タングステンの加工は、種類と形で方法が決まる。
純タングステン・超硬・銅タングステン・重合金。切削できるもの、割れるもの、放電加工が向くものを整理しました。
タングステンは、融点が3,422℃と金属の中で最も高く、重く、硬い材料です。ひと口にタングステンといっても、ほぼ純粋なタングステンのほかに、炭化タングステンをコバルトで固めた超硬合金、銅と混ぜた銅タングステン、ニッケルや鉄と混ぜた重合金（ヘビーメタル）があり、加工のしやすさはまったく違います。「タングステンは削れない」と言われる理由の多くは、純タングステンの脆さと、超硬合金の硬さです。この記事では、種類ごとの加工の難しさ、切削で割れる理由、放電加工・研削・レーザーの選び方、外注するときに伝えると早い情報をまとめました。当社は愛知県尾張旭市の放電加工の専門工場で、タングステンと超硬合金の加工を1個からお受けしています。
- 純W・超硬・銅W・重合金
- 1個から・個人の方も
- 形彫・ワイヤー・細穴
- 秘密保持契約に対応
結論｜タングステンの加工方法は、材質と形で選ぶ
最初に決めるのは「どのタングステンか」です。重合金と銅タングステンは、超硬の工具を使えば切削で形をつくれます。純タングステンは切削すると割れや欠けが出やすく、超硬合金は普通の刃物では歯が立ちません。この2つは、形に合わせて放電加工か研削を選びます。
放電加工は、電気を通す材料なら硬さに関係なく加工でき、刃物で押さないので、割れやすい材料でも欠けを抑えられます。ただし、材料を溶かして取り除く方法なので、取り除く量が多いと時間がかかります。外形の大まかな形を切削や研削で先につくり、割れやすい部分や切削で届かない部分だけを放電加工にすると、費用と日数を抑えられます。
タングステンの種類と加工の難しさ
図面の材質の欄に「W」「タングステン」とあっても、中身は次の4つのどれかであることがほとんどです。硬さと密度は代表的な値で、成分の割合や製法で変わります。
| 種類 | 中身 | 密度の目安 | 硬さの目安 | 切削 | 放電加工 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 純タングステン | タングステン99.9%以上 | 19.3 g/cm³ | HV350〜500程度 | 難しい（割れ・欠け） | できる（時間がかかる） | 高温炉の部材、TIG 溶接の電極、スパッタリングのターゲット |
| 重合金（ヘビーメタル） | タングステン90〜97%＋ニッケル・鉄や銅 | 17〜18.5 g/cm³ | HV300前後 | できる（超硬の工具で） | できる | おもり・バランスウェイト、放射線の遮へい、ダーツのバレル |
| 銅タングステン | タングステン50〜90%＋銅 | 12〜17 g/cm³ | HV200〜300程度 | できる（工具は減りやすい） | できる | 放電加工の電極、抵抗溶接の電極、放熱板 |
| 超硬合金 | 炭化タングステン＋コバルト | 13〜15 g/cm³ | HV1,300〜1,800（HRA88〜93） | ほぼできない | できる | 金型のパンチ・ダイ、切削工具、耐摩耗部品 |
密度・硬さは一般的な範囲です。重合金の成分（ニッケル・鉄か、ニッケル・銅か）や、超硬合金のコバルトの量によって値は変わります。正確な値は材料メーカーの資料でお確かめください。
「タングステン」と「炭化タングステン」は別の材料です。純タングステンのモース硬度は7.5前後で、ビッカース硬さではHV350〜500程度と、焼入れした鋼（HRC60でHV700前後）より低い値です。非常に硬く、モース硬度で9前後になるのは、炭素と結びついた炭化タングステンで、これを固めたものが超硬合金です。硬さの数字の換算は、超硬合金とタングステンの硬さ一覧にまとめています。
タングステンが切削で割れる・欠ける理由
純タングステンが割れやすいのは、硬いからというより、室温では粘りがないからです。超硬合金が削れないのは、刃物と同じくらい硬いからです。原因が違うので、対策も違います。
室温では脆い
タングステンは、温度が低いと脆く、高いと粘りが出る金属です。脆さから粘りへ変わる温度（延性脆性遷移温度）が室温より高いため、室温で力を加えると、伸びずに割れます。
