監修:株式会社栄光工業
製缶加工とは
製缶加工とは、金属材料を塑性加工し、箱や缶のような立体的な形を作る加工サービスです。
鉄 (鋼材) や、ステンレス、アルミなどの金属板や、パイプ、アングル材などの形鋼を切断し、曲げ加工や溶接加工などの各種加工を行って三次元構造物を作ります。製缶は、製函もしくは製罐と表記する場合もあり、金属材料で、函 (はこ) や缶 (かん) の形状を作ることを意味します。
一般的によく知られる形状の缶だけでなく、石油タンク、化学薬品タンクやダクト、圧力・真空容器などの製品を製造する他に、架台やフレーム、筐体などを製造するために用いられます。
板金加工と比較すると、板金加工は、薄い板材を用いて、小部品やカバーなど比較的薄い製品を製造することが多いですが、製缶加工は厚い材料を用いて、大きなもの、頑丈なものを加工することが多いです。建築物や橋などの構造物の骨組みや、産業用製品まで、様々なものが製造できるという特徴があります。
製缶加工の使用用途
一般的に知られる缶の容器のみならず、大きなタンクや工業機械の部材、建築鉄骨の製造など、様々な産業製品を製造することに利用されています。
化学工業や食品工業、建設業、自動車産業など幅広い産業分野にて利用されています。重工業の産業分野を中心として、厚い金属板を使用し、高い強度と耐久性を持つ製品を製造することが可能です。
製缶加工で作られる製品の例には主に下記のようなものがあります。
- 水槽、工業用タンク、圧力容器
- ダクト、配管、熱交換器
- 大型構造物の骨組み
- 建築構造物の骨組み
- 産業機械のベース、フレーム、架台
- クレーンや船の部品
- スプレーや缶詰の容器
製缶加工の原理
製缶加工は、板厚の厚い金属板を使用し、骨組みや容器などの立体的な加工物を作ります。
厚い材料を用いることで強度を高められることがメリットの一つです。一方で高い技術と複雑な加工プロセスが必要であり、自動化が難しいため大量生産には向きません。
1. 製缶加工で用いられる素材
製缶加工では、板金加工よりも比較的高い強度が求められる製品を作るケースが多いです。そのため下記のような強度の高い金属材料が使用されます。
- 鉄 (鋼材) ：鉄に一定量の炭素を混ぜた合金のこと。一般的に、炭素含有量が多くなるほど硬くなるが、同時に靭性 (粘り強さ) が低くなる。炭素含有量や、その他元素の含有量、熱処理の違いなどによって、様々な種類の鋼材がある。代表的な鋼材に、SS材、SPC材、SPH材などがあります。
- ステンレス：鉄にクロムまたはクロムとニッケルを加えた合金で、一般にはクロム含有量が11%以上のものを指します。記号はSUS (Steel Use Stainless) で「サス」「ステン」などと略称されることが多い。錆びにくいのが最大の特徴です。
一方、アルミや銅などの比較的強度の低い金属はあまり使用されません (アルミフレームは除く)。
2. 製缶加工の流れ
製缶加工は、大きく分けて下記のような工程で行われます。
- 図面作成
- 切断・溶断・抜き加工
- 穴あけ・曲げ加工
- 溶接
- 組み立て
- 検査・納品
製缶加工の特徴
製缶加工で行われる加工の種類には、切断、溶断、穴あけ、曲げ加工、溶接、機能付加処理、組み立てなどがあり、それぞれの工程において、製品によって適した加工が施されます。
1. 切断・溶断・抜き加工
切断・抜き加工では、レーザー加工機、シャーリングマシン、高速切断機、プレス加工機などが使用されます。
また、溶断が行われる場合もあります。溶断とは、ガスの燃焼やアークなどの熱を使い、金属を溶かしながら切断する部分を除去する方法です。特に、レーザーや抜き加工では対応できない場合で使用されます。
2. 曲げ加工
曲げ加工で主に使用されるのはプレスブレーキです。ダイと呼ばれる金属の型を使用し、ダイの上に金属板を設置してプレス機を作動させます。これにより、任意の形状に金属板を曲げ加工する事が可能です。
3. 溶接
製缶加工において、部品同士を強固に接合するために溶接は欠かせない工程です。溶接方法には下記のようなものがあります。溶接後には、熱によって生じた歪みを除去したり、寸法精度を確保するために機械加工を施す場合もあります。
- ガス溶接：酸素とアセチレンガスを混合して燃焼させ、その高温の炎で金属を溶かして接合する方法です。比較的シンプルな設備で作業できるため、薄板の溶接や補修などに適しています。
- アーク溶接：電極と母材との間にアークを発生させ、その熱で金属を溶かして接合する方法です。ガス溶接に比べて溶接速度が速く、深い溶け込みが得られるため、厚板の溶接に適しています。アーク溶接には、被覆アーク溶接やTIG (ティグ) 溶接、MIG (ミグ) 、MAG (マグ) 溶接など様々な種類があります。
4. 組み立て
製缶加工の組み立ては、切断、曲げ、溶接などの工程を経て作られた部品を、設計図に基づいて組み上げ、最終製品へと仕上げる重要な工程です。機械化できない部分も多く、高度な技術が必要で、手作業で行うことも多いです。
また、耐食性や耐熱性、導電性などの機能性付加が必要な場合は、溶接後に表面処理を施すことが多いです。例えば、屋外タンクであれば耐食性が必要であり、通過する内容物の気体や液体が高温になるようなダクトでは耐熱性が必要です。
本記事は製缶加工を行う株式会社栄光工業様に監修を頂きました。
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