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ステンレス加工

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ステンレスは鉄(スチール)にクロム、またはクロムとニッケルを混ぜた合金です。鉄の強度と、アルミの耐食性など各種素材の特性をあわせ持ち、耐熱性にも優れた合金素材です。屋外における耐候性にも優れており、湿気や水気に対しても鉄より耐久性があり、錆びにくいため、手すりや看板、モニュメントなどの造形物や、ボルトネジ、パネルやサッシなど多くの産業でも利用され幅広い用途に利用可能な素材です。

 

デメリットとしては鉄やアルミに比べて高価な素材であること、加工が難しいことなどが挙げられます。ステンレスは、耐食性・強度などを必須として求める場合に利用され、標準程度の強度や耐食性を求める場合は鉄、次にアルミなどが汎用的に使われています。

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目次
ステンレスの種類
フェライト系ステンレス
マルテンサイト系ステンレス
オーステナイト系ステンレス
オーステナイト・フェライト系ステンレス
ステンレスの加工方法
ステンレスの製品例
手摺・配管
台車・作業台
ブラケット・機械部品
家具
ステンレス加工の対応可能エリア

ステンレスの種類

ステンレスは、JIS鋼材規格で60種類以上が定められており、「フェライト系」「マルテンサイト系」「オーステナイト系」「オーステナイト・フェライト系」の4種類に大別されます。それぞれで特性が異なりますので、用途や使用環境に合わせてお選びください。

ステンレスの種類

フェライト系ステンレス

フェライト系ステンレスは、クロムの含有量が多い「クロム系ステンレス」に分類され、金属組織が「フェライト相」であるステンレス鋼です。フェライト相は、炭素をほとんど溶かすことができないため、炭素の含有量が少なく軟らかく変形しやすいのが特徴です、耐力や引張強さなどの強度は他の種類よりも劣りますが、加工性に優れており、熱処理によって硬化することがなく、焼なまし(軟質)状態で使用されます。また、ニッケルを含まないため、安価で手に入りやすい素材です。

代表的なフェライト系ステンレス・SUS430
クロム(Cr)を18%含有するSUS430は、水回りの製品に使用されることが多いステンレス鋼です。一般的な用途は、厨房用品、建築内装、自動車部品、ガス・電気器具部品などで、主に薄板および線の形で使用されています。加工性・耐食性に優れており、その一方で、常温以下の温度で脆くなる低温脆性や、400~550℃に加熱すると脆化する475℃脆性が難点です。

マルテンサイト系ステンレス

マルテンサイト系ステンレスは、フェライト系と同様に「クロム系ステンレス」に分類され、炭素の含有量も多いため、焼入れによる硬化も可能です。また耐熱性も良く、500℃程度までの高温度下でも強度があまり低下しません。マルテンサイト系のステンレスは、全ての材質が磁性を持つのも特徴です。

代表的なマルテンサイト系ステンレス・SUS403
クロム(Cr)の含有率が高く(13%程度)、ケイ素(Si)が少ないSUS403は、耐熱性・耐摩耗性に優れているのが特徴で、主に高い応力がかかるタービンブレード、ブレーキディスク、シャフト、ベアリングなどに使用されています。またニッケルを含むため、SUS430や後述するSUS410よりも耐食性に優れています。

代表的なマルテンサイト系ステンレス・SUS410
SUS410もクロム(Cr)の含有率が高いため、SUS403には劣りますが、耐食性があります。錆びにくい性質を生かして、身近なものでは、ナイフやフォークなどといった食器や、タッピングねじ、刃物、ポンプシャフトに多く利用されています。また被削性が高く、削って加工しやすいため汎用性が高い素材として用いられています。しかし、溶接の際に急冷してしまうと亀裂が発生したり、一般的な熱処理をするとクロムが炭化して脆くなってしまう場合もありますので、加工の際は注意が必要です。

オーステナイト系ステンレス

オーステナイト系ステンレスは、常温でオーステナイトを主要な組織とするステンレス鋼です。ステンレス素材の中で最も一般的で、身の回りのステンレス製品に最も多く使用されています。延性および靭性に優れ、深絞り、曲げ加工などの冷間加工性が良好で溶接性も優れています。さらにほかのステンレスに比べて耐食性にも優れ、低温、高温における性質も優秀です。これらの優れた性質によって、幅広い分野で使用されており、家庭用品、建築用、自動車部品、化学工業、食品工業、合成繊維工業など多岐に渡っています。

