プレス加工とは　どんな特徴を持っているのか？どのような利用法があるのか？

この記事で分かること

プレス加工

　経済産業省は2025年3月28日、「2025年版 素形材産業ビジョン」を策定しました。​これは、鋳造や鍛造、金型などの素形材産業を取り巻く環境変化に対応し、日本の製造業の競争力を維持・強化することを目的としています。​

　今回は、素材材産業の中でのプレス加工についての記事になります。

プレス加工とは何か

　プレス加工は、 金型と呼ばれる専用の型に金属の板を挟み、強い圧力を加えて目的の形状に成形する加工法です。

プレス加工の特徴

• 大量生産 に適しています。一度金型を作れば、短時間で同じ形状の製品を大量に生産できます。
• 複雑な形状 の加工が可能です。絞り加工のように、深絞りのある立体的な形状も得意とします。
• 高い精度 が期待できます。精密な金型を使用することで、寸法精度の高い製品を作ることができます。
• 材料の歩留まり が比較的高いです。

プレス加工の主な方法

• せん断加工: 材料を断ち切る、穴をあける加工（打ち抜き、穴あけなど）
• 曲げ加工: 材料を曲げる加工（V曲げ、L曲げなど）
• 成形加工: 材料を目的の形状に変形させる加工（絞り、エンボスなど）

プレス加工は、 金型と呼ばれる専用の型に金属の板を挟み、強い圧力を加えて目的の形状に成形する方法で、一度金型を作れば、複雑な形状のものも大量に生産することができる点が特徴です。

プレスされる金属にはどんな種類があるのか

　プレス加工される金属は多岐にわたり、製品の用途や求められる特性、加工方法などによって様々な種類が使用されます。主な金属の種類としては以下のものがあります。

鉄鋼材料

• 普通鋼（軟鋼）:
  • SPC (冷間圧延鋼板): 加工性、絞り性に優れ、自動車のボディーパネル、家電製品の外板などに広く使われます。SPC材の中でも絞り性を重視したSPD、深絞り性に優れたSPCEなどがあります。
  • SPH (熱間圧延鋼板): SPCに比べて強度は高いですが、表面の美観や精度は劣ります。主に自動車の構造部材などに使用されます。
  • SAPH (熱間圧延鋼板): SPHよりもさらに強度を高めた鋼板で、トラックのフレームなどに用いられます。
  • SPFC (冷間圧延特殊鋼板): 高強度で、複雑な形状の加工にも適しています。
• 特殊鋼:
  • 合金鋼 (SC材、SCr材、SCM材など): 機械構造部品などに用いられ、強度や靭性などが向上しています。
  • 特殊用途鋼 (SUS材、SK材、SUJ材など):
    • SUS (ステンレス鋼): 耐食性に優れ、厨房機器、医療機器、建築材料などに使用されます。
    • SK (炭素工具鋼): 硬度が高く、刃物や工具などに用いられます。
    • SUJ (高炭素クロム軸受鋼): 耐摩耗性に優れ、ベアリングなどに使用されます。
  • 工具鋼 (SK、SKD、SKHなど): 金型や工具の材料として使用され、高い硬度や耐摩耗性、耐熱性などが求められます。

非鉄金属

• アルミニウムおよびアルミニウム合金 (A1000系、A5000系、A6000系など): 軽量で耐食性に優れ、自動車部品、航空機部品、建材、缶などに使用されます。
• 銅および銅合金 (C1100、C2600、C2801など): 電気伝導性や熱伝導性、耐食性に優れ、電気部品、配管、装飾品などに使用されます。真鍮（黄銅）は深絞り性に優れています。
• チタンおよびチタン合金: 軽量で高強度、耐食性に優れ、航空宇宙産業、医療分野などで使用されます。
• マグネシウムおよびマグネシウム合金: 非常に軽量で、モバイル機器や自動車部品などの軽量化に貢献します。

その他の金属

• 近年では、環境負荷低減の観点から、高張力鋼板（ハイテン）などの軽量化に貢献する材料も自動車部品などで注目されています。

プレス加工される金属は多岐にわたり、強度、耐食性、電気特性、熱伝導性、軽量性などの性能と加工性、コストなどから材料が選出されます。

プレス加工ではどんなものが製造されているのか

　プレス加工は、私たちの身の回りの様々な製品の製造に不可欠な技術です。以下に代表的な製造例を挙げます。

自動車関連

• 車体部品: ボディーパネル、ドア、ボンネット、フェンダー、ルーフ、フレームなど、自動車の骨格や外装を構成する多くの部品がプレス加工で製造されています。軽量化と高強度化のため、高張力鋼板なども用いられます。
• 機能部品: エンジン部品、ミッション部品、ブレーキ部品、サスペンション部品など、自動車の機能に関わる多くの金属部品がプレス加工によって成形されています。

