カスタムCNC部品に最適な金属の選び方：購入者ガイド

CNC加工部品に最適な金属を選ぶことは、あらゆるカスタム製造プロジェクトにおいて最も重要な判断のひとつです。選択する材料は、性能、耐久性、加工性、表面仕上げ、コスト、さらにはリードタイムにまで影響します。軽量なアルミニウムから高強度の鋼、耐食性に優れたチタンまで、それぞれの金属には明確なメリットとトレードオフがあります。

このバイヤーズガイドでは、用途に最適な金属を選定するための重要な評価基準を整理し、業界標準および加工面からの実用的な比較を紹介します。

Why Metal Selection Matters in CNC Machining

CNC加工は、材料を高精度で切削・除去して形状を作り出すサブトラクティブ製造プロセスです。選択する金属によって、次の点が左右されます。

• 加工中の寸法安定性

• 達成可能な公差および表面粗さ

• 切削工具の摩耗と機械の稼働時間

• 後処理および表面処理との適合性

• 総製造コストおよびリードタイム

Newayでは、幅広い金属合金に対応したCNC加工サービスを提供しており、機能要求とコスト目標の両立を図る材料選定を専門的にサポートしています。

Key Factors to Consider When Choosing Metal

Mechanical Properties

まず、部品に求められる機械的要求を明確にします。例えば：

• 引張強さ（MPa）：引張荷重への耐性

• 降伏強さ（MPa）：塑性変形に対する耐性

• 硬さ（HB/HRC）：表面の圧痕・摩耗への抵抗

• 疲労強度：繰返し荷重に対する耐久性

• 伸び（%）：破断前にどれだけ伸びるかを示す延性

例えば、7075-T6アルミニウムは、引張強さ約570 MPa、降伏強さ505 MPa、伸び11%の特性を持ちます。一方、304ステンレス鋼は引張強さこそ約505 MPaですが、耐食性に優れ、伸びは約40%とより高い延性を示します。

Corrosion Resistance

水分、薬品、海水、滅菌環境などにさらされる部品では、腐食挙動が極めて重要です。

• 海洋、食品、医療用途には304または316ステンレス鋼を選択

• 屋外構造物には5052または6061アルミニウムを選択

• 生体適合性と化学的安定性が必要な場合はグレード5（Ti-6Al-4V）チタンを選択

用途別の最適解を比較するには、ステンレス鋼CNC加工やチタンCNC加工の詳細もあわせてご覧ください。

Machinability

被削性（マシナビリティ）は、その金属がどれだけ容易に切削・成形・仕上げできるかを示す指標です。一般的には、被削性100%とされる快削鋼1212との比較で評価されます。

• アルミ6061：被削性約90%

• 真鍮C360：100%、タイトな公差が求められる部品に最適

• 炭素鋼1018：約78%

• ステンレス304：45～50%、中程度の難易度

• チタンGrade 5：20～30%、低い熱伝導率により難削材

被削性の高い材料を選べば、製造コスト削減、工具寿命の延長、リードタイム短縮が期待でき、CNC試作や少量生産にも最適です。

Surface Finish Requirements

金属の種類によって、加工のままでの表面粗さや、後処理への適合性が異なります。

• アルミ合金はRa 0.8～1.6 μm程度の仕上げが容易で、アルマイト処理とも好相性

• 真鍮は明るく装飾性の高い外観が得られ、コンシューマー製品に好適

• ステンレス鋼は、電解研磨や不動態化処理を行うことで最良の性能を発揮

• チタンは耐摩耗性向上のため、PVDコーティングや窒化処理が推奨される場合が多い

より詳しい情報は、当社の表面処理に関するページをご覧ください。

Cost and Availability

特に大ロットやコスト制約の厳しい案件では、材料価格が重要な要素になります。以下は代表的な素材の原材料価格イメージです。

Newayでは、世界中からトレーサブルな原材料を調達し、ASTM・GB・DINなどの国際規格に適合した材料のみを使用しています。

Commonly Used Metals and Their Applications

Aluminum Alloys

• 6061-T6：強度・耐食性・溶接性のバランスが良い汎用合金

• 7075-T6：引張強さ570 MPaクラスの航空宇宙グレードアルミ

• 5052：優れた耐食性を持ち、海洋用途に多用

• 2024：高い疲労強度を持ち、航空機部品に適する

詳しくは、アルミCNC加工サービスのページをご覧ください。

Stainless Steels

• 304：汎用耐食グレードで、成形性と溶接性にも優れる

• 316：モリブデン添加により耐薬品性を高めたマリングレード

• 17-4PH（SUS630）：降伏・引張強さが900 MPa超の析出硬化ステンレス

• 440C：高硬度で、工具やベアリングに適する

Carbon and Alloy Steels

• 1018 / 1020：被削性に優れ、適度な強度を持つ低炭素鋼

• 4140 / 4340：高強度が求められる荷重支持部品用の合金鋼

• A36：フレームや構造体に広く使用される低コスト構造用鋼

詳しくは、炭素鋼CNC加工サービスをご参照ください。

Copper, Brass, and Bronze

• 真鍮C360：継手、バルブ、ファスナーに用いられる快削真鍮

• 銅C101：導電率99.99%で、電気コネクタに最適

• 青銅C630 / C905：高い強度と耐食性を持ち、ベアリングやギアに使用

具体的な用途例は、銅CNC加工サービスをご覧ください。

Titanium Alloys

• Grade 5（Ti-6Al-4V）：引張強さ約900 MPaで、生体適合性にも優れる

• Grade 23（Ti-6Al-4V ELI）：インプラントや重要な航空宇宙部品向けに、破壊靱性を高めたグレード

詳細は、チタンCNC加工サービスをご参照ください。

Material Substitution and Design Tips

希望する金属が予算に合わない、あるいは入手が難しい場合には、以下のような代替案を検討できます。

• 重要度がそれほど高くない航空宇宙部品では、7075を6061に置き換えることで約40%のコスト削減

• 塩水や酸性環境では、304の代わりに316Lを使用して耐食性を向上

• 高い導電性が不要な場合、銅の代わりに真鍮を採用

• 生体適合性が不要な場合、チタンからアルミニウムへ変更してコストを削減

Newayのエンジニアリングチームは、ASTM・DIN・GBなど各種規格間の材料相当を踏まえた材料コンサルティングを行い、機能面と経済性の両面で最適な選択をサポートします。

Conclusion

CNC加工に適した金属を選ぶには、性能、耐久性、加工性、外観、コストを総合的にバランスさせる必要があります。機械特性および材料特性を正しく理解することで、プロジェクトに最も適した合金を自信を持って選定できるようになります。

Newayは、専門的なアドバイス、完全な材料トレーサビリティ、そしてコストパフォーマンスに優れたアルミから高性能チタンまで、幅広い金属に対する精密加工サービスを提供しています。航空宇宙用ハウジング、電気接点、カスタム機械部品など、どのような用途であっても、機能・規制・商業的要件をすべて満たす部品づくりをサポートします。

FAQs:

1. 高強度かつ軽量な部品をCNC加工するのに最適な金属はどれですか？

2. 海洋用途または医療部品向けに、最も優れた耐食性を持つ金属はどれですか？

3. CNC加工用の金属を選ぶ際、コストと性能のバランスはどのように取ればよいですか？

4. Newayは材料証明書やトレーサビリティの取得をサポートしてくれますか？