金属板はさまざまな加工方法により、製品化されています。製缶加工は数ある加工方法のうち、製品に高い強度と耐久性を付加できる他、さまざまな形状や大きさの製品の製造に適した加工方法です。

 

製缶加工には、適している材料・適していない材料、メリット・デメリット、複数のプロセスがあります。これらに関する知識を身に付けておくことが、精度の高い製缶加工を行う上では欠かせません。

 

そこで本記事では、製缶加工の概要や適している材料・適さない材料、製缶加工で作る製品をご紹介します。記事後半では、製品加工のメリット・デメリット、板金加工との違い、実際の手順なども詳しく解説するので、製缶加工を行い、製品を製造しようとお考えの方は、ぜひ参考にしてください。

 

製缶加工とは

 

製缶加工とは機械加工の一種で、スチールやステンレスなどの厚みのある金属板やパイプ、アングル材などを切断、曲げ、溶接加工して立体的な製品に加工する技術です。製缶加工と聞くとスプレー缶や缶詰などの容器を思い浮かべるかもしれませんが、それだけには限りません。大型タンクや装置、大型機械のカバー、構造物の骨組みなども製缶加工により製造されます。

 

製缶加工の際は厚い金属板を使用するため、高い強度と耐久性を持つ製品を作り出すことが可能です。また多種多様な加工技術を用いるので、さまざまな形状の製品を製造することもできます。

 

詳しくは後述しますが、製缶加工のプロセスは図面作成、切断、穴あけ、曲げ、溶接、表面処理、組立て、検査と多岐にわたります。これらのプロセスを経て、高精度の加工が実現するのです。

 

製缶加工に適している材料・適さない材料

 

先述の通り、一般的に製缶加工に適している材料は、耐久性と強度のある厚い金属板です。具体的な材料には、ステンレスや鉄、炭素鋼などが挙げられます。それぞれの材料の特徴は、以下の通りです。

 

• ステンレス：クロムや炭素を含む鋼。錆びにくい特徴があり、強度・耐久性・耐熱性・加工性が高いという機械的性質を持っている。
• 鉄：強度と硬度の高い金属。他の金属元素を付加したり、熱処理したりすることで、強度や硬度を調整できる。粘性もあるため、圧延や鍛造などの加工がしやすい点も特徴。
• 炭素鋼：鉄に炭素を加えた合金。製造コストが安く、熱処理により性質を変化させることができる。

 

上記が製缶加工に適している一方で、アルミニウムや銅などの強度が低い素材は適していません。

 

製缶加工で作る製品

 

製缶加工で作られる製品には、以下が挙げられます。

 

• 産業機械のベース、フレーム、架台
• タンクや容器
• ダクトや配管
• 建築構造物の骨組み

 

それぞれの製品と製缶加工との関連を見ていきましょう。

 

製缶加工は、高い強度と耐久性が求められる産業機械のベースやフレーム、架台の製造に用いられています。これらは一般に大型になるケースが多いので、製缶加工が適しています。

 

タンクや容器など、内部が空洞になっている立体的で大型の製品の製造にも、製缶加工が欠かせません。

 

ダクトや配管など、高温の気体や液体が通る製品の場合、製缶加工で形を成形することに加えて耐熱性も求められるので、別途表面処理などが施されます。

 

製缶加工は、建築構造物の骨組みの製造でも重要な役割を果たします。建築構造物の骨組みは高い強度と耐久性、そして安定性が求められるため、製缶加工が重要となるのです。

 

製缶加工のメリット

 

製缶加工のメリットは、先述の通り高い強度と耐久性を持つ製品を製造できる点です。材料には厚い金属板を用いることが多いため、高強度を実現でき、大型の加工物や高圧がかかるシーンで使用される製品に加工できます。

 

また、多様な製品を製造できる点も製缶加工のメリットとして挙げられます。製缶加工では、曲げや溶接、切断などさまざまな加工方法を組み合わせるため、これにより複雑な形状を持つ製品や大規模な製品の製造が可能です。

 

製缶加工のデメリット

 

製缶加工には先述したメリットだけでなく、デメリットも存在します。製缶加工を行うなら、デメリットも把握しておくことが欠かせません。製缶加工のデメリットは、以下の通りです。

 

• 自動化が難しく手作業で行う必要がある
• 大量生産しづらい
• 高い技術を要するため、加工費が高くなる傾向にある
• 材料の購入コストが高い

 

高い加工技術が必要であり、材料の購入コストもかかるため、自社でこうした設備を用意できない場合は、専門業者に依頼するのが良いでしょう。

 

製缶加工と板金加工の違い

 

製缶加工と似た加工方法に板金加工があります。どちらも金属板を加工する手法ですが、いくつか違いがあるのでご紹介します。

 

まずは、板金加工の概要を把握しておきましょう。板金加工とは、金属板を切断・穴あけ・曲げ・溶接により目的の形状に成形する金属加工方法です。大きく、手作業により成形していく手板金（手加工板金）と機械を活用する機械板金の2つに分けられます。冷蔵庫・洗濯機・自動販売機・エレベーター・パソコン筐体など、身の回りの多くの製品が、板金加工により製造されています。

