簡単な答えは、油圧プレスが単一の金属ではなく、特殊な材料の組み合わせで作られているということです。主要な材料はフレーム用の高張力構造用鋼であり、シリンダー、ピストン、工具などの重要な部品には、より硬い耐摩耗性鋼合金や場合によっては鋳鉄が使用されます。
油圧プレスの金属の選択は、機能によって推進される意図的なエンジニアリングの選択です。プレスの各部分は異なる種類の応力に耐えるため、巨大な圧力下で安全かつ効果的に動作するために、強度、硬度、耐摩耗性の特定のバランスが必要とされます。
プレスが特殊な材料を必要とする理由
油圧プレスは、流体圧を巨大な機械力に変換することによって作動します。このプロセスにより、機械の部品は極度の圧縮応力と引張応力にさらされ、通常の金属であれば曲がったり、変形したり、壊滅的な故障を引き起こしたりします。
したがって、各コンポーネントの材料は、機械が安全性を損なうことなく、繰り返しの高トン数サイクルに耐えられるように、その特定の役割に基づいて選択されます。
コンポーネントごとの材料の内訳
プレスの使用材料を理解するには、その主要コンポーネントを見るのが最善です。それぞれに固有の役割と要件があるからです。
フレーム：プレスの背骨
フレームは、油圧システムによって生成される巨大な力を封じ込め、抵抗する主要な構造です。プレス操作中、引張応力（引き離される力）を非常に大きく受けます。
ほとんどの最新のC型フレームまたはH型フレームプレスでは、選択される材料は高張力溶接鋼板です。ASTM A36やA572などのより高グレードのHSLA（高張力低合金）鋼などの鋼合金は、強度、靭性、溶接性の優れた組み合わせを提供するため、一般的であり、強固で剛性の高い構造を可能にします。
油圧シリンダーとピストン：力の心臓部
シリンダーは、膨張したり破裂したりすることなく、超高圧の作動油を封じ込める必要があります。ピストンロッドは、スムーズにスライドし摩耗に耐えながら、この力を伝達する必要があります。
シリンダーバレルは通常、滑らかな内面仕上げを持ち、高圧定格のシームレスホーニング鋼管で作られています。ピストンロッドは通常、誘導硬化され、次に硬質クロムメッキでコーティングされた高張力鋼棒（4140合金鋼など）です。このメッキは、信じられないほど硬く、低摩擦で、耐食性のある表面を提供します。
ラムとプラテン：接触点
ラム（またはプラテン）は、ワークピースまたは工具に直接接触する可動面です。完全に平坦で、プレスの全トン数で変形に耐える必要があります。
これらのコンポーネントは通常、表面研削されて平坦にされた厚い高張力鋼板で作られています。高精度または高摩耗のアプリケーションでは、硬化工具鋼で作られたり、表面が工具鋼で覆われたりすることがあります。
工具（ダイ）：成形力
ダイまたは工具は、実際にワークピースを成形する部品です。これらはプレスされる材料よりも著しく硬く、数千回のサイクルにわたって欠け、ひび割れ、研磨摩耗に耐える必要があります。
これは工具鋼の領域です。D2（高炭素高クロム）などの特定の合金は、その極端な硬度と耐摩耗性で選択され、A2などの他の合金は、硬度と靭性のバランスが取れているため選択されます。
トレードオフの理解
金属の選択は決して単独で行われるものではありません。エンジニアは、安全で効果的で経済的な機械を製造するために、競合する要因のバランスを取る必要があります。
強度対コスト
高張力鋼合金はより高価です。製造業者は、プレスが法外に高価にならないように、十分な安全率を提供する材料を選択する必要があります。これが、20トンのショッププレスと2,000トンの産業用鍛造プレスが異なる材料基準で構築されている理由です。
硬度対脆性
材料の硬度と靭性の間にはトレードオフがあることがよくあります。極端に硬い金属は脆い可能性があり、鋭い衝撃で粉砕する可能性があります。工具などのコンポーネントの熱処理と特定の合金の選択は、壊滅的な故障を避けるために必要な靭性を犠牲にすることなく、要求される硬度を達成するように注意深く管理されます。
鋳鉄対鋼
ほとんどの最新のプレスは溶接鋼フレームを使用していますが、非常に大きなプレスや古いプレスでは鋳鉄フレームが使用されることがあります。鋳鉄は振動を減衰させるのに優れており、複雑な形状に鋳造できます。しかし、鋼よりも引張強度が低く、脆いため、現在ではほとんどの新しい設計で鍛造鋼が主流の選択肢となっています。
アプリケーションに最適な選択をする
これらの材料を理解することは、意図された用途に基づいてプレスを評価するのに役立ちます。
- 一般的なショップ作業が主な焦点の場合： 頑丈な溶接鋼フレーム（多くの場合A36鋼）と硬質クロムピストンを備えたプレスは、信頼できる業界標準です。
- 高精度な産業成形が主な焦点の場合： 厚く研削された鋼製プラテンを備えたプレスを探し、シリンダーとピストンの材料が連続的な高サイクル使用定格であることを確認してください。
- プレスを設計または構築している場合： フレームとシリンダーのエンジニアリング計算を何よりも優先してください。定格不足の材料を使用することは、自作の機器で危険な故障が発生する最も一般的な原因です。
結局のところ、さまざまな金属の洗練された使用法こそが、油圧プレスが驚くほどの力を安全に封じ込め、正確に伝達できるようにしているのです。
要約表：
| コンポーネント | 主要材料 | 主要特性 |
|---|---|---|
| フレーム | 高張力鋼（例：A36、A572） | 引張強度、剛性 |
| シリンダー/ピストン | 合金鋼（例：4140）、クロムメッキ | 圧力封じ込め、耐摩耗性 |
| ラム/プラテン | 厚鋼板（多くの場合研削済み） | 変形抵抗、平坦度 |
| 工具（ダイ） | 工具鋼（例：D2、A2） | 極端な硬度、耐摩耗性 |
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