炭素鋼・一般鋼
金型用金属材料の成分
材料名 成分（質量％） Fe C Si Mn Ni Cr Mo V W Ti Al Co Cu Zn 純鉄 99.96 SS400 99.9 0.1 S45C 98.5 0.45 0.25 0.8 高張力鋼 97.18 0.12 0.8 1...
高速ミーリングとツールホルダー
プラスチック射出成形金型のキャビティ、コアを切削加工する方法として、高速ミーリング加工法があります。高速ミーリング加工では、主軸回転数50,000～75,000rpm程度の高速で刃物を回転させて、熱処理後の合金鋼などを精密に機械加工すること...
金型材料の引張強さの目安
材料名 熱処理 組成 引張強さ（MPa） 純鉄 N 99.96Fe 196 SS400 N Fe-0.1C 450 S45C Q,T Fe-0.45C-0.25Si-0.8Mn 828 SCM440 Q,T Fe-0.4C-0.7Mn-1....
はりのつりあい（機械工学と自動機設計-16）
構造物に力が作用するとその反力の作用により構造物は力のつりあい状態で安定します。「はり」構造の場合のつりあい状態について解説します。 (1)「はり」のつりあい 「はり」に加えられるいろいろな荷重に応じてはりの支点に反力が生じます。この荷重と...
ピックアンドプレイス用部品図-3（設計のイメージトレーニング-21）
P&P機構部の部品図のチャックブラケット（アーム）について解説します。 ・ＸＹテーブルに組み付けられる長いアーム（【図1】参照）は、軽量化のために2枚のプレートで梁構造に組付け剛性を高くしています。 ・2枚のプレートは溶接で接合させています...
炭素鋼の焼き入れ方法
炭素鋼の焼き入れをする方法には何種類かあり、部品の用途や機能によって選択されています。 （1） 通常の焼き入れ 加熱された炭素鋼を水や油で急冷する方法で、最も一般的に行われている方法です。 （2） 恒温焼き入れ ソルトバスを用いて、加熱され...
炭素鋼の焼き戻し
焼き入れされた炭素鋼は、マルテンサイトとなって、非常に硬度が高い状態になっていますが、もろい状態にもなっています。また、焼き入れ時にマルテンサイトに変化できない状態で残っている微量の残留オーステナイトもランダムに残っている状態にあります。 ...
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炭素鋼の焼き入れ（もっと詳しく）
炭素鋼の焼き入れとは、加熱してオーステナイトとし、それを急冷却してマルテンサイトを得る操作のことであるということを先回学習しました。 マルテンサイトを得るためには冷却速度が大事だということも知りました。 では、実際の金型部品を焼き入れする場...
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炭素鋼の焼き入れ
炭素鋼のオーステナイト状態から急冷却をした場合にはどのような変化が起こるのでしょうか？その変化は、冷却の速度によって変わってきます。急冷却するときの速度のことを冷却速度と言います。冷却速度は、冷却する液体の温度や熱伝導率によって変わります。...
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炭素鋼の成分と組織
市販されている炭素鋼の主要成分は、鉄（Fe）と炭素（C）ですが、鉄鉱石からの精錬の過程で不純物として硫黄（S）0.03％程度、リン（P）0.01％、珪素（Si）0.05％含んでいるのが一般的です。 炭素鋼は、炭素含有量によってその組織が変化...
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炭素鋼の性質
プラスチック成形金型やプレス金型に用いられている金属の大半は、炭素鋼とその合金です。炭素鋼のことを正確に理解しておかないと、これから金型設計をしようとする若い技術者の皆さんは、将来問題点にぶつかった場合に困ってしまうでしょう。ということで、...
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電解研削-3（電解エッチング）
(5)電解研削の電極砥石 電解研削における電極砥石は、基本的には、絶縁性の砥粒を導電性の結合材で固めた構造をもっています。 この場合の砥粒としては、超硬合金またはHRC65以上の硬さをもつ鋼材に対しては、ダイヤモンドが一般に用いられます。そ...
電解研削-1（電解エッチング）
(1)電解研削の原理 電解加工は、金属表面の所要部分から材料を除去するのに、電解エッチング作用を利用したものでありますが、電解研削は、この電解エッチング作用にさらに、機械的な研削作用を加えたものです。 一般に金属表面から金属を電気化学的に溶...
ストレッチャストレイン
軟鋼板を絞った時に、側壁に薄いリング状の縞模様が発生する不具合現象が「ストレッチャストレイン」であることがあります。 ストレッチャストレインは【図1】に示す「荷重－伸び線図」で、荷重をかけなくとも伸びてしまう「降伏点伸び」によって起こる現象...
