図面指定ファスナーの製造工程

冷間圧造

圧造機は線材から素材を切り出し、常温で一連のダイスに押し込みます。2段打ちの圧造機は単純な頭部を作ります。多ステーションの圧造機は、素材を4から6のステーションに送り、1サイクルで、軸部の押し出しによる縮径、フランジのアプセット、リセスのパンチ加工までを行えます。

限界は、素材が座屈せずに頭部へ集められる金属の量です。線材径の約2.5倍までの頭部は、数回の打撃で成形できます。それより大きい頭部には、ステーションの追加、温間成形、熱間鍛造が必要です。その代わりに得られるのは速度です。圧造機は1個を1秒未満で作り、廃棄もほとんど出ないため、量産時の単価はどの製造ルートより低くなります。

費用がかかるのは金型です。ダイスとパンチは品番ごとに製作し、数週間かかります。冷間圧造、切削、熱間鍛造の違いでは各ルートを費用面で比較し、金型費用とブランクのサイズでは、ダイス代を左右する要素を解説しています。

頭付き部品の設計上の注意

• 頭下R接合部が許す最大のRを指定してください。鋭い角は応力集中の原因になり、ダイスも摩耗します。
• 頭部の高さ標準の頭部高さは、少ない打撃数で成形できます。薄くて幅の広い頭部には、ステーションの追加が必要です。
• リセスの深さ低い頭部に深いリセスを作ると肉厚が不足し、圧造時や締付け時に割れることがあります。
• 公差頭付き部品の径は、通常は数百分の1ミリメートルを保てます。それより厳しいはめあいは、研削か旋削の工程に回します。

CNC旋盤加工とスイス型自動旋盤

数量が少ない、頭部が大きすぎて成形できない、冷間圧造に向かない材料、圧造機より厳しい径の公差が必要、といった場合は、棒材から削り出します。旋削したファスナーの多くも、旋盤のアタッチメントか別の転造盤でねじを転造するため、疲労強度の利点を維持できます。

スイス型自動旋盤は、小径と細長い部品を扱います。M6未満の極小ねじ、ピン、段付きねじがその例です。汎用旋盤は、棒材の加工能力の範囲で、より大きいスタッドやボルトを扱います。チタン、ニッケル合金、大径品は、通常は削り出しです。

熱処理

強度区分8.8、10.9、12.9の鋼製ボルトは、ISO 898-1がその区分に定める強度と硬さを得るため、焼入れと焼戻しを行います。炉内雰囲気を管理しなければなりません。脱炭した表層は芯部より柔らかく、ねじ部を弱くするためです。ISO 898-1は、その層の深さに上限を定めています。

タッピンねじとドリルねじは、代わりに浸炭などの表面硬化を行い、硬い表層と粘りのある芯部を作ります。ステンレスのA2とA4のボルトは、まったく焼入れしません。強度区分70と80の強度は、冷間加工で得られます。焼入れ、焼戻し、脱炭では、依頼すべき検査を解説しています。

表面処理は最後に行う

めっきは熱処理の後に行い、ねじの寸法を変えます。ISO 4042の電気亜鉛めっき、ISO 10683のジンクフレーク、ISO 10684の溶融亜鉛めっきは、それぞれ膜厚が異なるため、ねじの許容差は転造の後ではなく、転造の前に計画する必要があります。

高強度の部品では、めっきの選択が水素脆化のリスクも左右します。ボルトの水素脆化では、ベーキングが必要な場合を解説しています。強度区分に関する判断は、材質のページにあります。

マッチングでの活用方法

まず、図面から製造ルートを読み取ります。頭付きと転造、切削と転造、切削のみ、熱間鍛造のいずれかです。次に、サイズ、強度区分、二次工程を確認し、そのルートを御社の数量で運用している最大3社のメーカーに、見積依頼をお渡しします。24営業時間以内にご連絡します。