家電製品

• 外装部品: 冷蔵庫、洗濯機、エアコン、電子レンジ、掃除機などの筐体（ケース）、ドア、パネルなどがプレス加工で作られています。デザイン性や強度、放熱性などが考慮されます。
• 内部部品: モーター部品、基板部品、フレーム、ヒートシンクなど、家電製品の内部で機能する多くの金属部品がプレス加工によって製造されています。

電子・精密機器

• 筐体・外装: パソコン、スマートフォン、デジタルカメラ、ゲーム機などの外装ケースやフレームなどがプレス加工で作られています。軽量化、薄型化、高精度化が求められます。
• 内部部品: コネクタ、端子、リードフレーム、シールドケース、板バネ、センサー部品など、電子機器や精密機器を構成する微細で精密な金属部品がプレス加工で大量生産されています。

日用品・雑貨

• 金属容器: 飲料缶、食品缶、化粧品容器、スプレー缶などがプレス加工で作られています。気密性や強度、デザイン性が重要です。
• 調理器具: 鍋、フライパン、スプーン、フォーク、ナイフなどの金属部分がプレス加工で成形されています。
• 文具・事務用品: ファイル、クリップ、ホッチキスの針、 металлические части степлеров и дыроколов などがプレス加工で作られています。
• 建材: 金属屋根材、壁材、雨樋、 металлические профили などがプレス加工で成形されます。

食品容器・包装材

• 金属トレー・容器: 食品のトレーや容器、弁当箱などがプレス加工で作られます。衛生性や耐久性が求められます。
• アルミ箔容器: アルミ箔をプレス成形した容器も食品包装などに利用されます。

その他

• 硬貨: 金属の板材を打ち抜き、模様を転写するのもプレス加工の一種です。
• 航空機・鉄道車両部品: 一部の外装部品や内装部品、構造部品にプレス加工が用いられます。軽量化と高強度が求められるため、特殊な金属材料が使用されることもあります。
• 医療機器部品: 手術器具や医療用具の金属部品の一部がプレス加工で作られています。

このように、プレス加工は非常に幅広い分野で活用されており、私たちの生活に欠かせない多くの製品が生み出されています。

プレス加工は、私たちの身の回りの様々な製品の製造に不可欠な技術です。

プレス加工できない金属はどんなものか

　金属の種類によっては、その特性からプレス加工が困難であったり、特殊な条件が必要となる場合があります。

プレス加工が難しい、または特別な注意が必要な金属の例

• 硬度が高い金属:
  • 高硬度鋼、工具鋼の一部: 硬すぎる金属は、常温でのプレス加工時に割れや亀裂が生じやすく、金型への負担も大きくなります。熱間プレスなどの特殊な方法が必要になる場合があります。
  • 超硬合金、セラミックス: これらの材料は非常に硬く、脆いため、一般的なプレス加工には適していません。粉末冶金などの別の成形方法が用いられることが多いです。
• 脆い金属:
  • 一部の鋳鉄: 衝撃に弱く、プレス時の圧力で破損する可能性があります。
  • 特定の結晶構造を持つ金属: 特定の方向に割れやすい性質を持つ金属は、プレス加工の際に制御が難しくなります。
• 加工硬化が著しい金属:
  • 一部のステンレス鋼、高ニッケル合金: 加工が進むにつれて硬化しやすく、変形抵抗が増大するため、深絞りなどの複雑な加工が困難になることがあります。工程間に焼鈍（アニール）などの熱処理を挟む必要があります。
• 展延性の低い金属:
  • 一部のマグネシウム合金: ある程度の成形は可能ですが、急激な変形には弱く、割れやすい傾向があります。
  • チタンおよびチタン合金: 高強度で軽量ですが、一般的に冷間での加工性はあまり良くありません。熱間プレスが用いられることがあります。また、スプリングバック（プレス後の変形）が大きい傾向があります。
• 異方性の強い金属:
  • 圧延方向によって機械的性質が大きく異なる金属は、プレス加工時に予測と異なる変形を起こすことがあります。

素材以外の考慮事項

• 板厚: 極端に厚い板材や薄すぎる箔材は、プレス加工の難易度を高めます。
• 形状: 複雑すぎる形状や急激な曲げ、深い絞りなどは、材料によっては割れやシワの原因となり、加工が困難になることがあります。
• 加工条件: プレス速度、圧力、金型の形状や材質、潤滑方法などを適切に管理することで、通常はプレス加工が難しいとされる金属でも、ある程度の成形が可能になる場合があります。

金属の種類によってプレス加工の適性は異なり、材料の特性を理解した上で適切な加工方法や条件を選択することが重要です。