米国機械メーカー × Honscn：高強度S7工具鋼位置決めピンの水素脆化を解決
クライアントとプロジェクトの概要
当社のクライアントは、自動車およびオートメーション業界向けの精密金属部品を専門とする米国の中規模機械設備メーカーです。同社は、高荷重と繰り返しの衝撃にも耐え、故障のない高強度の位置決めピンを必要とする、新たな高精度組立プロジェクトの準備を進めていました。
問題は？ 以前のサプライヤーは、硬質クロムめっきによる水素脆化という根深い問題に悩まされていました。その結果、ピンが早期に割れて故障し、生産スケジュールが狂ってしまいました。解決策が見つからないことに苛立ちを募らせた彼らは、プロジェクトを軌道に戻すために、当社の技術専門知識と信頼性の高い生産能力の両方を求めました。
製品紹介：高強度位置決めピン
コアの詳細とアプリケーション
これは単なる標準的なピンではありません。高精度の機械組立において、位置決めと固定に不可欠な部品です。繊細な自動車やオートメーション機器の位置合わせと安全性を確保するには、あらゆる細部が重要です。
主な仕様
- 材質：S7工具鋼（優れた強度と耐衝撃性のために選択）
- 硬度：HRC 47～54（熱処理後の耐久性と加工性のバランス）
- 寸法：Ø4.5mm × 10mm（狭い組み立てスペースに対応するコンパクト設計）
- 表面処理：電解研磨＋黒色酸化処理（問題のある硬質クロムメッキの代替）
- 許容誤差: ±0.01mm (高精度アセンブリにおける正確なフィットに重要)
市場ポジショニング
この製品はカスタム産業用コンポーネントとして設計されており、信頼性、精度、長寿命が絶対条件である米国およびヨーロッパの高級機器メーカーをターゲットにしています。
機械加工の課題：なぜこのピンが他のサプライヤーを困惑させたのか
クライアントのこれまでの苦労は偶然ではありませんでした。このピンは製造上のさまざまな障害が重なった結果でした。
扱いにくい材料特性
S7工具鋼は強度に優れているのに、HRC47～54に達する熱処理を施すと、極めて硬く脆くなります。そのため、精密加工は悪夢のようでした。特に±0.01mmという厳しい公差のため、小さな切り込みでもピンが欠けたり歪んだりするリスクがありました。
水素脆化の悪夢
元々の表面処理である硬質クロムメッキが、故障の根本的な原因でした。メッキ処理によって鋼鉄に水素分子が閉じ込められ、ピンが（高荷重や衝撃などの）ストレスを受けると、微小な亀裂が発生します。これらの亀裂は時間の経過とともに広がり、突然の早期故障につながります。
小さなサイズ = 大きな精密さの頭痛の種
ピンの直径がわずかØ4.5mmと小さいため、あらゆる課題が深刻化しました。機械加工や熱処理中のわずかな変形でも、厳しい公差を崩してしまいます。強度を損なうことなく応力点を制御することは、不可能と思われていましたが、私たちがその課題に取り組んだことで、状況は変わりました。
私たちのソリューション：課題を成功に変える
私たちは単に問題を修正するだけでなく、根本的な原因を解決するためにプロセス全体を再構築しました。その方法は以下の通りです。
強度向上のための素材とデザインの調整
まず、ピンの機能を変えずに弾性を向上できる箇所を特定するために構造解析を行いました。クライアントの既存のアセンブリとの互換性を保ちながら、直径をわずかに大きくしました（応力耐性を高めるのに十分な大きさ）。この小さな調整が、変形や割れの防止に大きな効果をもたらしました。
クロムの廃止：表面処理のゲームチェンジャー
最大の成果は？硬質クロムメッキを黒色酸化処理（滑らかな仕上げのために電解研磨と組み合わせ）に置き換えたことです。これにより水素脆化が完全に排除され、水素の閉じ込めも予期せぬ亀裂の発生もなくなりました。黒色酸化処理は耐食性も向上させ、クロムの保護特性に匹敵（あるいはそれ以上）するほどです。
ストレスを最小限に抑える精密加工
S7 鋼の硬度と小型化に対処するために、次のものを使用しました。
- 高精度 CNC 自動旋盤: これらのマシンは比類のない制御を提供し、切断の一貫性を保ち、ツールによるストレスを最小限に抑えます。
- カスタム固定具: 圧力ポイントを加えずにピンをしっかりと保持する固定具を設計しました。これは、このような小さな部品の変形を防ぐために重要です。
あらゆる段階での厳格な品質管理
品質チェックでは、一切の妥協を許しません。
- 100% インライン検査: すべてのピンは製造中に寸法および硬度のテストを受け、問題を早期に発見します。
- 最終検査: 出荷前に目視検査と顕微鏡検査を実施し、微小な亀裂や表面の欠陥がないことを確認します。
- 透明な検証: 完全な材料テストレポートと並べて比較したサンプル (オリジナルのクロムと当社の黒色酸化処理) を提供し、クライアントが違いを直接確認できるようにしました。
結果とクライアントからのフィードバック：フラストレーションから長期的なパートナーシップへ
最終的な結果は？優れた機械的強度、正確な寸法精度、そして信頼性の高い耐腐食性など、あらゆる期待に応える位置決めピンが誕生しました。クライアントの性能試験はすべて見事にクリアしました。
クライアントのコメントは次のとおりです。
他のサプライヤーでは対応できなかった技術的な問題を解決していただき、大変助かりました。製品は強度、精度、表面品質において、当社のあらゆる要件を満たしています。技術的なコミュニケーションはプロフェッショナルかつ効率的で、納期も厳守でした。大変満足しており、今後のプロジェクトでも協力関係を拡大できることを楽しみにしています。
プロトタイプとテスト段階が成功した後、クライアントは大量生産の注文を確認し、すでに当社のチームと新しいカスタム コンポーネントの開発について話し合いを始めています。
工業部品製造においてこれが重要な理由
このケースは単なるピン1本の問題ではありません。他のサプライヤーが解決できない、困難な技術的課題を解決することが課題です。故障が許されないハイエンドの自動車・オートメーション機器においては、エンジニアリングの専門知識と精密な製造技術を兼ね備えたメーカーとの提携が不可欠です。
水素脆化の克服、S7 工具鋼などの難加工材料の機械加工、非常に厳しい許容差の達成など、当社は「不可能」とされる製造上の課題を、信頼性の高い高性能なコンポーネントに変えています。