ブロンズ加工

CNC加工における銅青銅

ブロンズは様々な産業や用途で使用されている金属です。銅、スズ、その他の合金でできており、強度、耐久性、耐腐食性を備えています。その汎用性の高さから、CNC機械加工用途、特にベアリング、ギア、その他の複雑な部品などの高精度部品の製造に広く使用されています。

青銅の加工性と用途

青銅は切削性に優れ、CNCのようなコンピュータ化された機械で容易に切断、穴あけ、成形ができるため、航空宇宙、自動車、医療機器の製造など、高い精度が要求される産業には欠かせない。

ブロンズの特性を高める

青銅の組成や処理を変えることで、その機械的・性能的特性を高めることができるのはこのためである。例えば、リンは耐摩耗性を向上させ、アルミニウムは用途に合わせて強度と硬度を向上させます。

CNCブロンズ加工：プロセスステップ

ブロンズCNC加工 には、コンピュータ数値制御（CNC）機械の使用が含まれる。工程はCADモデルから始まり、CAMソフトウェアがツールパスを作成します。その後、ブロンズ素材が調整され、フライス加工、旋盤加工、穴あけ加工、彫刻やエッチングのようなその他の細かい作業のために、CNCマシンのワークテーブル上に配置されます。

品質管理と研磨

機械加工の後、正確な測定ツールを使って検査が行われ、設定された公差と品質が遵守されているかどうかがチェックされる。ポリッシングやサンディングなどの最後の作業は、輸送やその後の作業のために適切な梱包をする前に、必要な表面仕上げをするために行われることもある。

専門知識と最適化

CNCオペレーターは、CNCマシンを使用して青銅を加工するプロセスにおいて、加工部品の精度、性能、耐久性に関して最良の結果を達成するのに役立つため、非常に重要である。

CNCブロンズ加工の利点

ブロンズCNC加工 には多くの利点があり、様々な産業で広く使用されている。第一の利点は、摩擦係数が低いため、密度の高い他の金属のように、切断時に頻繁に潤滑剤を塗布する必要がないことである。この特徴は、生産工程の有効性を高めるだけでなく、コストにも良い影響を与えます。また、青銅は耐摩耗性が高く、機械の他の要素よりも耐久性が求められる部品に適用されます。

機械加工の場合、青銅の使用には次のような利点がある。機械加工性が高いため、必要な形や形状に簡単に加工できる。また、切削工具を鈍らせることなく、複雑な形状に成形することができる。これは、時間だけでなく、順番に長期的にコストを削減するのに役立ちます切削工具を節約するだけでなく。

また、前述のように、この金属のもうひとつの特性として、非常に高い耐食性がある。そのため、環境や腐食剤と接触する部品に適した素材となっている。

さらに、青銅はかなり耐性があり、同時にかなり可鍛性であるため、かなり汎用性が高い。あらゆる金属の中で最も硬いわけではないが、十分な強度と柔軟性が相まって、構造部品や装飾品に適している。

熱伝導率の分野では、熱伝導率が高いことがブロンズの利点です。それはまた、ワークピースが熱くならないように、ブロンズ加工のプロセス中に冷却を支援し、サイズが縮小または拡大の可能性を減らすことができます。これは、製造工程の精度を確保し、材料や工具の無駄のケースを避けるために入札で重要である。

軸受、歯車、摺動体などの部品は、摩擦係数が低いため、部品が滑らかに滑るため、ブロンズでの使用に特に適しており、長期間使用できる。

ブロンズCNC加工の欠点

実際、ブロンズCNC加工には利点もあるが、考慮すべき欠点もある。ブロンズの問題点は、そもそも適切な材料を入手するのに比較的コストがかかることです。ブロンズは銅と錫の組み合わせであり、そのようにそれはブロンズCNC加工で使用することができる他の材料よりも比較的高価であるため、ブロンズの使用を必要とするプロジェクトの全体的なコストが高くなります。

