難削材とは？｜難削材の特徴と種類

2024.10.10

難削材とは性質により、加工機で削りにくく加工がしにくい材質の総称です。切削工具の寿命が短くなる、表面粗さが調整できない、寸法精度が出すのが困難、切削熱が原因で溶着が発生するなどの様々な問題を引き起こします。難削材には主に3点の特徴があります。

難削材の特徴

材料が削りにくい

主に硬度が高く、難削性を引き起こす材料特性を持つもの（ステンレス、チタンなど)が該当します。例外として、純アルミニウムの1000番台のように軟らかい材質も難削材です。

被削性が不明

インコネルやハステロイなどの切削データがない、またはほとんどないような新素材が該当します。

加工時に発火･引火する可能性が高い材料

マグネシウムのように着火すると激しく燃焼するような、加工中の事故の危険性がある材質が該当します。

代表的な金属の難削材

代表的な金属の難削材には、ステンレス、チタン、インコネル、マグネシウムが挙げられます。中には工場の火災に発展しかねないような要注意のものもあります。難削材を加工する際は、材料の特性を十分理解した上で臨む必要があります。

ステンレス（SUS）

鋼にクロムとニッケルを含有させた合金で、一般的にはクロムの含有量が10.5％以上のものを言います。鋼に比べて耐食性や耐熱性、耐酸化性に優れており、航空分野医療分野など、さまざまな分野で使用されています。ステンレスは熱伝導率が低いため、切削加工時に発生する高熱が逃げにくいという性質と、加工硬化性（加工により熱が加わると硬度が増す）により工具の寿命が短くなります。また、工具との親和性が高く切り粉が刃物に溶着しやすいため、チッピングが発生しやすく、加工精度が出しにくい金属です。

チタン

鉄の3分の2程度の軽さで、熱に強く、引張強度も高く曲げても元に戻る金属です。耐食性にも優れ、海水に触れる環境でも使用することができます。

優れた材質である反面、切削加工が難しい難削材です。切削加工時に発生する切り粉が原因でビビりが発生し、その結果工具を摩耗させ、工具寿命が短くなります。さらにその切り粉も発火しやすいという点に注意が必要です。またステンレス同様、熱伝導が悪いので、工具と合金化する可能性や工具との化学反応を起こす可能性があります。

インコネル

ニッケルを主体として、クロム、鉄、炭素などの成分を含有した金属です。高温での強度、耐酸化成、耐クリープ性が非常に高く、高温での高い強度を保持しながら、腐食環境に対しても優れた耐性を持っています。発電所、ジェットエンジン、スポーツカー、ごみ焼却炉などに使用されています。

しかし、高温強度が大きく熱伝導率が低いことから、切削加工が最も困難な材料としても有名です。一般の加工会社には切削データが十分にないため、加工の指針となる基礎データが不足しており、切削条件を探りながら加工する必要があります。

マグネシウム

実用金属の中で最も軽い金属です。比剛性・比強度が鉄やアルミニウムより優れています。さらに切削加工がしやすいという特徴もあり、所要切削動力指数で比較するとアルミニウムよりも切削加工が容易です。

マグネシウムは着火すると激しく燃焼する性質を持っています。加熱された状態で水と接触すると可燃性ガス等が発生する可能性があり、火災が発生すると通常の消化活動が困難です。火の気や高温物、水と接触することがないようにし、換気と切り粉の清掃をこまめにするなどの厳重な出火防止対策が必要です。

Point

難削材とは、材料の性質により加工機械での加工が困難な材料のことを言います。
難削材に区分されるのは、新素材で切削データがほとんどないようなものや、加工時に発火引火など事故の可能性の高いという理由があります。加工する際には、事故や火災のリスクが高いので十分注意する必要があります。そしてこのリスク分、難削材の加工賃は高い傾向にあります。

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