ご注文いただく金属板にはすべて公称厚さがあります — 1.0 mm、2.0 mm、3.0 mm など。しかし 実際にお手元に届く板の厚さは、その数値と正確に一致するわけではありません。わずかに上または下になり、その許容される偏差をエンジニアは 厚さ公差.
設計における 板金の厚さの理解 が重要なのは、 部品の組み付け精度、溶接の強度、そしてサプライヤーが実際に使用可能な材料を納入できるかどうかに影響するからです。本ガイドでは、厚さ公差がどこから生じるのか、一般的な規格が何を定めているのか、そして図面に正しく指定する方法を解説します。
厚さ公差はどこから生じるのか
厚さ公差は、圧延メーカーが恣意的に選ぶ数値ではありません。平圧延金属の製造方法に直接起因するものです。
圧延プロセスの変動要因
熱間圧延または冷間圧延では、金属が一連のロールを通過し、目標寸法まで厚さが減少します。いくつかの変動要因により、すべてのコイルのすべての点で正確な厚さを維持することは物理的に不可能です：
- ロールギャップの精度 — ロール間の間隔は、熱膨張や機械的摩耗によりわずかに変動します。
- 投入スラブのばらつき — 鋳造スラブまたは熱延帯鋼の初期厚さは決して完全に均一ではありません。
- 材料のスプリングバック — ロール通過後、金属は弾性的にわずかに回復し、この回復量は板の幅方向および長さ方向で変動します。
圧延プロセスに固有の3つの変動要因 — ロールギャップ、投入スラブのばらつき、スプリングバック — により、正確な厚さ制御は物理的に不可能です。
これらの変動要因は圧延プロセスに固有のものです。 より厳しい公差は実現可能ですが、より多くのパス、低速のライン速度、頻繁なゲージ検査が必要となり、すべてコストが増加します。
厚い材料ほど公差が広くなる理由
公称厚さが 2～3倍 増加するにつれて、 絶対公差幅も増加します。0.5 mm の板は ±0.03 mm の公差であるのに対し、6.0 mm の厚板は ±0.20 mm 以上になる場合があります。
これは、厚い素材を変形させるのに必要な圧延力が大きくなり、力のわずかな変動がより大きな絶対偏差を生じるためです。 公差と公称厚さの比率は実際にはほぼ一定に保たれますが、絶対値は大きくなります。
公称厚さが増加するにつれて絶対公差幅は広がります — 0.5 mm の板は ±0.03 mm を維持できる一方、6.0 mm の厚板は ±0.20 mm を許容する場合があります。
厚さ公差の一般的な規格
図面に 材料グレードと板厚 を指定する場合、 適用される公差はその材料を規定する規格によって異なります。異なる規格機関が独自の公差表を発行しており、その値は必ずしも同一ではありません。
主要な厚さ公差規格は地域および材料タイプ別に整理されています — ASTM規格は北米の慣行で主流である一方、ISOおよびEN規格は国際的に使用されています。
鋼板および厚板のASTM規格
北米で最も広く参照される規格は以下の通りです：
- ASTM A568 / A1008 — 熱間圧延および冷間圧延炭素鋼板を対象としています。公差値は厚さ範囲、幅、および板が剪断エッジか圧延エッジかによって異なります。
- ASTM A480 — ステンレス鋼板、帯鋼、厚板を対象としています。公差は熱間圧延製品と冷間圧延製品で別々に指定されています。
ASTM A480に基づく冷間圧延ステンレス板の一般的な厚さ公差（幅 < 1250 mm） は、厚さ0.20 mm未満の材料で ±0.01 mm から、厚さ2.50～3.00 mmの材料で ±0.07 mm の範囲です。
一般公差のISOおよびEN規格
- ISO 2768-1 — 図面に特定の公差が指定されていない場合、厚さを含む長さおよび角度寸法の一般公差を定義しています。4つの公差クラスを定義しています：f（精密）、m（中級）、c（粗級）、v（最粗級）。
- EN 10051 — 熱間圧延非被覆平鋼製品の厚さ公差を規定しています。
ISO 2768はエンジニアリング図面のデフォルトとして頻繁に使用されます。タイトルブロックに「ISO 2768-m」と記載されている場合、“ 30 mmまでの寸法の厚さ公差は、中級クラスで通常 ±0.2 mm です。