 

製缶加工と板金加工の違いは、以下の通りです。

 

• 加工材料
• 製造される製品
• コスト

 

製缶加工と板金加工は、加工材料と製造される製品が異なります。製缶加工は厚い金属板を使用して大型構造物やタンクなどを製造するのに対し、板金加工は薄めの金属板を加工して冷蔵庫や洗濯機などの筐体を製造します。

 

また製缶加工が手作業で高度な技術を要することから費用が高くなるのに対し、板金加工は複雑な形状の製品や部品を低コストで生産できる点も違いです。

 

製缶加工の手順

 

製缶加工の手順は、以下の通りです。

 

• 図面の作成
• 金属板の切断
• 曲げ加工
• 溶接加工
• 表面の処理・部品の組み立て
• 製品全体の検査

 

それぞれの手順で何が行われるのかなどを具体的に見ていきましょう。

 

図面の作成

 

製缶加工に限らず、金属板を加工する際はまずは図面の作成から行います。図面を準備しておくことで、設計者と加工者、使用者間でスムーズなコミュニケーションが可能となり、作業ミスを防ぐことが可能です。

 

図面の作成では、以下のポイントを意識しましょう。

 

• 必要以上に高精度の機能を求めない
• 追加の加工が不要な設計にする（不要な二次加工が発生しないようにする）
• 溶接箇所を最小限に抑えた切断方法を検討する
• 材料の無駄を抑える

 

金属板の切断

 

作成した図面をベースに、決められたサイズや寸法、配置で金属板を切断します。切断のプロセスでは、金属板の性質に合わせてレーザー加工機やパンチング加工機などの機械を慎重に選定しなければなりません。

 

特に厚い金属板を切断する際は、レーザー加工機やパンチング加工機では難しいため、「溶断」と呼ばれる手法が選択されるケースもあります。溶断とは、金属素材をガスの燃焼やアークなどの熱により融点以上に加熱して切断する加工技術です。

 

曲げ加工

 

切断した材料は、曲げ加工のプロセスに入ります。

 

曲げ加工では一般的に、パンチとダイと呼ばれる金属型が用いられますが、さらに多様な加工方法が採用される点が特徴です。汎用金型とプレスブレーキを活用した基本的な曲げ加工に加えて、ロール曲げ、折り曲げ、型曲げ、送り曲げなどの技法があります。曲げ加工一つとっても複数の手法があるので、材料の性質や特徴に適したものを選ぶのが重要です。

 

また曲げ加工に加えて、製品完成後に他のパーツやボルトを取り付けられるように、穴あけ加工が施されることもあります。

 

溶接加工

 

続いて複数ある部品を接合するために、溶接加工が行われます。溶接により製品の強度と耐久性を確保できるため、製缶加工の要ともいえるプロセスです。

 

溶接加工にはいくつかの手法がありますが、代表的なものは以下の通りです。

 

• 融接（溶融溶接・溶融溶接）：接合部に熱を加えて材料同士をくっ付ける方法。
• 圧接（加圧溶接・圧接法）：接合部を密着させた上で高い圧力を加え、接合させる方法。
• ろう接：溶加材で接合させる方法。熱や圧力を加えないので、材料が傷みにくい。

 

溶接も他のプロセスと同様に、素材の性質や特徴、仕上がりを考慮して使い分けるのが重要です。

 

表面の処理・部品の組み立て

 

溶接完了後は、製品の使用環境に合わせて表面の処理を行います。製品によっては、耐水性や耐熱性、耐食性、導電性などが求められるためです。例えば、高温環境下で使用される製品には耐熱性が必要であり、屋外で使用するものには耐食性が求められます。

 

表面の処理後に、部品を組み立てて製品は完成です。組立作業にはハンドツールなどの機器を活用しながら、手作業で行われるケースが多く、高度な技術を必要とします。

 

製品全体の検査

 

組み立てが完了したら、問題がないかをチェックするために製品全体の検査を実施します。製品によっては、組み立てた後に再度加工を施す場合があります。

 

まとめ

 

製缶加工とは、スチールやステンレスなどの厚みのある金属板やパイプ、アングル材などを切断、曲げ、溶接加工して立体的な製品に加工する技術です。産業機械のベース・フレーム・架台やタンク・容器、建築構造物の骨組みなどの製造に用いられています。

 

製缶加工には、強度が高く大型の構造物の製造に適している点や高品質な加工ができる点がメリットですが、設備への初期投資が大きく高い技術力が必要となる点は念頭に置いてください。

 

製缶加工は、「図面の作成」「金属板の切断」「曲げ加工」「溶接加工」「表面の処理・部品の組み立て」「製品全体の検査」と多岐にわたる複雑なプロセスからなります。自社で加工できる設備や技術がない場合は、専門業者に依頼するのが良いでしょう。

 

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