材料の熱伝導率
熱可塑性プラスチックの射出成形は、熱力学的に考えますと、高温で溶融した樹脂を溶解した樹脂温度よりも低温の金型内へ射出注入して熱エネルギーを取り除いて固化させるプロセスをたどります。ということは、溶融した樹脂の熱エネルギーを取り除くプロセス如...
モールドベース
モールドベースは、プラスチック射出成形金型のキャビティ部分を格納する部品の総称で、金型を射出成形機へ直接取り付ける役割もします。 モールドベースは、プラスチック射出成形金型の外周部を構成する部品群で、主に下記の部品から構成されています。 （...
金属材料の疲れ限度の目安
金属材料は、引張応力や曲げ応力を繰り返して受けることによって、ある繰り返し回数付近で疲労破壊を起こすことが知られています。 プラスチック射出成形金型のキャビティや金型部品もその例外ではなく、応力の繰り返しの累積によって疲労破壊に至る可能性を...
ねじ用材料（ねじ-10）
ねじ用材料には金属と非金属（セラミックス、プラスチックスなど）がありますが、ここでは金属を取り上げます。ねじ用金属材料は下記のように分類できます。 （1）鉄鋼材料系 ・ 鉄鋼材料は組成と熱処理の選択により、安価で広範囲の特質の素材が選べます...
延性材料とぜい性材料
プラスチック射出成形金型部品に使用される金属材料は、特殊鋼が大半を占めていますが、鋳鉄、銅合金、アルミニウム合金、超硬合金なども使用されています。 これらの金属材料は、引張強度や曲げ強度、かたさなどの特性がありますが、金型部品の破壊を考える...
ガス浸炭処理
現在の浸炭法の主流は、ガス浸炭法です。 前回 の【表1】で述べたように、ガス浸炭法には各種の方法があります。 （1）変性ガス法 浸炭性の変性ガスは、プロパンC 3 H 8 やブタンC 4 H 10 と空気を混合させ、ニッケル触媒中でおよそ1...
浸炭・浸炭窒化処理
浸炭とは、炭素含有量の少ない鋼を浸炭剤中で加熱し、炭素を鋼の表面に拡散して炭素量を増加させることいいます。炭素は鋼を焼入れするのに不可欠の元素で、その含有量が多いほど高い焼入れ硬さが得られます。 浸炭処理した鋼を焼入れすると、浸炭層は硬化し...
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金型用特殊鋼JIS規格と各国規格の対比
プラスチック成形金型やプレス金型に使用される特殊鋼の規格は、世界で統一された規格はほとんど存在しておらず、実用的には各国の工業標準規格が採用されています。 ところが、実際の金型の製作や修理には、日本やアジア諸国、欧米などの地域を越えた形で金...
LCA（ローコストオートメーション）標準部品の図解使用解説：標準部品の選び方
ミスミのFAメカニカル標準部品カタログには、外観が似ているものがあります。しかし、それぞれ材料・表面処理・外形寸法精度・軸端形状仕様など設計仕様が異なっています（下表）。カタログから適切な選定をするためには、設計者は選定部品の必要機能を決め...
焼入れ処理と質量効果（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-15）
焼入れの質量効果（Mass Effect）と材料選定 質量効果とは、材料の質量差によって焼入れ硬さに変化が生じることです（【図1】参照）。内部と外部に熱処理効果に差が生じる現象でもあります。ある厚さを持つ構造材で強度を大きくしたい場合は、炭...
鉄系材料の加熱処理制御（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-10）
ここでは鉄系材料の性質制御の第2ステップ「鍛える」プロセスを概説します。 （1）「鍛える」プロセス 材料組成で材料の性質を制御した後に、鍛造や焼入れなどの工法で性能改善が可能です。 大雑把には、鍛錬と熱錬の2種類の「鍛える」プロセスがありま...
鉄系材料の組成と性質（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-9）
第153回で、鉄系材料は「生む」と「鍛える」の2段階のプロセスで材料性質を制御できると解説しました（【下図】参照）。この回では「生む」プロセスでの材料組成と材料性質の基本的な関係を解説します。 （1）炭素含有率と鉄系材料 鉄系材料は、おおざ...
鉄系材料の分類（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-8）
産業で使用される金属の90％以上が鉄系材料といえます。その理由は次の特徴が挙げられます。 1. 加工性に優れる・・・・被削性、プレス曲げ・鍛造加工性、溶接加工性など 2. 安価で品質の安定性が高い JIS規格では鉄系材料は次のように分類され...