材料仕様書の公差表の読み方
材料規格の公差表は、板厚範囲別、そして多くの場合板幅別に整理されています。 幅の広い板材は、圧延プロセスにおいて端から端までの板厚変動を制御しにくいため、通常はやや広い公差となります。
数値を調べる際は、 呼び厚さに一致する行と板幅に一致する列を見つけてください — その交点が該当する±公差を示します。
材料別の板厚公差
金属によって圧延時の挙動が異なるため、 板厚公差も異なります。以下の表は、一般的な板金材料の代表的な範囲をまとめたものです。
炭素鋼
冷間圧延炭素鋼板（ASTM A1008）は、冷間圧延プロセスにより精密な板厚管理が可能なため、通常、熱間圧延材（ASTM A1011）よりも厳しい公差となります。
幅1000 mm未満の1.0 mm冷間圧延鋼板の場合、 一般的な公差は±0.05 mmです。同じ呼び厚さの熱間圧延材では±0.10 mm以上となる場合があります。
ステンレス鋼
ステンレス鋼は炭素鋼よりも硬いため、精密な板厚に圧延することがより困難です。しかし、多くのステンレス用途では厳しい品質要件があるため、圧延メーカーはしばしばより厳しい公差を維持しています。
オーステナイト系グレード（304、316）の1.0～1.5 mm範囲では、 ASTM A480に基づき±0.035～±0.040 mmを見込んでください。
アルミニウム
アルミニウムは鋼よりも軟らかく展延性があるため、一般的に板厚管理がより精密に行えます。
0～1.2 mm範囲の6061または5052アルミニウム合金板の場合、 一般的な公差は幅と調質に応じて±0.04～±0.08 mmです。適用規格はASTM B209です。
| 材料 | 板厚範囲 | 一般的な公差（幅 < 1250 mm） |
|---|---|---|
| 冷間圧延炭素鋼 | 5～2.0 mm | ±0.05～±0.10 mm |
| 熱間圧延炭素鋼 | 5～6.0 mm | ±0.10～±0.30 mm |
| ステンレス鋼（冷間圧延） | 2～3.0 mm | ±0.01～±0.07 mm |
| アルミニウム（5052/6061） | 5～6.0 mm | ±0.03～±0.20 mm |
数値は代表的な範囲です。 必ず特定の材料規格およびミル証明書と照合して確認してください。
一般的な板厚公差範囲は材料によって大きく異なります — 冷間圧延炭素鋼とアルミニウムはより厳しい公差を維持し、熱間圧延鋼はより広い変動を許容します。
図面への板厚公差の指定方法
購買担当者とメーカー間で最もよくある混乱の原因の一つは、 板金図面の要件 が板厚公差をどのように定義するかです。
図面に板厚公差が明示されていない場合、メーカーは材料規格のデフォルト値を使用します — それがお客様のニーズに合致するかどうかは保証されません。
表題欄のデフォルト公差
ほとんどの 技術図面 には、個別の指示がないすべての寸法に適用される一般公差欄が含まれています。
一般的な記載例は以下のとおりです： “「直線寸法：±0.2 mm（ISO 2768-m）。」”
これは板厚を含むすべての直線寸法をカバーします。 デフォルト公差が用途に許容できる場合、追加の注記は不要です。
板厚公差を明示的に指示すべき場合
以下の場合には、板厚の明示的な指示が必要です：
- 板厚が嵌合に直接影響する他の部品と組み合わせる必要がある場合 （例：スロットや溝）。
- 材料が表面処理を受ける場合 （陽極酸化、めっき、粉体塗装）板厚変動が最終的なコーティングの膜厚に影響する場合。
- 部品が溶接組立品に使用される場合 嵌合部品間の板厚の不一致が溶接欠陥を引き起こす場合。
- サプライヤーが想定していたものとは異なる材料規格を使用している場合。
図面指示の例
図面上の明確な板厚指示は以下のようになる：
材料：ASTM A1008 CS Type B、1.5 mm ±0.05 mm
これはサプライヤーに以下を伝える： 材料、公称板厚、および許容公差を1行で示している.