代表的なオーステナイト系ステンレス・SUS304

SUS304は、プレス加工・絞り加工・溶接加工がステンレスの中で最もしやすいことから、最も汎用的なステンレス素材とされています。SUS304で出来ている製品は、ビルの自動ドアやエレベーター、エスカレーターの銀枠や柱やドアの鏡面箇所、手すりといった身近なものから、LNGタンク・原子力設備などのプラント、ボルト・ナット・ワッシャーなどの工業製品まで様々であり、加工性に優れているため複雑な形状にも対応できます。モリブデン(Mo)が添加されているSUS316に比べると耐食性は劣りますが、クロム(Cr)を18%程度含んでいるため、錆にも強いステンレスです。

オーステナイト・フェライト系ステンレス

オーステナイト・フェライト系ステンレスは、金属組織がオーステナイトとフェライトの混合組織となるように、クロムとニッケルの含有量を調整したステンレス鋼で、「2相ステンレス鋼」とも呼ばれています。物理的性質はフェイト系とオーステナイト系のほぼ中間です。オーステナイト系の課題である粒界腐食や応力腐食割れが改善され、強度が高く、海水用復水器、熱交換器、排煙脱硫装置などの公害防止機器や各種化学プラント用装置に用いられています。

代表的なオーステナイト・フェライト系ステンレス・SUS329J1

耐孔食性に強いステンレス鋼であるため、孔食のリスクを軽減できます。その上強度も高く、この特性を生かして、工業用水や海水を扱うポンプシャフト・水門・排煙脱硫装置などに多く採用されています。またクロム(Cr)を多く含み(25%程度)、モリブデン(Mo)も含有していることから、不働態皮膜を形成しにくく錆びにくいといった特徴もあります。

ステンレスの加工方法

メタルGOではステンレスを使った各種加工品などオーダー製作を承っております。ステンレスを加工する際の主な方法としては、「溶接加工」「板金加工」「穴あけ加工」「研磨加工」などがあります。精密部品等の削り出し加工などを行なう場合は「マシニング加工」によって製作いたします。

 

溶接加工

溶接加工

熱や圧力を加えて2つ以上のステンレスを接合します。ステンレスを溶接する場合、一般的にはアーク溶接が主に利用され、アーク溶接にはさらに、TIG溶接、MIG溶接などの種類があります。溶接による接合は、接合部のすき間が少なく気密性・水密性が高いのが特徴です。

薄い板の場合であればTIG溶接、厚物の板であればMIG溶接など、溶接を行う材料などによって溶接方法を変える場合があります。

 

ステンレスは種類が多く熱が通りにくいため、鉄などに比べて溶接の難易度も高く、一般の個人の方が行うには非常に難しい作業となります。特に板厚が一定以上ある場合には、個人の方が持つ溶接機では完全な溶接は難しく、熟練の技能者との仕上がりの差は歴然となります。

 

またステンレスは、溶接時の温度によって硬化してしまったり、歪みが生じる場合もあり、一度変形してしまったりすると元に戻せない場合もあります。素材自体も高価ですので、製缶加工や一定の大きさがある場合には、大変な損害となってしまいますので注意が必要です。

 

板金加工

板金加工は、金属素材に曲げや切断、絞り・張出しなどの塑性変形を施す加工です。板金加工は「汎用金型」と呼ばれる基本形状を加工できる金型を使用して、一か所ずつ変形を行うため、現場での細かい変更にも柔軟に対応できます。金型製作の期間が不要で、少量多品種の生産に向いています。

板金加工においては、鉄加工と大きく変わりませんが、厚物によっては硬化・歪みが生じる場合があります。

 

穴あけ加工

穴あけ加工

穴あけ加工は、ドリルを回転させて金属材料に穴をあける工程です。ドリルで穴をあけた後、リーマで内径の精度を上げたり、タップを用いて、めねじの形状をつけたりすることで、さまざまな形状の穴あけが可能です。パイプなどの特殊な加工物にも対応でき、現場での設計変更・追加工も可能な点がメリットです。

ステンレスには、「粘りが強い」「熱伝導性が低い」「加工硬化性が高い」といった理由から、穴あけ加工が鉄よりも難しいとされ、ドリル・キリなども消耗して切れなくなってしまう場合があるため、一定のコツや技量、知識を求められます。

 

粘りとは、良く伸びてちぎれにくい性質で、粘りが強いとドリルで切削しようとしても穴があきづらく、ドリルにも負担がかかり早期消耗の原因となります。

 

また熱伝導率が低いので、加工物とドリルの間に発生した摩擦熱が逃げにくく、ドリルの先に熱が集中して真っ赤になり焼けてしまう場合があります。これも粘りと同じくドリルの摩耗の原因となり、無理に力を入れて穴あけを続けると、ドリルがすぐに使えなくなってしまいます。

