鋳鉄の切削加工！鋳鉄の基礎から加工のポイントまで

鋳鉄とは

鋳鉄とは、鉄Feを主成分とし、2.14～6.67％の多量の炭素Cを含んでいる炭素-鉄合金のことで、主に鋳造に使われる鉄鋼材料です。製造方法や含有炭素の状態、添加物などで異なる性質を持つ鋳鉄になり、切削性にも影響します。

鋳鉄の主な種類と加工性

白鋳鉄

鉄炭化物であるセメンタイト（Fe3C）を含む鋳鉄で、破断面が白いことから白鋳鉄と呼ばれています。セメンタイトは硬く脆いため、被削性は悪いです。

ねずみ鋳鉄

鋳鉄の含有炭素が片状の黒鉛（グラファイト）として結晶化し、破断面がねずみ色なことからねずみ鋳鉄または普通鋳鉄と呼ばれています。黒鉛が潤滑剤になるため抵抗が小さく、被削性は良いです。

ダクタイル鋳鉄

マグネシウムやセリウムを添加し、黒鉛を球状にすることで強度や靭性を高めた鋳鉄です。球状黒鉛鋳鉄やノジュラー鋳鉄とも呼ばれています。強度を高めたため、加工がしにくい場合があります。

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鋳鉄の加工時のポイント

切削工具について

鋳鉄は硬いものが多く、すくい角が大きいと刃先の欠け（チッピング）が起こりやすくなるので、すくい角が負のもの（ネガティブ）など刃先の剛性を高めた工具を選ぶと良いです。

ドライ加工とウェット加工

鋳鉄の切削加工は、切削抵抗が黒鉛によって軽減されるので、刃先の温度上昇による切削工具の硬度の低下が起こりにくいです。なので、鋳鉄の切削加工は切削油を用いないドライ加工をすることができます。清掃のしやすさという利点がありますが、粉塵の発生による作業環境の悪化もあるため注意しましょう。粉塵を発生させないために切削油を用いるウェット加工する場合もありますが、粉塵と切削油が混ざり清掃が大変になります。機械や工具、材質、品質、コストなどで総合的に判断してどちらの加工にするかを決めると良いです。

鋳物の加工は「難しい」

鋳物の加工は上記の粉塵の発生に加えて、下記の理由で採算が取れなくなることもあるため、「難しい」とされています。

• 鋳物表面が凸凹していて鋳物を固定しにくい、鋳物の構造が複雑などの理由で、小ロットでも専用の加工治具が必要になる。
• 加工前の鋳物の品質が不安定であるため、加工後の品質をそろえるのに高い技術力が必要で、精度が出せないものも出てくることもある。
• 鋳物自体の不良（鋳巣、割れなど）が加工途中で見つかり、製品にならないことによって加工時間のロスが発生する。