鉛レス黄銅（鉛フリー真鍮）：切削工具で何が変わるか

なぜ鉛がなくなるのか

真鍮に鉛が加えられた理由はひとつ、被削性です。JIS C3604（CuZn39Pb3、CW614N、米国の C36000）のような従来の快削黄銅には、約2.5〜3.5%の鉛が含まれます。鉛は金属の中に小さく柔らかい粒子として存在し、切りくずを分断し、切削を潤滑します。そのおかげで、真鍮はバルブや継手を速く安く旋削できる、最も削りやすい金属になりました。

しかし飲料水中の鉛は健康リスクであり、規制は厳しくなっています。

• 日本：水道法の給水装置の構造及び材質の基準により、水栓などの給水器具からの鉛の浸出量が厳しく制限されています。
• 米国：2014年以降、飲料水に接する配管製品は「鉛フリー」、つまり接水面の加重平均で鉛0.25%以下でなければなりません。
• 欧州：飲料水指令と飲料水接触用の承認材料リストが真鍮中の鉛を制限しており、すでに鉛レス合金を義務づけている国もあります。

その結果、バルブ、水栓、継手のメーカーは新しい合金へ移行しつつあり、加工現場もそれに対応しなければなりません。

新しい合金

どの合金も妥協の産物です。被削性が従来の真鍮に近いものもあれば、強度や耐食性に優れたものもあります。工具を選ぶ前に、お客様や規格が求める合金を確認してください。

機械上で変わること

• 切りくずが長くなる：鉛がないと、切りくずは自然に細かく分断されません。カールし、絡まり、部品や工具に巻きつきます。
• 切削抵抗と熱が増える：金属がより切削に抵抗し、刃先と部品により多くの熱が入ります。
• 工具摩耗が早くなる：特にシリコン系黄銅は硬い粒子を含み、細かな研磨材のように刃先を摩耗させます。
• 仕上げが難しくなる：長い切りくずは光る面を傷つけ、摩耗した刃先は金属をきれいに切らずにむしります。従来の真鍮では機械から光って出てきた部品が、研磨を必要とするようになることがあります。

工具で変えるべきこと

1. 荒加工には切りくず成形の刃形を使う：長い切りくずが出る材料用のチップブレーカー付き超硬チップで、切りくずを短く保ちます。
2. 送りと切り込みを調整する：切りくずが分断されるだけの厚みを持たせます。鉛フリー黄銅では、ごく軽い切削ほど長い切りくずが出ることがよくあります。
3. クーラントの圧力と流量を上げる：刃先を冷やし、切りくずを部品から流します。
4. 刃先を鋭く保つ：鉛フリー黄銅では摩耗した刃先がだれやむしれを起こします。従来の真鍮より早めに工具を交換または再研磨してください。
5. 単結晶ダイヤモンド工具で仕上げる：外から見える面やめっきする面に使います。非常に鋭い刃先が、軽い最終切削で強靭な金属をきれいに切削し、従来の真鍮と同じ鏡面が得られます。

ダイヤモンド工具が最も役立つ場面

荒加工、穴あけ、ねじ切りには、どの真鍮でも超硬が適しています。単結晶ダイヤモンド工具は、大切な面の最終切削のための工具です。バルブボール、クロムめっき前の水栓本体、装飾継手、外から見える部品などです。鉛レス黄銅では、切れの劣る刃先はこれらの強靭な合金をむしってしまうため、ダイヤモンドの刃先の鋭さは従来の真鍮以上に大きな利点になります。またダイヤモンドはシリコン系黄銅の摩耗性粒子にも強いため、長いロットでも仕上がりを保ちます。

仕上げ切削そのものについては、真鍮の切削加工と鏡面仕上げをご覧ください。

Bulunmaz にできること

Bulunmaz は、真鍮用の単結晶ダイヤモンド仕上げ工具を天然ダイヤモンドとMCDで製作しています。バルブボール加工機用のボール仕上げバイト、旋削バイト、チップ、総形バイトを標準品または図面に合わせて作り、再研磨も行います。合金と機械をお知らせいただければ、仕上げ工具をご提案します。バルブ・継手のためのダイヤモンド工具もご覧ください。