FCとFCDはどのように違うか

鋳鉄の代表的な材質といえばFCとFCDですね。名前は似ていますが、材料特性や使い方は少しずつ異なるので、今回はそれぞれの違いについて説明したいと思います。

FCはねずみ鋳鉄、FCDはダクタイル鋳鉄

FC200やFC250といった素材はねずみ鋳鉄と呼ばれ、鋳造ではないS45Cなどの炭素鋼と比べると粘り気がなく脆いというのが特徴です。
FCDで始まる素材はダクタイル鋳鉄と呼ばれ、FC材に比べて耐摩耗性や機械的強度が高くなっています。特にFCD600以上になると硬度もかなり高くなります。
>>鋳鉄(FC・FCD)特有の加工や見積の難しさについて知るにはこちら
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切削性は大きくは変わらない

一般的に流通しているFC材とFCD材では、それほど切削性に大きな差はありません。強いて言えばFC材の方が若干削りやすいようです。ただし、上にも書いたようにFCDは600番台を超える辺りからかなり硬くなってきます。FCD700ともなると非常に硬く削りにくくなるので、番号の大きい素材を検討する場合は加工コストにも注意した方が良いでしょう。
>>SS400の特徴や使い方を知るにはこちら
>>ステンレスの特徴や使い方を知るにはこちら
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流通していない素材に注意する

FC材もFCD材も、どちらにも共通することですが、一般的にほとんど流通していない鋼種があります。FC材の場合はFC200やFC250は良くありますが、FC300はあまり流通していないようです。FCDの場合はFCD450、FCD500はよくありますが、FCD600以上になると特注となってしまうことが多いようです。特注となると、最低何トン生産しないといけないというような取引になってしまい、材料代だけで非常に高額になります。一般に流通していない鋼種での生産を考える場合は、試作の前の段階から材料の費用をよく検討しておく必要があるでしょう。
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SUS304とSUS303はどのように使い分けるか

ステンレスの代表的な鋼種であるSUS304とSUS303。どちらかというとSUS304の方が一般的に知られていますが、これら二つの素材にはどのような違いがあり、どのように使い分ければ良いのでしょうか。価格や、様々な加工の適性、具体的な使い方について説明します。
SUS304とSUS303以外の材料についても特徴や使い方を知りたい方は3分でわかるステンレス加工の材料選択。覚えるのは4種類だけ!もご覧ください。

SUS304とSUS303はオーステナイト系ステンレス

SUS304とSUS303はどちらもオーステナイト系ステンレスと言い、ニッケルを含んだ耐食性の高い材料です。どちらも基本的に磁性はなく、磁石には付きません。ただし、材料を製造する際や、加工する際に大きな力がかかり、結晶構造が変化した場合はわずかに磁石に反応することがあります。

SUS304は一般的な材料として非常に多く流通していて、簡単に入手できます。ホームセンターなどで切り売りされているステンレスの丸棒はほとんどの場合SUS304です。

一方SUS304に硫黄やリンを添加して削りやすくしたものがSUS303ですが、こちらはSUS304ほどは流通していません。入手する場合はモノタロウやミスミといった工具や治具、機械の通販サイトで入手するか、専門的な材料業者に問い合わせる必要があります。

>>SUS304とSUS316の使い分け方を知るにはこちら
>>SUS304・SUS303について問い合わせる

材料費ではSUS303のほうが若干高い

材料費で考えると、硫黄やリンが添加されているSUS303の方が、1~2割程度高くなります。
切削加工が必要ない場合は、耐食性も高いSUS304を選択しましょう。

SUS304は耐食性、溶接性に優れているが、切削性はあまり良くない

SUS304は耐食性に優れているため、常に水に触れるところなど、腐食(錆び)が問題になる環境で使用される材料としてまず候補に上がります。また、溶接も比較的しやすく、鉄とそれほど遜色なく溶接することができます。