もう一つの欠点は、工具が鈍くなり、研ぎが必要になったときの問題である。青銅は比較的柔らかく、その結果、加工工具の消耗が早く、頻繁に交換しなければならない。そのため、生産コストが上昇し、工具を随時監視する必要がある。

青銅と真鍮の加工に関して言えば、青銅のCNC加工は他の金属に比べて細かいディテールや形状を得るのも比較的簡単です。それはその柔らかさのためです。この素材は金属ほど硬くないため、細かいディテールをうまく保持できない可能性があります。

CNC加工で青銅を使用することの最後の欠点は、それが材料を機械加工するために長い時間がかかるということです。青銅の他の欠点は、それに機械加工操作を実行する際に取られる時間は、それ故に生産にかかる時間を増加させる鋼のそれよりも比較的長いということです。これは、プロジェクトの時間軸に影響を与える可能性があり、プロジェクトの計画とプログラミングにいくつかの変更を必要とするかもしれません。

また、青銅ブッシングの加工は、アルミニウムや鋼のような他の硬い金属の加工よりも多くの熱を発生させます。この熱は、工具や切削品質を非常に破壊する可能性があるため、頻繁に監視し、熱に関連する問題を確実に制御するために加工速度を落とす必要があるかもしれません。これらの課題は、プロジェクトでブロンズCNC加工を行う際に、織り込み済みで戦略を練る必要があることを示している。

CNC加工用の一般的な青銅合金

ここでは、CNC加工に広く使用されている青銅合金を紹介します：ポピュラーなものは以下の通りです；

1. 銅932（SAE660）：

• この軸受青銅合金は、銅、錫、亜鉛の割合が高い。
• 高い強度と耐摩耗性を必要とするブッシング、ベアリング、その他の精密部品の製造に広く応用されている。
• 表面に薄い層を形成することで、表面間の接触を最小限に抑え、摩耗や損傷を最小限に抑えて製品の性能を向上させる。
• 柔軟性があり、コンピューター操作の機械を使って必要な形状や寸法に簡単に成形することができる。

2. PB1グレード（リン青銅）：

• BS1400規格に準拠したグレードがあり、その疲労特性でよく知られている。
• 素材の耐摩耗性と剛性を向上させる蛍光体を使用。
• 成形性が高く、バネ特性も優れているため、ベアリング、ギア、バルブボディ、ブッシュに適している。
• スズ含有により機械的特性と耐食性が向上し、航空宇宙、海洋、化学用途に最適。

3. シリコン・ブロンズ

• 銅と珪素と亜鉛をベースにした合金で、珪素は平均して0%から6%の間で変化する。
• 強度が高く、注ぎやすく、耐食性に優れている。
• 表面光沢が高いため、ポンプやバルブ部品に広く使用されている。

4. アルミニウム・ブロンズ

• 銅、アルミニウム（6-12%）、鉄、ニッケル、マンガン、シリコンなどの元素からなる。
• オーステナイト系で強靭、耐食性に優れ、海軍金物、ポンプ、石油化学工業に使用されている。
• 海水に対して耐食性があり、石油、石油化学、水道産業で使用されている。

5. ベアリング・ブロンズ：

• 低摩擦の6-8%リードを採用し、摩擦の多い場所での使用に適している。
• 摩擦が少ないため、ベアリングやブッシュに広く使われている。

6. ビスマス・ブロンズ：

• 1-6%ビスマスを使用しており、柔軟性、熱伝導性、耐食性を備えている。
• ベアリング、光の反射板、鏡、料理などに使われる。

7. マンガン青銅：

• 最大3%のマンガンを含み、耐衝撃性と耐塩水腐食性に優れている。
• 非腐食性であるため、ボートのプロペラ、バルブ部品、ギア、ラピッドツーリングに使用される。

8. 銅ニッケル青銅（キュプロニッケル）：

• ニッケルが多く（2-30%）、強度があり、耐食性に優れている。
• エレクトロニクス、海洋、船舶、ポンプ、バルブ、その他多くの産業で使用されている。

ブロンズCNC加工の表面仕上げ

青銅は機械加工が容易で耐食性に優れ、CNC加工に適している。表面仕上げを変えることで、性能と外観を 向上させることができる：表面処理を変えることで、性能と外観を向上させることも可能です：

