創 成 学

平成23年 機械・知能系 ５セメスター

そう せい がく

平成24年度 機械・知能系5セメ

5.成形加工塑性加工

材料加工の種類

成形加工 除去加工 付加加工

鋳造

塑性加工

粉末・射出成形

切削加工

研削加工

特殊加工

溶接

表面付着加工

ちゅうぞう

そせいかこう

塑性加工とは？

●塑性加工：（ ）して前素形材を製造したり、種々の形状寸法の部品や製品を作る加工法

・金属食器（スプーン、フォーク、ナイフなど）・飲料水の缶（アルミ缶、スチール缶）・アルミホイル・フライパン、なべ、やかん・ペンチ、金槌・針金・ネジ・ボルト・自動車のボディ・コイン

塑性加工には変形のための力の加え方に様々な種類がある。

塑性加工の分類

一次加工(前素形材の製造)

二次加工

圧延加工 ------------- 板、棒、線、管、型材

押し出し加工 --------- 棒、管、型材

引き抜き加工 --------- 棒、線、管

鍛造加工 ------------- ブロック、複雑形状品

冷間鍛造加工 --------- 機械要素部品

転造加工 ------------- ネジ、歯車、軸類せん断加工曲げ加工絞り加工その他の成形加工

プレス加工機械・構造物の骨組みや外装に使われる部品

塑性加工の特徴

（１）（ ）、人件費の削減、材料の歩留まり向上による材料費の削減、繰り返し加工による高精度加工。

（２）塑性加工による（ ）により、粘り強く、強度が高い。

（３）平らな工具で表面の突起を押しつぶすことにより、平滑面確保。

（４）（ ）、（ ）による製品の軽量化（軽量だけど高強度）

（５）継ぎ目なし製品による安全性向上

・金型を使用することが多く、（ ）に向かない。

加工法の分類

金属材料は高温になると一般にやわらかくなり、塑性変形しやすくなる。（ ）により製品の出来上がりや特性が変わる。

延性変形抵抗加工精度加工の種類 寸法精度表面性状 備考

大きい小さい

（加工硬化なし）以上

不良不良（酸化膜が付着）

・ガラス潤滑・歪速度依存性・加熱エネルギー 大

熱間と冷間の中間

熱間と冷間の中間

熱間と冷間の中間

温間加工熱間と冷間の中間

熱間と冷間の中間

・加熱エネルギー 中・熱処理による脆化

（炭素鋼など）

小さい大きい以下

良好良好加熱エネルギー

不要

一次加工は( )、二次加工は( )が主流。

塑性加工：圧延加工（rolling）

孔形ロールによる丸棒、角棒の加工

( )による極薄板の加工アルミ箔：通常10m→7m

板の圧延

極薄板の圧延 棒・線の圧延 （孔形圧延）

●( )の間に材料を通し、厚さ・断面積を減少させ、( )加工方法

管の製造

継ぎ目なし管（Seamless Pipe）の作り方 ：( )（油井管、高温配管、ボイラー管材料）

丸棒の中心部に生ずる( )により孔の開きやすい状態になったところにプラグを入れて( )方法

押し出し加工(extrusion)

●コンテナ中に素材（ ）を入れ、圧縮荷重をかけて、( )製品を成形する方法。

一定以上の摩擦力で押し出し加工

コンテナ壁とビレット間の摩擦 → 押し出し力増大・割れの発生、材料焼き付き

管の押し出し

熱間圧着するもの：ブリッジダイスでの加工

摩擦低減

コンフォーム法

引き抜き加工(drawing)

●ダイスに通して引っ張り、ダイス断面形状と同じ形状の( ) などを成形する。：基本は押し出し加工と同じ。

引き抜き加工の原理と課題

内部割れ

( )：加工硬化による脆化：ダイス半角が大きいと生じる

ダイス半角

引き

抜き

力P

最適ダイス半角

P = P1 + P2 + P3

P1 :材料の引張りによる変形抵抗

P2 :ダイスと材料の摩擦抵抗

P3 :ダイス端面でのせん断変形による抵抗

せん断加工 (shearing)

●( )と呼ばれる一対の工具で素材を( )法。加工対象は、板材、棒材、管材など。

●複雑形状でも一工程で短時間に加工できるので、各種の機械部品や２次加工用素材の製造技術として広く使われる。

スリッティング加工 シヤーリング加工

打ち抜き加工 穴抜き加工

スリッター（せん断機）

シヤーリングマシン

プレスせん断工具

通常5-10%

パンチ

ダイス

せん断加工面と様々なせん断加工

精密せん断法：平滑な切口面

棒・管のせん断

せん断切り口形状

（バリ）

鍛造(forging)

●平らな工具あるいは型彫り工具で材料を( )させ、種々の塊状部品を成形する加工方法

●鋳造素材の中の引け巣等の欠陥を修正するには？

( )→鍛錬鍛造→空隙減少、結晶粒微小化→機械性質の改善

半密閉型鍛造

転造 (threading)

●( )加工方法で、工具により、局部的な変形をつくる。

●ねじ山形や歯車の歯型を有するダイを素材に押し付けて転がすことで、それらの形状を転写して、( )を作る。

●( )が良好、材料の繊維状組織が切断されないため高強度が得られる。

( )のねじとなるため、旋盤で作ったねじよりも高強度

曲げ加工（bending）

●素材に力を加えて、全体的あるいは部分的に曲げることにより( )方法。

●単純な方法●「そり」や「スプリングバック」などに

より形状精度を上げるのが難しい。（材料により異なる）

→ 板の両端に引っ張り力を加えたりして、型になじませるようにしてスプリングバックを低減する方法がある。

型曲げ 折曲げ

ロール曲げ

引張り歪

圧縮歪

深絞り(deep drawing)

●平らな金属板の外周を縮めて( )のものを成形する加工法。

●冷間加工

再絞り加工：ポンチ肩部の破断抑制

●深絞り加工では’( )の発生が問題で他のプレス加工に比べ、高度な技術が必要。

自動車ボディー、家電製品、ジュース缶、流し台、浴槽

その他の板材の成形

張り出し加工

●成形型に素材を取り付け、へらやロールで押し付けて加工する。

●端部を押さえるため、材料の流入なし→ ( )

●深絞り製品を押し込み加工→深い容器に(ex. ジュース・ビール缶)

ローラー( )

深絞り缶の製造

( )

ビールの，清涼飲料水，ジュースの缶

●( )：薄板を円筒状に丸めてはんだ付けをした缶胴と上下の蓋からなる。

●( )：底付きの薄い缶胴に蓋をつけたもの。( )で作られる．

( )で表面が光沢のあるきれ

いな面になっており，板厚の均一化や強度に優れている。

胴の厚さが0.1mm以下のアルミ缶やス

チール缶が製造されている（アルミ缶は日本全国で180億個程度生産されている）。

コイル状板材（前素形材）

カップ状に打ち抜き

深絞り＆しごき加工

トリミング

（不要部分をカット）

開口部を縮径加工

蓋の取り付け

本日のまとめ

●塑性加工：材料の塑性変形を利用して、金属材料を目的の形状・寸法に加工する方法。

圧延、押し出し、引き抜き、せん断、鍛造、転造、曲げ、深絞り、張り出し、しごき、スピニング

塑性加工のポイント

如何なる形状のロールやパンチ・ダイスなどの工具を使うか？

様々な塑性加工技術のうち、どの加工法で加工するか？

加工中の温度はどうするか？材料の特性と、加工法・加工工具の特徴を把握した加工法選びが重要