設計者が身につけるべき材料のコスト感覚【安くものを作ろう】

材料

こんにちは、リヴィです。

普段は機械メーカーで仕事をしています。

この記事を読むべき人
  • 設計の仕事材料費について、あまり気にしたことがない人
  • 製品を安く作りたい人
  • コスト競争力のある製品を作りたい人

機械設計をしていると、どんな材料を使って作るかによく悩みますよね。

要求される機能が明確になっているものは意外と材料を決めやすいのですが、一方、特にちょっとしたブラケットやカバー筐体のような、強度部材ではないものについては「何を選定したら良いのか・・・」とつい考え込んでしまいます

そんなときには、コストをなるべく抑えた材料を使うのがベターです。

リヴィ

これは、コンビニのコピーのようなものです。ほぼ白黒の資料をコピーするのに、10円/枚のモノクロ印刷ではなく、無駄に50円/枚カラー印刷をしようだなんて思わないですよね。

装置の機能や品質がほぼ同じである場合、価格が安いほうがお客さんに取っては嬉しいです。

また、コストを抑えた装置ができると、営業もしやすくなり、会社の売上に貢献することもできます。

とはいっても、どの材料が大体いくらぐらいかを知らないと、材料の選定ができませんよね。

そこで今回は、材料のコスト感覚を掴んでいただく為に、機械設計でよく使う材料についての単価を示していきます

今回の記事を読んで、設計をする際にスマートに材料選定ができるよう、役立てていただければと思います。

リヴィ

なお、今回示すのは「材料費」が中心です。実際に購入するサイズや、購買ルートによっては変わってきます。また、部品製作のコストは材料費の他にも「加工費」や「輸送費」などもかかってきますので、注意してください。

鋼板・定尺板材

名称寸法単価[円/kg]備考
SS400[1]厚さ3.2mm116.3材料力学でも、実際の製造業でもおなじみの鉄鋼材料
SUS304[1]厚さ2mm〜3mm342.5耐食性を向上させてた鉄鋼材料
SUS304N2[1]厚さ15mm〜25mm670.0SUS304の延性を抑え、硬度を上げることで、強度を向上させた材料
SUS316[1]厚さ4mm〜6mm620.0SUS304よりもさらに耐食性が良い
SUS316L[1]厚さ4mm〜6mm560.0「L」は「Low Carbon(低炭素)」の略で、炭素成分を低く抑えることで粒界腐食割れの耐性を向上させたもの。また、材料が柔らかくなるので、加工がしやすい
SPHC-P[2]板厚2.3mm 914mm✕1829mmを基に算出110.8製缶部品によく使われる鉄鋼材料。「-P」は酸洗をして黒皮を除去したもの。
SPCC-SB[2]板厚2mm 914mm✕1829mmを基に算出169.1SPHCよりもよく伸びる鉄鋼材料。曲げ加工・絞り加工がしやすい。「-SB」は「ブライト肌(つるつるした肌)」という意味
SECC[2] 板厚2.3mm 914mm✕1829mmを基に算出148.1電気亜鉛めっきを施したSPCC。。曲げ加工・絞り加工がしやすい。
SGCC-Z[2]板厚2.3mm 914mm✕1829mmを基に算出145.8溶融亜鉛めっきを施したSPCC。SECCよりメッキが厚く、耐食性に優れる。後ろの記号はめっき区分が異なり、「-Z」は非合金化という意味
A5052[3]厚さ1.5mm 1000mm✕2000mmを基に算出1802.2アルミ合金の中でも代表的な材料で、曲げ加工などにも使える。鉄材よりもめちゃくちゃ高く見えるが、アルミの密度は鉄の1/3なので、1kgあたりの体積は鉄の3倍であることに注意。体積あたりの単価でいうと、SS400の6倍ぐらいになる。
A2017[4]厚さ1.5mm 1000mm✕2000mmを基に算出2350.7別名ジュラルミン。A5052よりも、耐食性・溶接性は劣るが、強度が高く切削加工に使える。鉄材よりもめちゃくちゃ高く見えるが、アルミの密度は鉄の1/3なので、1kgあたりの体積は鉄の3倍であることに注意。体積あたりの単価でいうと、SS400の6〜7倍ぐらいになる。
リヴィ

SS400 1kgはコンビニのレギュラーコーヒー1杯と同じぐらい。ステンレスでよく使うSUS304は、SS400のおよそ3倍。SPHCはSS400と同じぐらい。板金で使う材料は、SS400の1.5倍ぐらい、アルミはSS400の6倍ぐらいっていう感じで覚えると良いです。

6面フライス加工ブロック

名称規格単価[円/枚]
SS400[1]10mm✕100mm✕100mm 公差±0.11120
S50C[1]10mm✕100mm✕100mm 公差±0.11270
SUS303[1]10mm✕100mm✕100mm 公差±0.13090
SUS304[1]10mm✕100mm✕100mm 公差±0.13810
A2017[1]10mm✕100mm✕100mm 公差±0.12040
A5052P[1]10mm✕100mm✕100mm 公差±0.11470
A7075P[1]10mm✕100mm✕100mm 公差±0.12620
リヴィ

6面フライスの材料でも、SUS304はSS400のおよそ3倍ですね。一方でアルミとの比較では1.5〜2倍と、定尺の板材ほどの差は出ないですね。

丸棒

名称規格単価[円/kg]
SS400[1]φ16〜25mm85
SUS304[1]φ24mm以下604.2
SUS316[1]φ25〜100mm770
SUS403[1]φ25〜100mm360
SUS304N2[1]φ25〜100mm910.0
S25C[2]φ22mm✕1000mm311.0
S45C[1]φ150mm以下114.5
SCM435[2]φ22mm✕1000mm346.8
SUJ2[2]φ22mm✕1000mm442.7
リヴィ

丸棒になると、SS400に対するSUS304の値段が跳ね上がります。ただ、軸に使う材料は場合は、機能性や加工性で選ぶことが多く、値段で選ぶことは少ないですね。

角パイプ

名称規格単価[円/m]
鉄角パイプ STKR[1]4.5mm✕40mm✕40mm2790
角パイプ SUS304[2]1.5mm✕40mm✕40mm5560
アルミ角パイプ A6063[3]2mm✕40mm✕40mm970
アルミフレーム[4]HFS 8シリーズ 40mm✕40mm1510
リヴィ

フレーム・架台を設計する時、強度があまり必要でないならアルミフレームが安いし、加工も不要で組み立てられるのでラクですね。

なお、溶接でフレーム・架台を設計する際の注意点などは、以下の記事が参考になります。

角パイプフレーム・架台の溶接 45度カットと90度カットの比較
「架台をどうやって設計したらいいのか悩んでいる人」「架台をこれから設計する人・現在している人」「製缶物の知識を学びたい人」。このような方々に、フレーム(架台)の角パイプの接合方法の特徴を、いくつかの観点から比較していきます。

まとめ

今回の内容をまとめると以下の通りとなります。

  • 材料のコスト感覚を身についけると、安くものを作ることができるので、会社の利益に貢献できる。
  • 板材は、SUS304はSS400のおよそ3倍ぐらい。その他は、状況によってまちまち。
  • 丸棒のコスト感覚も大事だが、軸の選定では機能性・加工性が重視されることがほとんど
  • フレームに使う部材では、強度がさほど必要ではなく、面の精度もいらないなら、アルミフレームが無難

今回は以上となります。ご一読ありがとうございました。

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