±0.05 mmの指示がなければ、サプライヤーはその材料と板幅に対する標準公差を適用する可能性があり、それは±0.08 mm以上になることがある。
明確な図面指示は、材料規格、公称板厚、および許容公差を1行で指定し、メーカーにとっての曖昧さを排除する。
板厚が公差外になった場合に何が起こるか
板厚公差は仕様書上の単なる数字ではない。 実際の板厚が指定範囲を外れた場合、実際の製造および組立上の問題が発生する。
組立および嵌合の問題
0 mmの板材が2.15 mmで納入された場合 — 一部の標準公差内ではあるが、設計上の想定外 — 0 mmのスロットに挿入するよう設計された部品は嵌合しない.
実際の板厚が設計上の想定をわずか0.15 mmでも超えると、精密嵌合を前提に設計された部品は正しく組み立てられなくなる。
複数の部品を積み重ねる組立品では、部品ごとのわずかな板厚誤差でも積み重ね全体で累積し、製作後に修正が困難な寸法の不一致が生じる。
溶接および接合の問題
実際の板厚が異なる2枚の板材を突合せ溶接する場合、 不一致により不均一な継手が生じる。薄い側はより溶け込みやすく、厚い側は完全な融合が得られない場合がある。
重ね継手の場合、板厚変動により重なり接触面積が変化し、溶接強度と一貫性に影響する。
曲げおよび成形の偏差
板金曲げは 材料の実際の板厚に依存して 曲げ余長とKファクターを計算する.
入荷材料が指定より厚いか薄い場合、 曲げ角度とフランジ長が設計意図から逸脱する。1つの部品に複数の曲げがある場合、これらの偏差は累積する。
入荷材料の板厚検証
部品が特定の板厚に依存している場合、 以下だけに頼ることは ミルテストレポート 常に十分とは限らない.
入荷検査での実用的な検証は、技術的にはサプライヤーの公差内であるが、設計公差外の材料を検出するのに役立つ。
測定工具：
- A マイクロメーター （分解能0.001 mm）が板厚測定の標準工具である。 少なくとも3点で測定する：各エッジ付近と中央部。
- RFQとは 超音波厚さ計 は、直接接触測定では表面を損傷するコーティングまたは塗装された材料に有用である。
測定箇所：
材料の板厚がシート全体で完全に均一であることはほとんどない。 複数点で測定する — エッジから少なくとも25 mmおよび中央部 — 範囲を把握するため。
シート全体の複数点で板厚を測定する — 各エッジから少なくとも25 mmおよび中央部 — 板厚変動の全範囲を把握するため。
1枚のシート内での最小および最大の測定値が板厚変動を定義し、それは指定公差範囲内に収まるべきである。
全数検査かサンプリングかの判断基準：
重要用途（航空宇宙、医療、精密筐体）の場合、 入荷するすべての板材を測定する.
一般的な板金加工では、サンプリング計画 — 例えば5枚ごと、またはコイルごとの検査 — で通常は十分です。サンプリング頻度は受入検査手順書に記載してください。
よくある質問
本記事の情報は一般的なエンジニアリング参考を目的としています。厚さ公差の値は材料規格、圧延メーカーの能力、注文条件によって異なります。 設計判断を確定する前に、必ず適用可能な公差を特定の材料規格およびサプライヤーの証明書と照合して確認してください。
