1. ステンレス鋳物部品加工の概要
ステンレス鋳造部品 耐食性と強度により、機械、建設、自動車、食品機器などに広く使用されています。ただし、鋳造後、部品が最終的な寸法および表面の要件を直接満たすことはほとんどありません。したがって、望ましい精度、性能、美観を実現するために、いくつかの加工方法が適用されます。これらの鋳造後の作業には、機械加工、熱処理、研磨、ショットブラスト、表面コーティングが含まれます。これらの方法を理解することで、エンジニアやメーカーは、アプリケーションに最もコスト効率が高く、技術的に適切なプロセスを選択できるようになります。
2. ステンレス鋳造部品の機械加工工程
機械加工は、鋳造後の最も一般的な作業の 1 つです。余分な材料を除去して、厳しい公差と正確な形状を実現することが含まれます。ステンレス鋼は硬度と靭性が高いため、炭素鋼に比べて機械加工が難しく、最適化された工具と切削パラメータが必要です。
2.1 旋削とフライス加工
- 旋削加工: シャフト、リング、ねじ部品などの円筒部品に最適です。耐摩耗性を考慮すると、高速超硬工具またはコーティングされたインサートが推奨されます。
- フライス加工: 平面または複雑な表面に使用されます。最新の CNC フライス加工により、多軸の精密な切断と最小限の工具跡で滑らかな仕上げが可能になります。
2.2 穴あけ、タップ加工、ボーリング加工
- ドリルとタッピングは、組み立て用のネジ穴を作成するために使用されます。ステンレス鋼には、加工硬化を防ぐために遅い送り速度、適切な冷却剤、鋭利な工具が必要です。
- ボーリング操作により、鋳造穴の寸法精度が修正され、機械的嵌合の厳密な公差が保証されます。
2.3 研削と精密仕上げ
研削は、バルブシート、ポンプインペラ、医療部品など、非常に厳しい公差や鏡面仕上げが必要な場合に行われます。このプロセスでは、微量の材料が除去され、前の機械加工ステップで発生した小さな変形が修正されます。
3. 熱処理方法
熱処理は、ステンレス鋼鋳造部品の機械的および微細構造的特性を変更するために使用されます。ステンレス鋼は本来耐食性がありますが、熱処理により、特に鋳造や機械加工後の硬度、延性、内部応力分布が改善されます。
3.1 溶体化処理
このプロセスには、鋳造部品を高温 (通常 1000 ～ 1100°C) に加熱し、急速に焼き入れることが含まれます。炭化物の析出物を溶解し、クロムの分布を回復させ、耐食性と靭性を向上させます。 304 や 316 などのオーステナイト系ステンレス鋼には通常、この処理が行われます。
3.2 老化とストレス解消
- 時効処理により、微細な金属間化合物が形成され、析出硬化型ステンレス鋼 (例: 17-4 PH) が強化されます。
- 300 ～ 400 °C での応力緩和により、鋳造や機械加工による内部応力が軽減され、使用中の歪みが最小限に抑えられます。
4. 表面仕上げ技術
表面仕上げにより、ステンレス鋼鋳造部品の外観、清浄度、耐食性が向上します。工業用、装飾用、衛生用など、用途に応じてさまざまな仕上げが選択されます。表面処理は、部品の塗装や溶接の準備にも重要な役割を果たします。
4.1 研磨
研磨により、表面の凹凸、酸化スケール、工具跡が除去されます。機械研磨では、研磨ホイール、ベルト、またはペーストを使用して、サテン、半光沢、または鏡面仕上げを行います。食品および医療部品の場合、表面を高度に研磨することで汚染を最小限に抑え、洗浄を簡素化します。
4.2 ショットブラストとサンドブラスト
ショット ブラストでは、スチールまたはセラミックのメディアを表面に投影し、質感をきれいにして均一にします。サンドブラストも似ていますが、より滑らかな仕上げのために細かいメディアを使用します。これらの方法は、気孔や亀裂などの鋳造欠陥を明らかにするため、塗装、コーティング、または検査の前に特に役立ちます。
4.3 不動態化と酸洗い
- 酸洗いでは、酸性溶液 (通常は硝酸とフッ化水素酸の混合物) を使用して酸化スケールを除去し、きれいな金属表面を復元します。
- 次に、不動態化により薄い酸化クロム膜が形成され、外観や寸法に影響を与えることなく耐食性が向上します。
5. 溶接・組立工程
多くのステンレス鋼鋳造部品は、他の部品との接合または組み立てが必要です。適切な溶接技術は、熱影響部の欠陥を最小限に抑えながら、耐食性と機械的完全性を維持します。
5.1 一般的な溶接方法
| 溶接方法 | 特徴 | アプリケーション |
| ティグ（GTAW） | 高精度、きれいな溶接、低スパッタ | 薄肉精密部品 |
| ミグ (GMAW) | より速い成膜、中程度の精度 | 一般的なアセンブリおよび厚肉セクション |
| 抵抗溶接 | フィラーなし、迅速かつ局所的な加熱 | 小型部品と大量生産 |
6. 検査と品質管理
加工後、ステンレス鋼鋳造部品を検査して、寸法、表面、機械的要件を満たしていることを確認する必要があります。非破壊検査 (NDT) は、内部の完全性を検証し、鋳造や機械加工によって引き起こされる隠れた欠陥を検出するためによく使用されます。
6.1 一般的な検査方法
- 三次元測定機 (CMM) またはノギスを使用した精度検証のための寸法検査。
- 亀裂、気孔、仕上げの不均一性を検出するための目視および表面検査。
- 表面下の探傷のための超音波、X線透過検査、または染料浸透探傷試験。
7. 結論: 適切な処理の組み合わせの選択
ステンレス鋳造部品の性能や外観は後加工方法に大きく左右されます。機械加工により寸法精度を確保し、熱処理により材料を強化し、仕上げにより耐久性と耐食性を高めます。合金の種類、用途要件、およびコスト目標に基づいて、これらの方法の正しい組み合わせを選択することで、要求の厳しい産業環境に適した長寿命の高品質の鋳造部品が保証されます。