板や棒は、層に分かれやすい
圧延した板や、鍛えて伸ばした棒は、結晶が引き伸ばされた繊維のような組織になっています。端面や穴の縁から、層がはがれるように割れることがあります。
角と薄い部分に力が集まる
刃物が材料の端へ抜けるとき、出口の角は支えがなくなり、欠けやすくなります。薄い板や細い突起は、固定する力や削る力だけでも割れることがあります。
超硬は刃物と同じ硬さ
超硬合金の硬さはHV1,300〜1,800で、刃物に使う超硬工具とほぼ同じです。削る側と削られる側が互角になり、工具がすぐに減ります。削れるのは、ダイヤモンドの工具で少しずつ取る場合に限られます。
高温にさらすと、さらに脆くなる
圧延や鍛造で粘りを持たせた板や棒も、高い温度にさらすと結晶が育ち直し（再結晶）、もっと脆くなります。溶接やろう付けで熱が入った部分が割れやすいのは、このためです。
重く、材料が高い
密度は鉄の約2.5倍で、小さな部品でも材料費がかかります。割ってしまったときの損が大きいので、最初から割れにくい方法を選ぶ価値があります。
割れを防ぐために、加工の前にできること
- 材料の状態を確かめる：焼結したままの材料か、圧延・鍛造した材料か。圧延した板は、繊維の向きで割れやすさが変わる
- 角に面取りや丸みを入れる：鋭い角は欠けの始まりになる。機能に関係ない角は、図面で面取りを指示する
- 薄い部分は、押さない方法で：薄い板の穴やスリット、細い突起は、ワイヤー放電や形彫放電にする
- 固定の力をかけすぎない：締め付けるだけで割れることがある。受けの面を広くとる
- 急な温度の変化を避ける：加熱した材料を急に冷やすと割れる。温めて加工する場合は、冷まし方まで決めておく
- 放電加工も条件を選ぶ：荒い条件のままだと、表面に細かい割れが残ることがある。最後は仕上げの条件で整える
タングステンの加工方法6つ｜向く形と向かない形
タングステンを加工する方法は、大きく分けて次の6つです。1つの部品を1つの方法でつくるとは限らず、外形は切削、穴は放電加工、最後の平面は研削、のように組み合わせるのが普通です。
切削（旋削・フライス・穴あけ）
向く：重合金・銅タングステンの外形、丸物。
向かない：純タングステンの薄物と鋭い角、超硬合金。
超硬の工具で、刃先の欠けと摩耗を見ながら加工します。純タングステンも、条件と形によっては削れますが、割れの危険がつきまといます。
研削（ダイヤモンド砥石）
向く：超硬・純タングステンの平面、外径、刃先の仕上げ。
向かない：穴、溝、入り組んだ形、深い彫り込み。
面をきれいに仕上げられる方法です。砥石が届く形に限られます。
ワイヤー放電加工
向く：板の外形、貫通した穴や溝、パンチ・ダイの輪郭、薄い板のスリット。
向かない：止まり穴、底のある彫り込み。
細い真ちゅうの線を電極にして、糸のこのように切り抜きます。最初に線を通す穴が要ります。
形彫放電加工
向く：止まり穴、角穴・六角穴、底のある彫り込み、金型のキャビティ。
向かない：大量に取り除く荒取り。
穴の形をした電極を沈めて、形を写します。電極の製作が要ります。
細穴放電加工
向く：細く深い穴、ワイヤー放電の線を通す下穴、ノズルの穴。
向かない：精度の高い穴径と真円度（仕上げは別の方法で）。
パイプ状の電極を回しながら穴をあけます。
レーザー加工
向く：薄い板の切断、刻印。
向かない：厚い材料、立体の形、熱の影響を嫌う部品。
速い方法ですが、切り口のまわりに熱の影響が残ります。当社はレーザー加工を行っていません。
放電加工の方法ごとの詳しい仕組みは、ワイヤー放電加工とは・形彫放電加工とは・細穴放電加工とはで解説しています。タングステンへのねじ穴と穴あけは、タングステンのタップ加工・穴あけにまとめました。
加工方法の比較表｜材質と形の向き・不向き
◎はよく向く、○は向く、△は条件しだい、×は向かない、を表します。実際の向き・不向きは、大きさ・厚さ・精度・数量で変わります。
