結論: どのセンサーにどの鋼種を、なぜ使うか。肉厚、磁性、温度、接触媒体。
センサーハウジングでステンレスが標準となる理由
- めっき厚公差は不要。304または316Lのハウジングは断面全体が耐食性を持つため、考慮すべき厚みは絞り加工後の肉厚だけとなる。
- 薄肉でも強度を維持する。ステンレスは絞り加工で加工硬化するため、炭素鋼ではより大きな肉厚かコーティングが必要となる箇所でも、0.3-0.6 mmの肉厚で耐える。
- 熱サイクルに耐える。冷却水、オイル、圧力センサーは-40℃のコールドソークから使用時150℃まで、排気側センサーは800-900℃にさらされる。
- 接触媒体に適合する。グリコール冷却水、エタノール混合燃料およびバイオディーゼル混合燃料、ブレーキフルード、排気凝縮水は、304や316Lを腐食させるよりも、めっき炭素鋼をはるかに速く腐食させる。
出典: balford.net/materials/stainless-steel/.
どのセンサーにどの鋼種
| センサー | ハウジングの代表鋼種 | その鋼種を使う理由 |
|---|---|---|
| 酸素 / ラムダ(上流) | 304, 310S | 900℃の排気ガスと始動時の熱衝撃 |
| NOx | 304, 310S | 高温と酸性凝縮水 |
| 排気ガス温度(EGT) | 304, 316L, 310S | 連続高温・振動 |
| ABS/車輪速 | 304、316L | 凍結防止剤(ロードソルト)、ブレーキダスト、飛石;非磁性 |
| 冷却水/水温 | 黄銅(C3604、C3771)または304/316L | 黄銅は熱伝導率が約10倍高いため、サーモウェルの応答が速い |
| 油圧/燃圧 | 304、316L | 燃料、オイル、添加剤との適合性 |
| 位置/速度(磁気回路) | 430/1.4016 | フェライト系グレードが磁気リターンパスを形成する |
材料グレードは、金型製作前に用途に適合することを確認します。
磁性/非磁性は検出方式で決まる
304と316Lは実質的に非磁性です。430フェライト系ステンレスは磁性があり、検出原理上必要な箇所で磁気リターンパスを形成します。
ハウジングに必要なグレードは、コストではなく検出方式で決まります。
これが、"ステンレス鋼ハウジング"が不十分な仕様である理由です。仕様上は同じに見える2つのグレードでも、センサー内部ではまったく異なる挙動を示すことがあります。
センサー設計者に、耐食性、磁性要件、使用温度の3つのうちどれが最重要かを確認してください。
当社カタログでの実際の採用実績
| 材料 | 構成数 | 材料 | 構成数 |
|---|---|---|---|
| 310ステンレス | 127 | 銅 | 3 |
| 316ステンレス | 57 | SUS305 | 2 |
| SUS304 | 47 | SUS632 | 2 |
| SUS430 | 9 | SUS201 / SUS309 / 65Mn | 各1 |
| SUS301 | 6 | 出典に記載なし | 142 |
Balfordの公開データセット(10シリーズにわたる398件の深絞りセンサーハウジング構成)より。310と309の重量は、高温での耐酸化性が求められる排気側用途と整合する。
ステンレスが絞り加工プロセスをどう変えるか
- 単一絞り比が低い:304/316で約1.6~1.8、低炭素鋼では1.8~2.0。背の高い部品はより多くの絞りが必要で、しかもより早い段階で必要になる。
- 片側ダイクリアランスは板厚の約1.2~1.4倍、鋼では1.1~1.3倍。
- 加工硬化:絞りのたびに材料が硬化するため、中間焼鈍は炭素鋼よりも早い段階で必要になる。
- 金型摩耗が大きく、潤滑剤の選定がより重要になる。ダイラジアス部の摩擦が破断の起点となるため。
ステンレス部品は、炭素鋼部品を単に別の材料に置き換えたものではない。製造ルートそのものが異なる。
公差と仕上げに関する注意事項
- 径は金型で決まるため、再現性が良い。
- 肉厚は一定ではなく勾配があるため、公差は測定位置に紐付ける必要がある。
- 壁高さは上端がトリムされるため、最も精度が出にくい寸法。
- 内面仕上げは非常に良好にできる。切削ではなくパンチに沿って成形されるため、絞り内径はアーマチュア案内やシール面に適する。
- 外面仕上げには、仕上げ工程を追加しない限り絞り痕が残る。
- 0.001 mmは、プロセス、形状、材料、検査条件が許容する特定の重要機械加工部にのみ適用される。絞りハウジングの一般公差ではない。
深絞り部の標準能力は約±0.05~±0.25 mm。より厳しい部位は図面に基づき評価する。
外注している工程とその理由
- ステンレスハウジングの不動態化処理は、監査済みの協力会社で実施し、その旨を明記しています。
- バルク熱処理、めっき、不動態化、電解研磨、リン酸塩皮膜処理、電着塗装も同様に協力会社での工程です。液体塗装も協力会社での作業です。粉体塗装は分けており、大型板金部品はBalford自社の手動ブース、小型部品は監査済み協力会社の自動ラインで処理します。
- 機械加工用素形材(熱間鍛造、冷間押出し、冷間圧造、鋳造、粉末冶金)はニアネットシェイプで購入し、社内の機械加工で仕上げます。プレスブランクは自社プレスで製作します。
- 低速ワイヤ放電加工は、当社が外注している唯一の工具室工程です。
- 当社はISO 9001:2015認証を取得しています。工程管理はIATF 16949の要求事項に準拠していますが、IATF 16949の認証は取得しておらず、ISO 14001も保有していません。
監査で発覚するより、範囲を明言する方を選びます。
よくある質問
| 質問 | 回答 |
|---|---|
| ステンレスの深絞り加工は可能ですか? | はい。304および316クラスのハウジング、スリーブ、カップは主力加工で、板厚と表面仕上げを管理しています。 |
| 日常的に加工している鋼種は何ですか? | 通常は304および316クラスのステンレスを加工しています。その他の鋼種はご要望に応じて対応し、見積前に用途・図面と照合して確認します。 |
| ステンレスは炭素鋼より高価ですか? | 一般的にははい。材料費と金型摩耗の両方で高くなります。見積は鋼種、板厚、複雑さに基づきます。 |
| 材料証明書は提供できますか? | はい、ご依頼に応じて提供します。 |
低炭素鋼および純鉄は、腐食や温度が決め手にならない用途では、依然として経済的な選択肢です。
関連ページ
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