ただし、鉄と比べると粘り気があり、削った面が硬くなる加工硬化という現象を起こすため、切削にはあまり向いていません。したがって、切削する際のコストは、形状にもよりますが鉄の1.5倍から2倍ぐらいになります。

>>SS400の特徴や使い方を知るにはこちら
>>アルミの材料の特徴についても知る

SUS303は耐食性に劣り、溶接には向かないが、切削性は良好

一方SUS303は、耐食性に劣り、溶接には向きませんが、切削性に優れています。鉄の代表的な材料であるSS400やS45C(S50C)といった材料と同じような条件で削ることができるので、加工費を押さえられます。

特に、深い穴や溝、ネジ、ポケットなど切削しにくい部分が多くあるような加工品の場合は、SUS303の使用をおすすめします。材料代はSUS303の方が1、2割高い場合が多いですが、削りやすさは全く違うので切削加工の場合はまずSUS303が使えないか検討しても良いでしょう。

SUS303は溶接には向きません。削りやすくする成分として含まれている硫黄が割れなどの溶接不良の原因となるためです。溶接したい場合は材料をSUS304等に変更する、ネジなどで取り付けられる形状に設計変更するといった対応をするのが良いでしょう。

>>SUS304・SUS303について問い合わせる

水分に触れる環境での使い分け方

SUS303は、ステンレスではあるものの常時水に触れるような環境での使用はあまり勧められません。
屋内で湿度がそれほど高くない場合や、屋外でも短期間で濡れてもすぐ乾くような環境であればそれほど大きな問題にはならないでしょう。

しかし、常時水に浸かっているような環境だと1年程度で腐食が発生することもあるようです。
中長期間水に晒されるような環境の場合はSUS304を選択した方が無難でしょう。

また、ステンレスは塩分に対して腐食しやすい性質を持つので、海中や海に近いところではより耐食性の高いSUS316等を検討する必要があります。

>>SUS304とSUS316の使い分け方を見る

SUS303は焼き付きに強い

あまり知られていない特徴ですが、SUS304は焼き付きしやすい素材です。焼き付きとは、金属同士が摩擦したときに、表面が密着して取れなくなってしまうことです。
SUS303は焼き付きが起こりにくい特性を持っているので、金属同士が摩擦するような面にはSUS303が向いています。

用途に合わせて材料を選択することが大切

よく似た性質を持つSUS304とSUS303ですが、使い方や加工の仕方によって向き不向き、できあがりの際のコストが大幅に変わります。加工コストが合わない、部品がすぐに腐食するなどの問題がある場合は、ぜひ素材から検討してみてください。

>>SUS304・SUS303について問い合わせる

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プラスチック(樹脂)はどんな時に使うか、金属との比較で考える②

前回は金属材料との比較で、プラスチックの基本的な性質について解説しました。今回はもう少し具体的に、どのような場面でプラスチックの使用を検討したら良いか説明したいと思います。

1.とにかく軽くしたい
プラスチックは金属と比べて基本的にかなり軽いです。製品や治工具全体が重く人が運ぶ場合など、とにかく軽くしたい場合は強度が必要ないところでプラスチックに変えられないか検討してみると良いでしょう。特に、鉄やステンレスから変更することができれば重量を1/5以下にできます。

2.製品を傷つけたくない
金属は硬いため、こすったりぶつけたりすると簡単に傷がついてしまいます。製品を傷つけたくない場合は、製品や治具が当たる面をプラスチックにすることによって傷が付くことを避けられます。位置決めに使う高精度が必要な穴、表面粗さが重要になる面、美観が求められる外周などが当たる部分には、可能ならプラスチックを使った方が良いでしょう。

3.すべりを良くしたい
エンジニアリングプラスチックと呼ばれるものには摩擦係数の小さなものが多く、金属との滑りを良くしたい部品などに使われる場合も多いです。特にPOM(ポリアセタール・ジュラコン)は自己潤滑性材料と呼ばれるように摩擦係数が小さく、滑りや滑らかな摺動が必要なところに適しています。

