鈍後に測定し、試験方法とサンプル採取位置を明記する。
- ハウジングが構造部品か磁気部品かを明示する。構造部品であれば、通常 DC04 の方が安価で容易であり、磁気数値を管理する必要はありません。
- 焼鈍は、到達目標特性と工程内の位置を含む工程ステップとして記載する。めっき、ねじ加工、または冷間加工を加えるプレス工程の前に実施するか後かを明記する。
- ミルシートが欠落している場合、何で代替するかを合意する。DC04では、化学成分と機械的性質の値でグレードを確認するには十分だが、DT4Eでは不十分である。化学成分が規格範囲内にあっても保磁力は分からないためである。
Balfordの加工内容
Balfordは浙江省諸曁市で、直径250 mmまでのハウジングを25トン～350トンのプレス機により深絞り・しごき加工しています。金型は社内で設計・製作しているため、絞り工程、しごきパス、焼鈍の位置は、3つの発注ではなく1つの設計判断として扱えます。DC01およびDC04軟鋼、304および316Lステンレス鋼、65Mnばね鋼、5052および6061アルミニウム、銅および黄銅を加工し、図面で指定される場合はDT4E純鉄を成形します。正確を期すために2点明記します。当社はISO 9001:2015を取得しており、品質管理はIATF 16949の要求事項に整合していますが、IATF 16949認証を主張するものではありません。また、磁気焼鈍を含む大量熱処理は認定外部パートナーが実施し、外注として明示しています。めっきも同様です。部品自体の成形、機械加工、組立、検査は自社工場で行い、金型を製作する前に図面の実現可能性をレビューします。
重要ポイント
材料の前に設計上の問いに答える。このハウジングは構造部品か、それとも磁気回路の一部か。前者にはDC04がより安価で容易な答えであり、後者にはDT4Eが答えとなる。ただし磁気特性証明書と管理焼鈍のコストが伴う。次に、実際に必要な磁気特性値を図面に記載する。グレード名は出発点にすぎず、合格すべきは完成・焼鈍後の部品である。
よくある質問
DC04は磁性がありますか？
はい。DC04はフェライト系低炭素鋼なので磁性があります。ただし、規格で規定された軟磁性材料ではありません。EN 10130は化学成分と機械的性質を管理するもので、保磁力や透磁率は規定していません。そのため、DC04ハウジングの磁気特性は、炭素量が許容範囲内のどこにあるか、および壁がどの程度冷間加工を受けたかによって変動します。DC04ハウジングは磁気回路内で機能しますが、あるコイル電流で生じる磁束は、DT4Eのようにグレード名から予測することはできません。
DT4EとDC04は互いに代替できますか？
単純なドロップイン代替はできません。両者は異なる項目で規定されているためです。DC04からDT4Eに変更すると、管理された保磁力と透磁率が得られますが、製鉄所が保証する内容も変わるため、絞り工程と工程数（段数）を再確認し、完成品で焼鈍サイクルを確立する必要があります。逆方向の変更では、管理された磁気特性とその裏付けとなる証明書が失われます。変更が重要なら、一度に1つの変数だけを変えてください。まず材料、次に焼鈍サイクル、最後に完成ハウジングで保磁力を検証します。
深絞りはDT4Eの磁気特性を変化させますか？
はい。冷間成形の各工程で転位密度が上昇し、保磁力が上がり透磁率が下がります。表面が損傷していたり潤滑が不十分な状態でのしごき加工は、さらに悪化させます。そのため、DT4Eハウジングは通常、成形後に磁気焼鈍を行います。満たすべき値は、入荷したストリップではなく、完成・焼鈍後の部品に属するからです。したがって、図面には焼鈍後の磁気要件を、試験方法と測定位置とともに記載すべきであり、入荷材料の特性として記載してはいけません。
納入されたグレードが実際にDT4Eであることを確認するにはどうすればよいですか？
ミルシートでは、化学成分だけでなく、完成・焼鈍後の特性を確認してください。DT4Eの場合、性能を左右する数値は保磁力と最大透磁率であり、さらにプログラムで合意した経時変化要件があればそれも確認します。化学成分が規格範囲内にあっても保磁力は分かりません。焼鈍サイクルと冷間加工によっても変動するからです。同じ理由でバッチトレーサビリティが重要です。磁気特性値が決まるのは焼鈍工程であるため、記録はその工程を通じてバッチを追跡できるものでなければなりません。