 

加えて、ステンレスは加工硬化性が強く、力を与え続けるとその部分が硬くなる性質があります。穴あけの場合には、作業の途中でドリル先端のステンレスが部分的に硬くなり、その後の作業が非常に大変になります。

 

工場などで穴をあける場合には、ステンレス専用のドリル・キリを使用し、切削油などを使いながら、ドリルの回転速度を下げて徐々に慎重に穴をあけていきます。

 

研磨加工

研磨加工

研磨加工は、金属製品の表面を細かく削って表面をなめらかにする作業です。研磨加工を施すことによって、製品の表面に鏡面のようなつやが出ます。見た目だけではなく、数ミクロン単位でのサイズ調整の際にも研磨加工が利用されています。ステンレスで製作した加工品の表面に磨きをかける際には、バフ研磨などが多く利用されております。

ステンレスなどは研磨加工を行うことで一層の耐食性を高める効果もあり、見た目においても非常に光沢が出て美しい仕上げとなります。バフ加工は一般的に、研磨用の機械を使いながら職人の手によって微調整を行い、表面を見ながら磨くため、職人技術の差が出やすい加工ともいわれています。

 

マシニング加工

マシニング加工

マシニング加工は、「自動工具交換装置/ATC(Automatic Tool Changer)」が付いたマシニングセンタを使用して切削加工を行います。フライス加工、中ぐり加工、穴あけ加工、ねじ加工など、さまざまな形状に変形させることができ、自動で削る方向や動かす速度などをプログラムにより制御しています。繰り返し精度が高く製品を大量生産にする場合に最適です。

ステンレスは、前述したように熱伝導率が低く、加工硬化が起きやすい金属ですので、マシニング加工による切削の場合も、工具に熱がたまってしまい、素材を削りにくく工具が消耗しやすいといった難しさがあります。そのため、水溶性のクーラントを用いて、冷却しながら加工を行ったり、耐熱性や耐摩耗性に優れた切削工具を使用するなどの工夫が必要です。

 

このように、ステンレス加工は鉄とは違った難易度や技術が求められるため、ステンレスを使ったDIY工作等はあまりお勧めできません。メタルGOでは、ステンレスを使ったオーダー製作や加工などはステンレス加工の技術に優れた工場にて製作をいたしますので、まずはお気軽にご相談ください。

 

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ステンレスの製品例

ステンレスで製作した商品をご紹介いたします。強度が高く、錆びにくいステンレスは、水気や湿気が多い場所や雨があたる屋外で利用する製品に重宝されています。見た目も光沢が美しく高級感があります。下記の製品以外も対応可能ですので、お気軽にお問合せください。

手摺・配管

ステンレスパイプを使用した手摺は、屋内での利用はもちろん、プールなどの水に触れる場所でも、耐食性が高く長期に使用できることから多く採用されています。同じく配管もステンレスパイプから製作可能で、耐食性に加えて耐低音性・耐高温性などの性質があるため、幅広い分野で需要があります。

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台車・作業台

ステンレス製の台車・作業台は、薬品工場から食品工場まで幅広い分野で使用されています。オーダーメイドで使用環境に合わせた台車や作業台を製作することにより、現場の作業効率化につながります。錆びにくく強度があるので重いものを乗せても長期的に使用できるだけではなく、鏡面が美しく衛生的に使用いただけるため、ホテルやレストランなどでも、好んで利用されてます。

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ブラケット・機械部品

家具や配管を支えるブラケットや、農業機械・印刷機械・光学機械などの機械部品としてもステンレスはよく用いられています。機械部品が長期的に変形せず、錆びにくいことは、機械の寿命やメンテナンス頻度に大きく関わりますので、耐食性に優れたステンレスが多く使用されています。メタルGOでは、試作品・試験品なども承っております。

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家具

業務用・産業用の部材以外にも、アイアン家具にステンレスを利用して製作する事も対応可能です。ステンレスを用いた家具は高級感や清潔感もあり、高価なオーダー家具ですが人気があります。

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ステンレス加工の対応可能エリア

メタルGOでは、全国への発送を行っております。製品の大きさやご注文の時期によっては配送方法や納期をご相談させていただく場合がございますが、数多くの加工メーカーとの提携により、できる限り対応させていただきます。

 

発送可能エリア

 

様々なステンレス加工品を1点からオーダー製作を承っておりますので、お見積りやご依頼、ご相談はお気軽にお問い合わせフォームまたは、FAXでご連絡ください。

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