板金によく使われる材料は、鋼材やアルミ、ステンレスです。最近では、CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化プラスチック）をはじめとする多様な材料が利用され始めています。さまざまな材料を適切に板金加工するには、板金材料の特性について学んでおくことが必要です。今回は、板金材料の特性を測定する試験方法と、重要な3つの特性を解説します。
第2回「板金材料の特性」を解説していきます。
第2回もくじ
1. 板金加工でよくある課題
材料の特性を知ることで、板金加工によって生じる課題へ適切に対応できるようになります。例えば、ある板金加工工場では、図1のように金属を押し上げて、部品を生産しています。コスト削減により、材料Aを材料Bに変更することになりました。設計基準に変更はありません。材料Bを用いて、従来の設計基準通りに試作したところ、部材の一部だけが細くなってしまいました。なぜ、このようなことが起きたのでしょうか？ このような問題の解決に、3つの材料特性（弾性と塑性、加工硬化、体積一定の原則と異方性）の理解が不可欠です。
2. 材料特性を測定する引張試験
金属材料の強度を評価する最も基本的な試験方法は、引張試験です。単純な動作にもかかわらず、多くの情報を得ることができます。引張試験では、試験機に取り付けられた材料（試験片）を引っ張り続け、試験片の伸びと荷重を測定します（図2）。このとき、伸びをX軸、荷重をY軸としてグラフ化すると、以下のような傾向が分かります。
・X軸の変化量が大きい場合は、変形する量が大きい
・Y軸の変化量が大きい場合は、変形に大きな力を必要とする
・グラフの勾配が大きい場合は、同じ変形量（伸び）であっても大きな力を必要とする
引張試験では伸びと荷重の関係が得られます。しかし、伸び量は材料の大きさによって異なるため、大きさが違う部品では比較が困難です。そのため、一般的には応力（単位面積当たりの荷重）と、ひずみ（単位長さ当たりの伸び）を用いて比較します。応力とひずみは下記の式で計算できます。
・応力＝荷重/ 引張試験片の断面積
・ひずみ＝基準になる距離からの伸び量/ 基準になる距離
3. 重要な3つの材料特性
全7回で下記の内容を解説しています。
- 第1回 板金加工とは
- 第2回 板金材料の特性
- 第3回 板金加工のメリット・デメリット
- 第4回 板金加工の読図・展開とは
- 第5回 板金加工とプレス加工の共通点・相違点
- 第6回 板金加工の品質維持
- 第7回 板金加工の安全対策
