機械加工溶接物と鋳物：機械ベースでの選びかた
機械ベース、コラム、ベッドには、定評のある答えが2つあります。ねずみ鋳鉄で鋳造するか、鋼板から製作して機械加工するかです。どちらも立派な選択です。選択は、たいてい、数量、納期、そして剛性より減衰を必要とするかどうかで決まります。
要点
| 機械加工した鋼製溶接物 | 鋳鉄 | |
|---|---|---|
| 型の費用 | なし | 木型：大きく、製作に数週間 |
| 納期（初品） | 8–12週間 | 木型を含めて16–24週間 |
| 数量1–10での単価 | 低い | 高い |
| 数量50以上での単価 | 高い | 低い |
| 単位質量あたりの剛性 | 高い（E ≈ 200 GPa） | 低い（E ≈ 100–130 GPa） |
| 振動減衰 | 低い | 高い |
| 設計変更 | 安い。図面を直して切断 | 高い。新しい木型 |
| 複雑な内部形状 | 難しい | 自然に作れる |
| 補修性 | 溶接可能 | 難しい |
剛性：紙の上では鋼が勝つ
鋼のヤング率は約200 GPaです。ねずみ鋳鉄は、鋳造品の等級によっておよそ100–130 GPaです。同じ断面なら、鋼は約2倍の剛性があります。
実際には差は縮まります。鋳物は通常、より厚い肉と、ゆとりのあるリブで設計され、鋳造プロセスでは複雑なリブ形状がほぼ無料で作れる一方、溶接物ではリブ1枚ごとに切断、仮組み、溶接する部品が1つ増えるためです。
したがって、正直な言いかたはこうです。溶接物は、より小さい質量で所定の剛性を実現し、鋳物は、木型ができたあとは、より低い単価で実現する。
減衰：鋳鉄が勝ち、思われているより重要
ねずみ鋳鉄は、黒鉛片のおかげで、内部減衰が鋼よりおよそ1桁優れています。振動エネルギーは、響き続ける代わりに、材料内部で熱になります。
精密工作機械、研削盤、ジグボーラーなど、表面仕上げがびびりで決まるものでは、これが議論のすべてで、工作機械のベッドが1世紀にわたって鋳鉄である理由です。
ポンプ、ギアボックス、試験リグを載せるベースでは、重要性ははるかに低く、通常は溶接物のほうが良い答えです。
中間の道： 減衰を設計に組み込んだ鋼製溶接物です。箱断面に砂やポリマーコンクリートを充填する、拘束層型の制振処理をボルトで取り付ける、モード解析が有効と示す箇所に質量を追加するだけ、といった選択肢があります。控えめな費用で、差の有用な部分を取り戻せます。
納期と木型の問題
鋳物には木型が必要です。作るのに数週間かかり、相応の費用がかかり、形状を固定してしまいます。そのあとに、鋳造所の順番待ち、注湯、冷却、時効処理、機械加工が続きます。
溶接物に必要なのはDXFと板材です。この非対称性が、初期段階のプロジェクトを支配します。
- 試作または初品： ほぼ常に溶接物。設計は変わるもので、溶接物なら図面の修正で済みます。
- 少量、年1–20台： 通常は溶接物。木型の償却がうまく成り立つことはまれです。
- 確立した量産、50台以上： 設計が確定していれば、鋳物が有利になり始めます。
設計の自由度は両刃
鋳物は、曲面、有機的な形、内部のリブ形状を自然にこなします。溶接物は、平板と直線の断面を強いられ、同じ断面性能を得るために材料が増えることもあります。
溶接物は大きいものを自然にこなします。ある大きさを超えると、その部品を注湯できる鋳造所は少なく、高額になりますが、製缶工場はより大きなクレーンがあればよいだけです。6 mの機械ベッドでは、溶接物が唯一の現実的な答えであることもよくあります。
溶接物は混合構造にも向いています。荷重が集中する箇所は厚板、そうでない箇所は薄板、軸受が載る箇所は機械加工した埋め込み部材です。鋳物は全体が1つの材料です。
機械加工溶接物が実際に含むもの
「製缶」が「粗い」と受け取られることがあるので、はっきりさせておく価値があります。
- 板材を輪郭に切断し、端部を準備する
- 治具で仮組みし、仮付けして直角を確認する
- 認定された施工要領で溶接する。変形を抑えるよう順序を計画。厚板溶接の変形制御をご覧ください
- 応力除去：残りの工程を保たせるための工程。溶接機械ベースの応力除去で扱っています
- 荒加工
- 大きな応力がかかる断面では、2回目の応力除去
- 最終公差まで仕上げ加工
- 寸法検査。大きな寸法範囲では通常レーザートラッカー
4と6の工程が、機械ベースと製缶品を分けます。省略すると、納入後に部品が動きます。
コストの要因は異なる
鋳物のコストは、木型の償却、注湯重量、機械加工が支配します。木型ができたあとは、部品を20%重くしても、単価はほとんど動きません。
溶接物のコストは、工数、つまり切断、仮組み、溶接、機械加工の段取りが支配します。同じ継手数のまま部品を20%重くしても、ほとんど変わりませんが、ブラケットを20個追加すれば変わります。詳細は大型フレームとスキッドのコストを左右するものにあります。
判断の順序
- びびりや振動減衰が決め手となる要件か。 そうなら、鋳鉄、または減衰を設計に組み込んだ溶接物に傾きます。
- 3年間で何台作るか。 約20台未満なら、溶接物に傾きます。
- 設計は確定しているか。 そうでなければ、溶接物です。
- どの方向にも約3 mより大きいか。 溶接物が、ますます現実的な答えになります。
- 最初の1台がどれだけ早く必要か。 溶接物は約2か月短縮できます。
- 現場での補修や改造が必要になるか。 溶接物です。切断して再溶接できます。
産業設備のベース、スキッド、プレスフレーム、試験リグの大半は、溶接物に行き着きます。量産される精密工作機械のベッドは、鋳物に行き着きます。興味深いケースはその中間にあり、決めつけるより、モデル化する価値があります。
実際のベースでこの判断を進めていますか。図面または荷重条件をお送りください。24営業時間以内に、製缶ルートに合う工場をお知らせします。費用と納期は各社から直接見積が出ます。