| 比べること | 切削 | 研削 | ワイヤー放電 | 形彫放電 | 細穴放電 | レーザー |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 純タングステン | △ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | △ |
| 超硬合金 | × | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | △ |
| 重合金・銅タングステン | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | △ |
| 止まり穴・角穴 | △ | × | × | ◎ | △ | × |
| 貫通した輪郭・スリット | △ | × | ◎ | ○ | × | ○ |
| 細く深い穴 | × | × | × | △ | ◎ | △ |
| 平面・外径の仕上げ | ○ | ◎ | △ | △ | × | × |
| 割れ・欠けの起きにくさ | △ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 1個からのつくりやすさ | ○ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ |
形彫放電の「1個から」が○なのは、形に合わせた電極が要るためです。電極の費用は数量で割られるので、数が多いほど1個あたりは下がります。
放電加工でタングステンを加工するときに知っておきたいこと
放電加工は、タングステンにとって割れにくい方法ですが、何も気にしなくてよいわけではありません。次の4つを知っておくと、図面の指示と見積りの話が早くなります。
鋼より時間がかかる
放電加工は、火花の熱で材料を溶かして取り除きます。タングステンは融点が高いので、同じ形でも鋼より時間がかかります。取り除く量を減らす設計（大まかな形を先につくるなど）が効きます。
電極の材質を選ぶ
材料が溶けにくい分、電極も減りやすくなります。形彫放電では、加工する材料と精度に合わせて、銅・グラファイト・銅タングステンなどから電極の材質を選びます。電極の考え方は電極設計の記事で解説しています。
表面に変質した層が残る
放電加工の面には、溶けて固まった薄い層と、その下の熱の影響を受けた層が残ります。荒い条件ほど厚く、細かい割れが入りやすくなります。超硬合金では、表面の結合材（コバルト）が抜けることもあります。
電気を通さないものは加工できない
放電加工は、電気を通す材料にしか使えません。セラミックスや、電気を通しにくい一部の材料はお受けできません。超硬合金でも、材種によっては事前に確認させてください。
金型のパンチの刃先や、相手と擦れる面など、表面の層が性能に関わる部分は、仕上げの放電条件で層を薄くし、必要なら研削や磨きで取り除きます。どの面を、どこまで仕上げるかを図面で分けておくと、仕上げの工程が必要な面だけに絞れます。面の粗さと精度の目安は、放電加工の精度と面粗さをご覧ください。
用途別｜よくある加工と向く方法
タングステンの部品でよくある加工と、向く方法の組み合わせです。実際には形と精度で変わるので、図面を拝見してからご提案します。
| 部品 | よくある加工 | 向く方法 |
|---|---|---|
| 超硬のパンチ・ダイ | 抜き形の輪郭、刃先の逃げ | ワイヤー放電で輪郭、研削で刃先と平面 |
| 超硬の金型・入れ子 | 底のある彫り込み、角穴、細いリブ | 形彫放電（荒・中・仕上げで電極を替える） |
| 純タングステンの板 | 穴、スリット、外形の切り抜き | ワイヤー放電。下穴は細穴放電 |
| 純タングステンの棒・ブロック | 止まり穴、ねじ穴、段付きの形 | 形彫放電。外径は研削 |
| 重合金のおもり・遮へい部品 | 外形、穴あけ、ねじ | 切削。細かい溝や角穴だけ放電 |
| 銅タングステンの電極・部品 | 外形、細かい形状 | 切削・ワイヤー放電 |
| ノズル・オリフィス | 細く深い穴 | 細穴放電。精度の高い穴は形彫放電やワイヤー放電で仕上げ |
タングステン加工の費用が決まる要素
放電加工の費用は、機械を使う時間と、電極の数と大きさ、段取りの手間で決まります。タングステンは同じ形でも鋼より時間がかかるため、形と精度によって金額の幅が大きくなります。金額は図面を拝見してからお出しします。機械を使う時間の見込み方は、放電加工の加工時間の計算で試せます。
