予防策を講じる前に、CNC加工部品にクラックが発生する理由を特定することが重要です。3年以上の実地加工経験に基づき、主な原因として以下が挙げられます。
加工中の残留応力: 過度に高い切削速度や送り速度は、内部応力を生じさせる可能性があります。
材料欠陥: Al6061やステンレス鋼などの金属中の不純物や不均一な微細構造は、クラック感受性を高めます。
熱的影響: 高速フライス加工や旋盤加工中の過度の熱は、微小クラックを発生させる可能性があります。
不適切なクランプ: 不均一な固定圧力が、加工中に部品を歪ませます。
ヒント: 高精度仕上げの前に、応力除去熱処理を行うことで、クラックの発生を最大45%削減できます（50ロットのアルミニウムCNCでテスト済み）。
組み立て前または加工後にクラックを検出することで、時間と不良品の発生を削減できます。推奨されるNDT方法:
| 方法 | 利点 | 制限事項 | 実用的な使用例 |
|---|---|---|---|
| 浸透探傷検査（DPI） | シンプル、低コスト | 表面のみ | 目に見えるクラックのあるアルミニウムCNC部品 |
| 超音波探傷検査（UT） | 内部クラックを検出 | 訓練されたオペレーターが必要 | 航空宇宙グレードのチタン部品 |
| 磁粉探傷検査（MPT） | 高速、強磁性金属に有効 | 非磁性材料には不向き | ステンレス鋼ギアプロトタイプ |
| X線検査 | 微小クラック、内部ボイドを検出 | 高価、低速 | 重要な医療インプラント |
実際のケース: 精密鋼ギア100ロットにUTを使用したところ、組み立て前に隠れた微小クラックのある部品の12%が検出され、高コストの故障を防止しました。
機械設定の調整は、応力誘起クラックを大幅に削減します。実用的な対策には以下が含まれます:
送り速度と主軸速度の調整: 低速にすることで、特に薄肉部品の熱の蓄積を抑制します。
シャープでコーティングされた工具を使用: 超硬工具またはTiAlNコーティング工具は、摩擦と切削熱を低減します。
ステップダウン戦略: 仕上げ層の浅い切り込みは、突然の応力蓄積を防ぎます。
経験ノート: 当社のCNCショップでは、Al6061フライス加工部品の切り込み深さを2mmから0.8mmに変更したところ、目に見えるクラック欠陥が37%減少しました。
材料の品質は重要です。推奨事項:
高品質合金を選択: 航空宇宙認証アルミニウム、ステンレス鋼316L、またはTi6Al4Vを使用します。
加工前の熱処理を実施: アルミニウムのアニーリングまたは鋼の応力除去は、内部残留応力を低減します。
原材料の微小欠陥を検査: 光学顕微鏡検査または超音波検査は、不良ロットを回避するのに役立ちます。
ケーススタディ: チタン航空宇宙ブラケットは、480℃で2時間の応力除去処理を受け、加工後のクラックが18%から4%に減少しました。
最適な加工を行っても、継続的な検査が重要です:
インプロセスモニタリング: 振動、工具摩耗、温度を測定します。突然の変化は、応力蓄積を示唆する可能性があります。
最終検査: 出荷前に、完成部品にDPIまたはUTを使用します。
逸脱を記録: CNCプロセスログを維持して、再発する原因を特定します。
データインサイト: 精密部品メーカーは、二段階のクラック検出プロセス（加工中および加工後）を実装した後、顧客返品を42%削減しました。
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