アルミニウムとステンレス鋼はどちらも日常的に深絞り加工されていますが、材料名が違うだけで同じプロセスというわけではありません。違いは絞り率、金型クリアランス、潤滑、表面状態、部品に必要な工程数に現れ、初回生産の前から金型コストを左右します。
アルミニウムの深絞りはステンレス鋼とどう違いますか？
アルミニウムは1工程あたりの深絞りがより容易で、金型への焼付きを避けるために大きなRと効果的な潤滑が必要であり、成形時の加工硬化が比較的軽いため、同じ深さでも一般に工程数を少なくできます。ステンレス鋼は絞り加工中に急速に加工硬化するため、より多くの工程、深い部品では中間焼鈍、厳密な工程管理、凝着や摩耗に強い金型が必要です。またステンレス鋼は成形後のスプリングバックが大きく、アルミニウムよりも厳しい公差を維持します。アルミニウムは傷、マーキング、スプリングバックのばらつきが発生しやすい材料です。どちらもBalfordでは25 tから350 tのプレスで絞り加工を行い、材料と肉厚に応じて最大直径250 mmの深絞りに対応します。
アルミニウム：成形しやすいが、傷つきやすい
アルミニウムはより小さな力で成形できるため、プレス能力の要求が下がり、ステンレス鋼よりも深い1工程絞りが可能です。代償は表面品質です。アルミニウムは焼付きやマーキングが起こりやすいため、金型表面、潤滑、ハンドリングが鋼材以上に重要になります。スプリングバックは合金と調質の影響を受けやすく、5052と6061では挙動が異なり、同じ合金でも軟質調質とは異なります。
ステンレス鋼：強く、扱いにくく、加工硬化する
304や316Lなどのオーステナイト系ステンレスは絞り加工中に加工硬化し、後続の各工程で必要な力が増大し、パンチR部での破断リスクが高まります。深い部品は通常より多くの工程を必要とし、しばしば中間焼鈍が必要です。ステンレスは工具鋼に凝着しやすい傾向が強いため、金型材料、コーティング、潤滑は単に摩擦を減らすのではなく、焼付きを防ぐように選定します。
金型で変わる点
| 設計判断 | アルミニウム | ステンレス鋼 |
|---|---|---|
| 1工程あたりの絞り率 | より余裕のある設定 | より保守的；工程数増 |
| 金型クリアランス | バリとマーキングを抑えるため、相対的に厳しく管理 | 加工硬化とスプリングバックを考慮して設定 |
| R（半径） | 大きなRは割れリスクを低減 | Rは割れリスクと肉厚減少のバランスを取る |
| 潤滑 | 重大 — かじりが主な不良要因 | 重大 — 凝着と摩耗が金型寿命を左右 |
| 中間焼鈍 | ほとんど不要 | 深絞り部品や多段工程部品で一般的 |
| 金型コーティング | 中程度の効果 | 金型寿命にしばしば不可欠 |
見積もりが実態に合う部品の指定方法
- 実際の合金と調質を明記し、「アルミ」や「ステンレス」で済ませない
- 重要な箇所の肉厚公差を明記し、成形後の肉厚減少を許容する
- 表面仕上げが外観目的か機能目的かを明記する
- 焼鈍が可能か確認する。工程ルートが変わるため
- 年間数量を提示する — 段数は適切な数量でこそコストに見合う
重要ポイント
アルミとステンレスを同じ段数で見積もるサプライヤーは、材料ではなく図面を見積もっている。
よくある質問
ステンレス鋼はなぜ絞り段数が増えるのか？
オーステナイト系ステンレスは成形中に加工硬化するため、段数が増えるほど必要な成形荷重と割れのリスクが高まります。追加の段数や、場合によっては中間焼鈍によって、材料を成形限界内に保ちます。
アルミをステンレスと同じ肉厚公差で深絞りできますか？
一般的にはできません。アルミはスプリングバックと表面の傷付きに敏感なため、公差と表面要件はDFMレビューで形状ごとに合意します。
深絞りはどちらが安価ですか？
生産量、段数、表面要件によります。アルミはより小さい荷重で成形できますが、潤滑とハンドリングにより注意が必要です。ステンレスは通常、より多くの段数と金型メンテナンスを要します。