製缶加工とは
製缶加工とは、金属板や、パイプ材などを切断し、溶接加工などの各種加工を行って立体的な製品を作る加工です。
所謂缶容器や、工業用タンクや配管、熱交換器、圧力容器などの容器製品を製造する他に、フレームなどの部品を製造するために用いられます。金属板だけでなく、形鋼やパイプアングル材を使用する点が、板金加工とは大きく異なります。また、重工業の産業分野が中心であり、板金加工よりも厚い金属板が用いられる場合が多いです。日用品から構造材、産業用製品まで、様々なものが製缶加工で製造されています。
製缶加工の使用用途
製缶加工は、所謂缶容器のほか、大きなタンクや装置から大型の機械のカバーや、構造物の骨組みなどの製造など、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。重工業の産業分野が中心として、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
- 大型産業機械のカバー、ベース、フレーム、架台
- クレーンや船の部品
- スプレーや缶詰めの容器
製缶加工の原理
1. 概要
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る加工です。
厚い材料を用いることが多いため、強度を高めることができることがメリットの一つです。一方で高い技術が必要であり、自動化が難しいため大量生産には向きません。
2. 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が使用されます。
- 鉄：強度と硬度が高い。他の金属元素を付加したり、熱処理したりすることで、強度や硬度を調整することが可能。粘性があるため、圧延や鍛造などの加工性が高い。
- ステンレス：鉄を50%として、クロムや炭素を含む素材。錆びにくく、強度・耐久性・耐熱性・加工性が高い。
- 炭素鋼：鉄に炭素を加えた合金。熱処理により性質を変化させることが可能。製造コストが安い。
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。
3. 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
製缶加工の種類
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。折り曲げや型曲げ、送り曲げ、ロール曲げなどの様々な曲げ加工があります。
3. 溶接
溶接は、接合のために行われます。アルゴン溶接やアーク溶接を用いるのが一般的です。アーク溶接には特に、MIG溶接やTIG溶接などの種類があります。
MIG溶接とは、シールドガスに不活性ガスのみを使用し、溶液中に送り込んだ金属の電極棒を溶融させて溶接する方法です。TIG溶接は、電極棒にタングステンを使用する溶接です。不活性ガスを噴出する事で大気中の酸素を遮断しつつ、別の溶加材を加える事で溶接を行います。
4. 組み立て
組み立ては、ハンドツールなどの機械もしくは手作業で組立てます。機械かできない部分も多く、高度な技術が必要です。組み立ての際に、溶接跡や機械加工の跡の処理も行います。
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この段階で表面処理などを施します。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。