塑性加工とは何か？他の加工方法との違いを徹底解説

「塑性加工について知りたいけれど、どこから手をつければいいのかわからない…」そんな悩みを抱えている方はいませんか？あなたの疑問にお応えするため、この記事では「塑性加工の完全ガイド」をお届けします。

このガイドは、次のような方に最適です。

• 塑性加工とは一体何なのかを知りたい。
• 他の加工方法とどのように異なるのかを理解したい。
• 塑性加工の基本的な考え方や実践方法について詳しく学びたい。

製造業において、塑性加工は非常に重要な技術の一つです。他の加工方法と比較しても、独自のメリットがあります。例えば、塑性加工は材料の特性を最大限に引き出すことができ、より強靭で軽量な部品を生み出すことが可能です。

この記事では、塑性加工の基本的な概念から、他の加工方法との違い、さらには具体的な応用例まで詳しく解説していきます。塑性加工について学び、あなたの知識を深める手助けをさせていただきますので、ぜひ最後までお付き合いください。

1. 塑性加工とは 他の加工 違い

1-1. 塑性加工の基本的な概念と定義

• 塑性加工とは、材料に一定以上の力を加えて永久的な変形を与え、目的の形状に成形する加工法です。
• 一度変形した形状は加工後も保持される点が特徴で、主に金属に対して行われます。
• 代表的な塑性加工には、プレス加工、鍛造、押出し、引抜きなどがあります。

切削加工のように材料を削り取るのではなく、体積を保持したまま形を変えるのが塑性加工の本質です。

1-2. 塑性加工のメリットとデメリット

【メリット】

• 材料の無駄が少なく、歩留まりが高い。
• 加工後の強度が高くなることが多い（加工硬化や繊維構造の影響）。
• 大量生産に向いており、製品の寸法精度も高い。

【デメリット】

• 高精度品では金型コストが高くなる。
• 加工には大きな圧力が必要で、大型設備が必要になることもある。
• 材料によっては割れやすいなどの制約がある。

塑性加工は、量産性や強度向上に強みがある一方、初期投資と素材適性に注意が必要です。

2. 塑性加工とは 他の加工 違いにおける技術

2-1. プレス加工の特徴と利点

• プレス加工は、金型を使って板材に圧力をかけて打ち抜きや曲げ、絞りなどを行う加工方法です。
• 製品ごとに専用の金型を使うため、同一形状を高速・高精度に量産できます。
• 自動化との相性がよく、コスト効率の高い加工方法です。

プレス加工は、精密な形状の大量生産において極めて効率的です。

2-2. 冷間鍛造の特徴と利点

• 冷間鍛造は、常温または常温近くで金属に圧力を加えて成形する加工方法です。
• 材料の強度を高めつつ、非常に高い寸法精度と表面仕上げを実現できます。
• 切削加工と比べて材料ロスが少なく、機械的性質が向上するという利点があります。

冷間鍛造は、強度・精度・省資源性の面で優れており、部品製造に広く利用されています。

2-3. プレス加工と冷間鍛造の違い

• プレス加工は「板材」に対しての成形が基本で、打ち抜きや曲げなどの表面方向の加工が主体です。
• 冷間鍛造は「棒材」や「ブロック材」に対しての成形で、体積を保持しつつ形状を変える三次元的な成形が可能です。
• プレスは高速量産向き、冷間鍛造は高強度・高精度部品向きです。

両者は成形のアプローチや用途が異なり、目的に応じた使い分けが重要です。

3. 様々な塑性加工技術の種類とその特徴

3-1. 引抜き加工

• 引抜き加工は、金属材料をダイス（絞り型）に通して断面を小さくし、長さを延ばす加工方法です。
• 主に棒材や管材、線材の直径や厚みを整える目的で使用されます。
• 高い寸法精度と良好な表面仕上げが得られるのが特徴です。

引抜き加工は、精密な形状の線材・棒材・パイプ材を量産するのに適しています。

3-2. 圧延加工

• 圧延加工は、金属材料を2本以上のロールで挟んで回転させながら圧縮し、薄く延ばす加工法です。
• 熱間圧延（高温で加工）と冷間圧延（常温で加工）に分けられます。
• 板材や帯鋼などの大量生産に使用され、素材の平坦性や均一性に優れています。

圧延加工は、金属板の大量生産において不可欠な基礎技術です。

3-3. 鍛造加工

• 鍛造加工は、ハンマーやプレスで叩いて金属の形を変える加工で、強度の高い製品が得られます。
• 熱間鍛造（加熱して加工）と冷間鍛造（常温で加工）があります。
• 自動車部品、航空機部品、工具など、高強度を要求される部品に用いられます。

鍛造は、結晶構造を変化させて機械的強度を高められる点で他加工より優れています。

4. 金属加工全般についての知識

4-1. 金属加工の基本的なプロセス

• 金属加工は、大きく「除去加工（切削・研削）」「接合加工（溶接・ろう付け）」「変形加工（塑性加工）」に分類されます。
• 加工プロセスは、材料調達 → 加工設計 → 加工（塑性/切削/溶接など）→ 仕上げ・検査という流れになります。
• 製品の用途や必要な精度、コスト、数量により加工方法が選定されます。

金属加工のプロセスは目的に応じて多様に組み合わせられ、製造の根幹をなす技術です。

4-2. 他の加工方法との比較

• 塑性加工：材料を変形させて形状を作るため、材料ロスが少なく、強度に優れる。
• 切削加工：形状自由度が高く、少量生産や高精度品に適しているが、材料ロスが多い。
• 鋳造加工：複雑形状や大型部品に適し、コスト効率が高いが、強度や寸法精度に課題がある。

各加工方法には得意・不得意があり、製品の目的に応じた最適な加工方法を選定することが重要です。

まとめ

塑性加工は、材料を塑性変形させて形状を変える加工方法で、主に金属に用いられます。切削加工や鋳造と異なり、材料を削り取らずに形を作るため、無駄が少なく、強度が向上する特徴があります。一般的な例としては、鍛造や押出しがあり、効率的な生産が可能です。塑性加工の利点は、材料の特性を活かしつつ、複雑な形状を実現できる点にあります。