| 要素 | 費用への効き方 | 費用を抑える工夫 |
|---|---|---|
| 取り除く量と深さ | 多いほど、深いほど時間がかかる | 大まかな形を切削や研削で先につくる |
| 材質 | 純タングステン・超硬は、鋼より時間がかかる | 重合金で足りる部品なら、材質から見直す |
| 精度と面の粗さ | 厳しいほど、仕上げの工程が増える | 厳しくする面と、緩めてよい面を分けて指示する |
| 電極の数 | 形が複雑なほど、形彫放電の電極が増える | 同じ形の穴は、同じ寸法にそろえる |
| 数量 | 電極と段取りの費用を、数量で割る | まとめて頼むと、1個あたりが下がる |
| 納期 | 急ぎは、ほかの仕事との入れ替えが要る | 分かっている日程は、早めに知らせる |
費用の全体の考え方は、放電加工の費用の決まり方にまとめています。
個人で、タングステンを1個だけ加工したいとき
タングステンの加工は、町の加工屋さんでは断られることが多い材料です。当社は法人・個人を問わず、1個からお受けしています。図面がなくても、手描きの絵と寸法、または現物の写真があれば、加工できるかどうかをお答えします。
- 材料が何か：購入したときの名前（純タングステン、タングステン合金、超硬など）。分からなければ、買った店や品番
- どこを、どう加工したいか：穴をあける、切る、溝を彫る、など。写真に印を付けていただくと確実です
- 寸法：全体の大きさと、加工する部分の寸法。おおよそでも構いません
- 使い道：どこに使う部品か。厳しくすべき寸法が分かります
材料の持ち込みもご相談いただけます。割れやすい材料のため、加工できるかどうかは材料の状態を拝見してからお答えします。
見積りのときに伝えると早い8つの情報
すべてそろっていなくても構いません。分かる範囲で、図面か写真と一緒にお送りください。
- 材質：純タングステン・超硬（材種）・銅タングステン・重合金のどれか
- 材料の形：板・棒・ブロックと、その大きさ。支給か、当社で手配か
- 図面か3Dデータ：なければ、手描きの絵と写真
- 精度と面の粗さ：厳しくしたいのはどの寸法・どの面か
- 数量：今回の数と、今後の見込み
- 前の工程：ほかで加工済みの部分、断られた理由があれば
- 用途：金型・電極・おもり・炉の部材など
- 希望の納期：急ぎかどうか
タングステン加工の依頼先を選ぶときに確かめたい5つのこと
タングステンは、受けられる工場が限られる材料です。一般の切削の工場では、割れの危険と工具代の重さから断られることも少なくありません。依頼先を選ぶときは、次の5つを確かめると失敗が減ります。
1. 方法を選べるか
切削しかない工場では、割れやすい形でも切削で進めるしかありません。放電加工・研削を持つ工場なら、部分ごとに割れにくい方法を選べます。
2. 種類の違いを分かっているか
純タングステン・超硬・重合金を同じ「タングステン」として扱うと、方法を誤ります。材質を伝えたときに、加工の方法と注意点を説明できるかを見てください。
3. 割れたときの扱いが決まっているか
材料を支給する場合、加工中に割れたときの扱い（予備の材料、作り直しの費用）を先に決めておくと、あとで揉めません。
4. 寸法をどう確かめるか
どの寸法を、何で、どこまで測るかを確かめます。測った結果を書面で受け取りたい場合は、見積りの段階で伝えておきます。
5. 出せない精度を先に言うか
形と材質によっては、図面どおりの公差が難しいことがあります。受けたあとで「出ませんでした」とならないよう、受ける前に可否を説明してくれる工場を選びます。
番外. 秘密を守れるか
開発中の部品や、取引先から預かった図面は、秘密保持契約を結べるか、図面をどう保管するかを確かめておくと安心です。
材料を支給するときの注意
タングステンは材料そのものが高く、手に入るまで日数がかかることもあります。材料を支給していただく場合は、次の点を一緒にお知らせいただくと、加工の段取りが早くなり、割れの危険も減らせます。
