剪断（せんだん）とは、物体内部のある面に沿って両側部分を互いにずれさせるような作用のことを指します 。この現象は、はさみで紙を切るときのように、物体や流体の内部の任意の面に関して面に平行方向に力が作用することによって生じます 。
参考）剪断(センダン)とは？ 意味や使い方 - コトバンク
物理的には、剪断が発生する際に物体内に仮想面を考えると、この面に作用する内力は面に垂直な成分と平行な成分に分けられ、面に沿った成分が剪断力となります 。この剪断力によって材料内部にずれが生じ、最終的に材料の破断へと至るのです。
剪断の作用メカニズムは、材料の微細構造レベルでは結晶格子のずれとして現れます。金属材料では、結晶粒界や転位といった内部欠陥が剪断変形の起点となり、応力が集中することで局所的な破壊が進行し、最終的に巨視的な破断に繋がります。
剪断応力（τ：タウ）は、剪断力を断面積で割ることによって求められ、単位はPa系（通常はMPa）で表されます 。基本的な計算式は τ = W/A（W：荷重、A：断面積）となります 。
参考）【3分で解説】せん断応力とは？記号・単位・求め方を簡単解説
材料のせん断強度は、一般的に引張強度の約0.5～0.8倍の値を示すことが多く、材料による違いが大きく現れます 。主要な金属材料のせん断強度を比較すると、軟鋼が200-400 N/mm²、炭素鋼が300-600 N/mm²、ステンレス鋼が400-800 N/mm²となっています 。
参考）せん断強度とは？金属加工で重要な要素
実際の強度計算では、発生するせん断応力が材料のせん断強さ（引張強さ×0.6）より大きければ破壊が生じ、小さければ安全と判断します 。ただし、実際の部材では応力分布が不均一であるため、平均せん断応力だけでなく最大せん断応力も考慮する必要があります。
参考）【材料力学】せん断応力、せん断強度の計算方法
金属の剪断加工では、上刃と下刃の間隔であるクリアランスが加工品質と金型寿命を大きく左右します 。適切なクリアランスは材料の種類と板厚によって決定され、例えば6mmの板厚の場合、約0.6mmのクリアランスが設定されます 。
参考）剪断加工
シャー角と呼ばれる切断角を刃先に付けることで、はさみで切るように徐々に切り進むため、必要な切断力を大幅に削減できます 。この技術により、大型のプレス機を使用せずとも効率的な切断が可能になり、エネルギー消費の最適化にも繋がります。
金型設計では、製品の要求寸法に対してパンチとダイの寸法をクリアランス分だけ調整する必要があります。穴径20mmの場合、パンチは20mm、ダイは21.2mmとなり、外形20mmの部品では、パンチが18.4mm、ダイが20mmという設計になります 。
剪断加工には、切断、打ち抜き（ピアス・ブランク）、縁切り（トリミング）、切込み（ルーバリング）、シェービングといった多様な手法があります 。打ち抜き加工では、打ち抜かれたものが製品の場合を「ブランク」、外側が製品の場合を「穴あけ（ピアス）」と呼び分けます 。
ファインブランキング技術は、板押さえにより上下から材料に圧力をかけ、クリアランスを極力なくした状態で剪断加工を行う方法です 。この技術により、一般的な剪断加工で発生する「ダレ」（材料表面の丸みを帯びたR形状）を大幅に削減し、ミクロン単位の高精度な加工が可能になります。
参考）プレス加工で発生するダレの抑制方法を解説 href="https://metal-stamping-costdown.com/column/%E3%83%97%E3%83%AC%E3%82%B9%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E3%81%A7%E7%99%BA%E7%94%9F%E3%81%99%E3%82%8B%E3%83%80%E3%83%AC%E3%82%92%E6%8A%91%E5%88%B6%E3%81%99%E3%82%8B%E6%96%B9%E6%B3%95%E3%82%92%E8%A7%A3%E8%AA%AC/" target="_blank">https://metal-stamping-costdown.com/column/%E3%83%97%E3%83%AC%E3%82%B9%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E3%81%A7%E7%99%BA%E7%94%9F%E3%81%99%E3%82%8B%E3%83%80%E3%83%AC%E3%82%92%E6%8A%91%E5%88%B6%E3%81%99%E3%82%8B%E6%96%B9%E6%B3%95%E3%82%92%E8%A7%A3%E8%AA%AC/amp;#8211; 精…
シェービング加工は、一度打ち抜かれた製品を少しだけそぎ落とすように削り取る二次加工方法で、切断面の精度向上を目的としています 。この技術により、汎用プレス機でもファインブランキングに匹敵する精密な切断面を実現できます。
現代の剪断加工技術では、従来の機械的切断に加えて、レーザー切断、プラズマ切断、ウォータージェット切断などの非接触加工法との組み合わせが進んでいます 。これらの技術は、それぞれ異なる原理に基づいており、用途に応じた最適な選択が可能になっています。
参考）https://www.kanameta.jp/column/shearing-vs-cutting-processing-difference
順送金型技術の発展により、複数の剪断加工を連続的に実行し、一度のプレス工程で複雑な形状の部品を製造することが可能になりました 。この技術は特に自動車産業において、大量生産と高精度を両立する重要な技術として位置づけられています。
参考）プレス加工：8種類のせん断加工と特長 - 金属塑性加工.co…
最新の研究では、材料の結晶構造と剪断特性の関係が詳細に解明されており、合金設計の段階から剪断加工性を考慮した材料開発が行われています。これにより、従来よりも低い加工力で高品質な切断面を得ることができる新材料の開発が進んでいます。
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