上記の項目に当てはまるものがある場合は、現在金属で作っている部品の変更を検討したり、そもそもの設計からプラスチックの素材を検討しても良いのではないでしょうあk。

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バイクホイール追加工

バイクホイール追加工

ADC3/アルミホイール

試作

塗装まで終わっているバイクのホイールの縁に、等間隔に丸い模様を付ける加工を施しました。
傾斜している面に新円の掘り込みを付ける必要があったため、段取りや工具の工夫が必要でした。

実績・事例

素材 アルミ
サイズ φ450×190
精度 一般公差
加工機械 マシニングセンタ

ポイント

写真にある、白い丸い模様の部分を加工しました。すでに塗装がされているため、固定のための段取りを工夫する必要がありました。
傾斜している面をボールエンドミルという工具で加工しました。完成品で失敗できないため緊張しましたが、無事にきれいな模様を付けることができました。

バリオフォーカス対応マイクロスコープレンズカバー

バリオフォーカス対応マイクロスコープレンズカバー

A6063/マイクロスコープレンズカバー

量産

カールツァイス社のマイクロスコープ、pico 等に取り付け可能なオプションのレンズ、バリオフォーカスに対応したマイクロスコープレンズカバーです。
角度調整用のネジが付いており、好きな位置に取り付け可能です。

実績・事例

素材 アルミ
サイズ φ70×36
精度 ±0.05
加工機械 旋盤、マシニングセンタ

ポイント

バリオフォーカスの先端にあるメネジに、レンズカバーのオネジを差し込んで使用します。
フィルターは簡単に脱着でき、いつでも洗浄することができます。

アルミ薄板加工用治具

アルミ薄板加工用治具

S50C/薄板機械加工用治具

設計

アルミの約5㎜の薄板をマシニングセンタで加工できるようにした治具です。工具が当たらないように低い位置に固定用の爪を取り付けています。

実績・事例

素材 S50C
サイズ 225×180×65
精度 組み立て時平行度±0.01
加工機械 マシニングセンタ

ポイント

手前に写っている3個の爪で薄い板状のワーク(加工物)が固定できるようになっています。
底面に溝を切ることで加工後にエアーを吹き付けワークを取り出しやすくしています。

プラスチック(樹脂)はどんな時に使うか、金属との比較で考える①

金属材料と比較して治具・工具・装置をはじめとしたさまざまな工業製品で使用されるのがプラスチック(樹脂)です。今回は、プラスチックを使うことのメリット・デメリットを検討しながら、どのような基準で使い分けをすれば良いのか考えていきたいと思います。
最初に、プラスチックといっても非常に多様な種類がありますが、金属と比較したときのごく基本的な特性について述べたいと思います。

比重は軽い
ほとんどのプラスチックの比重が1から2の間に収まっており、総じて金属より軽いです。例えば、治工具などで使う代表的なエンジニアリングプラスチックであるPOM(ポリアセタール、ジュラコン)で約1.4です。
アルミの比重は2.7、鉄の比重が7.8程度なので、アルミの半分程度、鉄と比べると5分の1以下の重さになります。

機械的強度は金属よりも低い
プラスチックは金属より柔らかく、変形しやすいイメージがあるかと思います。そのイメージ通り全般的に硬度や引っ張り強さなど機械的強度は金属よりも低いです。軽いものを扱う場合や荷重がほとんどかからない場合はそれほど問題になりませんが、強度を求められる部分で使用する場合は素材や形状をしっかりと検討する必要があります。

様々な成形加工ができる
射出成型、押出成形、ブロー成型など、金属よりも成形できる応用の幅が広く、自由な成形が可能です。したがって、特に量産の際に価格的な優位性を持たせることができます。

素材の価格は意外と高い
これは少し特殊なケースですが、試作などで無垢やブロックの材料から削り出す場合、思ったより材料代が高くなることが多いです。加工内容によっては、鉄の材料を使った場合の材料費と加工費が、樹脂ブロックの材料費に収まってしまったというようなケースもあります。

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