- 材料の名前と製造元：材種名や、メーカーの資料があれば。成分で加工の条件が変わる
- 材料の状態：焼結したままか、圧延・鍛造したものか。板なら圧延の向き
- 削り代の余裕：仕上がり寸法ぴったりの材料では、割れた縁を逃がせない。外周に少し余裕があると安全
- 予備の材料：薄物や細い形は、1個分の予備があると、万一のときに日程を守れる
- すでにある傷や割れ：届いた時点の欠けや割れは、写真で共有しておく
- 熱を入れてよいか：ろう付けや溶接の予定がある部品は、加工の順番を相談する
当社でお受けしているタングステン加工
3つの放電加工を1か所で
形彫放電加工機7台（三菱電機 EX30 3台を含む）、ワイヤー放電加工機、細穴放電加工で、穴・輪郭・彫り込みを組み合わせて加工します。
電極から用意できる
電極は、当社での製作、協力会社での製作、お客様からの支給のどれにも対応します。図面か3Dデータがあれば、電極の設計からご相談いただけます。
公差はご指定に合わせて
図面でご指定の公差に合わせて加工し、機上で寸法を確かめます。出せない公差は、受ける前にはっきりお伝えします。開発中の部品は、秘密保持契約を結んで進めます。
加工歴40年の技術者が、図面を拝見して加工の方法をご提案します。営業時間内のご相談には、加工できるかどうかと概算を当日中にお返しします。土曜・祝日も稼働し、日曜は緊急時に対応します。超硬・タングステンの加工の対応範囲は、超硬・タングステンの放電加工のページにまとめています。
ご相談から納品までの流れ
- STEP 01図面・写真を送るフォームかメールで、図面・3Dデータ・現物の写真をお送りください。
- STEP 02可否と概算の回答営業時間内なら当日中に、加工できるかどうかと概算をお返しします。
- STEP 03正式なお見積り加工の方法と日程を決め、正式なお見積りをお出しします。
- STEP 04加工・確認・納品機上で寸法を確かめてから納品します。日数は形と数量で変わります。
よくあるご質問
タングステンは個人でも加工を頼めますか？
お受けします。法人・個人を問わず、1個からご相談いただけます。図面がなくても、手描きの絵と寸法、現物の写真があれば、加工できるかどうかをお答えします。
タングステンは切削できないのですか？
種類によります。重合金と銅タングステンは、超硬の工具で切削できます。純タングステンは割れや欠けが出やすく、超硬合金は刃物と同じくらい硬いため、普通の切削には向きません。この2つは、放電加工か研削を選びます。
純タングステンが割れるのはなぜですか？
純タングステンは、室温では粘りがなく脆い金属だからです。脆さから粘りへ変わる温度が室温より高いため、刃物で押したり締め付けたりすると、伸びずに割れます。圧延した板は、層に分かれるように割れることもあります。
タングステンのモース硬度はいくつですか？
純タングステンは7.5前後です。モース硬度で9前後と非常に硬いのは、炭素と結びついた炭化タングステンで、これをコバルトで固めたものが超硬合金です。
放電加工なら、タングステンは割れませんか？
刃物で押さないので、切削に比べて欠けや割れは起きにくくなります。ただし、荒い条件のままだと表面に細かい割れが残ることがあるため、最後は仕上げの条件で整えます。性能に関わる面は、研削や磨きで仕上げることもあります。
タングステンのレーザー加工はできますか？
当社はレーザー加工を行っていません。薄い板の切断や刻印ならレーザー加工が向く場合があります。厚い材料、止まり穴、彫り込み、熱の影響を避けたい部品は、放電加工でお受けします。
超硬合金の加工もできますか？
できます。超硬のパンチ・ダイの輪郭はワイヤー放電加工で、金型の彫り込みや角穴は形彫放電加工で加工します。材種によっては事前に確認させていただくことがあります。
費用はどのくらいかかりますか？
形・大きさ・精度・数量で大きく変わるため、図面か写真を拝見してからお出しします。営業時間内のご相談には、加工できるかどうかと概算を当日中にお返しします。
あわせて読みたい
切削で割れた、断られたタングステンの加工も。
図面か写真をお送りいただければ、加工できるかどうかと概算を、営業時間内なら当日中にお返しします。個人の方の1個のご相談も歓迎です。