金属材料と鉄（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-7）
LCA（ローコストオートメーション） に使用する構造材料のほとんどは金属材料です。それも鉄系材料が主体です。構造材料を除くと、アクチュエータ（電動モータ、エアーシリンダなど）、それらの制御機器や運動伝達要素（タイミングベルト、コンベア）など...
金属材料の材料記号LCA（ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-6）
ここでは、JIS鉄系材料を事例に、金属材料の記号の識別方法を解説します。 ■材料記号の識別方法の解説 （参考：手塚、米山著；設計者に必要な材料の基礎知識、日刊工業新聞社） JISの材料記号は材質、素材の形状・種類、用途、引張強さなどが解るよ...
LCA用構造材料の分類（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-5）
LCA（ローコストオートメーション） に使用する構造材料の全体概要を解説します。 （1）LCA用構造材料の分類 LCA用構造材料は次のように分類できます。 （2）LCA用構造材料の主な特性比較 上記（1）の分類から、代表的な材料特性の比較表...
金型主要部品の材質（2）（金型用鋼材のいろは その10）
【図1】および【図2】は鋳造一体構造の金型です。鋳造構造は大きな形状を1体で作れるので、鋼板で製作するのに比べ容易に作ることができます。 鋳物材質としては、少量生産で被加工材が薄板のときには、抜き、曲げ及び絞りのどの内容でも、ねずみ鋳鉄のF...
金型主要部品の材質（1）（金型用鋼材のいろは その9）
中、小形の金型の主要部品に使われる金型材質について説明します。 金型の構造にはいくつかの種類がありますが、よく使われている可動ストリッパ構造を例に説明します。【図1】に示した金型のプレート構成は、可動ストリッパ構造の最大構成を示しています。...
コンベヤブラケット構造（動きを持つ構造設計-34）
ワーク搬送コンベヤの場合は、コンベヤ上に搬送物を載せて移載させるため、コンベヤ裏面側に搬送物を支える構造が必要です。ここでは、コンベヤ高さに対する位置調整が簡単で、ローコストな搬送物支持部品（搬送ブラケット）を解説します。 （1）搬送ブラケ...
金型に使われる鋼材（焼き入れしない材料）（金型用鋼材のいろは その4）
金型を構成する材料で、主に構造を作る材料です。 （1）一般構造用圧延鋼材（SS材） 生材としては最も多く金型に使用されている材料です。多く使われている種類はSS400です。一般的にはSS材と呼ばれています。 SS400の数字は引張強さを表し...
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しぼ加工と鋼材
成形品の表面に人工的な凹凸模様やざらざらを設けるために「しぼ加工」は用いられます。 「しぼ加工」は、「梨地処理（なしぢ）」とか「エッチング処理」、「ブラスト処理」と同様にキャビティの表面に凹凸を彫り込みます。 しぼ加工や梨地処理、エッチング...
プラスチック成形金型用非鉄金属の特性
プラスチック成形金型用非鉄金属の特性について解説します。 プラスチック成形金型には、一般に炭素鋼や特殊鋼が使用されていますが、熱伝導効率や軽量化を目的として非鉄金属が使用されることもあります。 主要な金型用非鉄金属の特徴は以下の通りです。 ...
電気めっきの記号による表示方法 （JIS H 0404 (1988)より抜粋）
適用範囲 めっきの記号による表示方法 記号 電気めっきの記号による表示例 適用範囲 この規格は、電気めっき（自己触媒型の無電解めっきを含む）の記号による表示方法について規定する。 めっきの記号による表示方法 めっきの記号による表示方法は、以...
金型部品の経時変化
炭素鋼や合金工具鋼を使って熱処理をした金型部品が、金型を実際に射出成形でしばらく使用した後で、そりが生じていたり、変形したり、寸法が微妙にプラスしている現象に遭遇することがあります。 このように、時間が経過した後で寸法に狂いが出る現象の事を...
鉄鋼素材の電気めっき
（1）素材の加工履歴 鉄鋼は、あらゆる産業分野で使用されていますが、それらは次のような金属加工を経て製品になり、めっきされます。 1） プレス等による曲げ、切断、絞りや、切削、研削等の機械加工。 2） 鋳鉄や合金鉄などを溶解して鋳造したり、...
素材と電気めっき
素材の種類と電気めっきの難易度について説明しましょう。 【表】鉄鋼材料とめっきの難易度 種類 特徴 用途例 難易度 構 造 用 鋼 構造用炭素鋼 低炭素 あらゆる産業分野 ◎ 構造用合金鋼 中・低炭素 低炭素、低合金、焼入れ性を保証した鋼 ...