1.機械加工通りの表面仕上げ：

• CNC加工に続く最終工程は、通常、無反射で光沢のある表面仕上げとなる。
• 安価で、他の工程を必要としない。
• 小さな工具痕やバリがある場合があるが、加工後の作業で除去できる。

2.ビーズブラスト仕上げ：

• この工程では、細かいガラスビーズを使って表面を磨き、ざらつきのない可能な限り滑らかな状態にする。
• 外観を向上させ、素材の表面にある小さな欠陥を消す。
• 素材の製造にかかる時間とコストは延びるが、素材の表面仕上げは改善される。

3.ケミカル・コーティング仕上げ：

• 化学薬品は、防錆や美観といった特定の特性を得るために表面に塗布される。
• 長期的かつ個別的な基板を提供する。
• より複雑で、追加の工程を必要とするが、表面のある特徴を提供する。

それぞれの表面仕上げのタイプには長所と短所があり、その選択は、青銅部品のCNC加工の用途、機能、価格によって決まります。

ブロンズCNC加工におけるコスト最適化と設計のヒント

ブロンズCNC加工には、いくつかのコスト削減設計戦略がある。まず第一に、所望の表面仕上げを達成するため、あるいは部品の性能を向上させるために、機械加工工程の後に必要となる可能性のある追加工程があり、追加コストと時間を最小限に抑えるために、設計段階でこれらを組み込む必要があります。

さらに、ブロンズ部品の肉厚も改善する必要がある。また、部品を薄くし過ぎないことも重要で、これは機械加工の際に歪みを引き起こす可能性があるためであり、逆に厚い部品を機械加工することは困難であり、これは材料の浪費につながる可能性がある。

正しいブロンズ・タイプの選択

もう一つの重要な要素は、適切な青銅の種類の選択です。アプリケーションの特定の要件は、適切な青銅合金と一致させることができ、コストを削減しながら、効率と耐久性を向上させます。加えて、設計においてアンダーカットを避けることは、複雑な形状の加工の難しさとコストを削減する上でも有効です。

ブロンズCNC加工における設計上の考慮点

また、鋭利な角やエッジを避ける必要がある。ブロンズは柔らかい素材であるため、鋭利な部分に応力が集中しやすく、構造的に亀裂が入ったり破損したりする可能性があります。パーツの角やフィレットをデザインすることで、応力を均等に分散させ、パーツの強度と耐久性を高めることができます。

CNCブロンズマシニングパーツはどこで使われているか？

CNC加工青銅部品は、青銅材料の優れた特性のために多くの産業で非常に人気があります。 農業では、ブッシングやベアリングのような、負荷や過酷な環境のアプリケーションで採用されているコンポーネントの製造に採用されています。 自動車産業では、自動車のほぼすべてのシステムで使用されているネジ、ギア、電気端子に青銅を採用しています。

同様に、重機の分野では、ネジやブッシュのような青銅部品は、機械の円滑な運転を支援し、劣化の速度を低減する重要な部品として組み込まれています。 青銅は、材料の弾性のため、特定の条件下で、強度、耐摩耗性、高い信頼性が要求される部品を加工することになると非常に有用な材料です。

まとめ

CNC機械加工された青銅部品は、その材料の硬度、強度、柔軟性により、農業、自動車、および大型機械産業において非常に重要です。これらの部品は、現代の生産工程の一部である過酷な環境において、効率的で信頼性が高く、長持ちする動作を保証するために重要です。

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