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せん断加工とは何か答えよ。
板材に、はさみで切るような力を加えて切る方法のこと。

せん断加工には、打抜き加工・穴あけ加工・縁取り加工がある。

板材を支える工具・力を加える工具をそれぞれ答えよ。
ダイス・ポンチ

上の二つのすきまの名称は何か答えよ。
クリアランス

曲げ加工


曲げたいところをダイスの端に合わせ、押さえ板で板材を固定しながら突き出ている部分をポンチで押し付けながら曲げる。これを折り曲げという。

曲げたい形にあらかじめダイスとポンチを作っておき、それらの間に板材を置いて、ポンチで押し込みながら曲げる。これを型曲げという。

ロールによって送り方向に連続して曲げる加工を、送り曲げという。

二つのロールの間に長い板材を連続して押し込んでロールの形に曲げる方法を、ロール成形という。

弾性ひずみに相当する縮み分だけ元に戻ることを、スプリングバックという。

パイプを曲げて作られた製品
マフラーハンガー、ローリングタップ

延性、展性

めがねのフレーム、携帯のアンテナ

曲げられた板材の外側は引張力を、内側は圧縮力を受ける。この結果、外側は伸び、内側は縮む。そして、伸びも縮みもしないところがあり、そこを中立面という。

曲げ加工を施したのち荷重を除去すると変形が少し戻る現象があり、これをスプリングバックという。この現象は降伏点が高く、硬い材料ほど大きく、また、曲げる角度が大きいものほど大きい。また、加工法や荷重の加え方、あるいは型の形状によって異なる。たとえば、板材を直角に曲げたい場合には、これより少し余計に曲げるのも一つの方法である。曲げられた方向に対して直角の方向に生じるそりは、曲げにともなって板材が受ける圧縮力や引張力が原因である。

絞り加工


アルミニウム板材をせん断加工で打抜いて、アルミニウムの円板を作る。これをブランクという。

このときダイスとしわ押さえの間にあるブランクのフランジ部は、絞りながらダイス内に絞り込まれる。

絞られた容器のふちに見られる波打った状態の部分を耳という。

一回の絞り加工で、深さがふじゅうぶんな場合には、再び絞る。これを再絞り加工という。

ダイスの内径をわずかに小さくして暑さを薄くしながら均一にする。このとき厚さが薄くなる分だけ容器は深くなる。この加工をしごき加工という。

ブランクの一部をふくらませて突起部を作る成形法をなんというか。
張り出し加工

平らなブランクを、底のついた容器状のものに成形する加工法を深絞り加工という。

ブランクの径に対する容器の径の大きさを百分率で表した値を絞り率と呼ぶが、この値が小さい製品をつくる場合には、再絞りを行う。これには直接再絞りと逆再絞りがあり、前者は複動プレスを使用すれば一つの工程で成形できるので効率的であり、後者はより深く絞るのに適している。

型絞りの際、素材は複雑な力を受ける。すなわち、当初、しわ押さえによって押さえられた部分は、容器の円筒部になるが、この部分は圧縮力を受けたのち、変形の進行にともなって引張力を受けるようになる。

ポンチやダイスの製作に要する費用と時間は、当然ながら製品の単価にはねかえるので、どちらか一方でも省略できると都合がよい。そこで、原型と素材を取り付けたへら絞り盤を用いて洗面器などの回転対称な製品をつくるスピニング加工など様々な板材成形法が利用されている。

ガス溶接


ガス溶接では酸素とアセチレンの混合ガスが用いられ、この溶接を酸素アセチレン溶接といい、約3000℃の炎によって母材は加熱される。

C_{2}H_{2}=2C+H_{2}+229000J

2C+O_{2}=2CO+221000J

2H_{2}+O_{2}=2H_{2}O+484000J

2CO+O_{2}=2CO_{2}+569000J

ガス溶接は母材は接合部を溶融し、ここに母材とほぼ同じ組成の溶加材を加え、これらの溶けた金属を融合させて接合する方法である。

ガス溶接には、アセチレンC_{2}O_{2}、水素H_{2}、プロパンC_{3}H_{8}などと、酸素O_{2}との混合ガスを用いる。一般にはボンベ内の多孔性物質に吸収されているアセトンCH_{3}COCH{3}に溶解させて運搬を容易にした純度の高い溶解アセチレンと、温度35℃における圧力が14.7MPaでボンベに入れた酸素が用いられる。

ガスの圧力はボンベに取り付けた調整器の圧力計で示され、適当な圧力に調整されたガスの圧力は低圧力計で示されたのち、アセチレンは褐色のゴムホースでトーチに導かれ、ここで混合して燃焼ガスを火口から吹き出す。

溶加材として用いる溶接棒には、原則として母材と同じ材質のものを使うが、母材とよく融合し、十分な強さを与えるものなら異種金属でもよく、その太さは母材の板厚に応じた適当なものを用いる。

溶融した部分は用意に酸化し、また窒化するので、これを防ぐとともに生じた酸化物を溶融してスラグとして除去する目的で粉状またはのり状のフラックスを溶接部に与える。例えば、ホウ砂や塩化ナトリウムなどを母材の種類に応じて用いるが、軟鋼の場合には用いないことが多い。

ガス切断が可能な金属に共通な性質を四つ、可能、不可能な材料名をそれぞれ二つ答えよ。

①加熱により、生じる酸化物の融点は母材の融点より低い。
②母材の燃焼速度は、母材の融点より低いが生じた酸化物の融点より高い。
③酸化物の流動性がよく、容易にはがれる。
④母材の成分中に酸化反応を妨げるものが少ない。
切断可能な材料 純鉄、炭素鋼
不可能な材料 鋳鉄、軽合金

アーク溶接は、電力をアークに変えて、その熱で母材の溶接部と溶加材を溶かして溶接する代表的な溶接法である。

すなわち、適当な電圧を加えた二つの電極を接触させたのちわずかに離すと、電極間に火花が出て、気体や金属蒸気の雰囲気をつくる。このとき、大きな電流が流れて強烈な光と高温の熱が発生する放電現象をアークといい、アーク溶接で持続的にアークを発生させて母材を溶融させると、これにともなって溶融池がつくられる。その深さを溶込みという。

アーク溶接の溶接方法には、TIGのように消耗しにくい電極を用いる非消耗電極式と、MIGのように溶加材をかねる金属電極を用いる消耗電極式に大別できる。非消耗電極式は、つくった溶融池で溶加材を溶かしながら溶接する方法で、使用する溶加材に制限がない長所があるが、ガス溶接と同様に溶接ホルダと溶加材をそれぞれの手に持たなければならない欠点がある。

溶接中の溶接棒と母材の極性が変わる交流アーク溶接は、両極の発熱量は等しいので極性は無視できる。しかし、直流アーク溶接では両極の発熱量は異なるので、両極を活用して溶接を行う。たとえば、より深い溶込みを得るには母材を電源のプラス側につなぐのがよい。このような接続法では棒をマイナス側につなぐので棒マイナスといい、アークが溶接棒の動きに追従して安定するので正極性ともいう。しかし、これと逆の接続すなわち棒プラスあるいは逆極性と呼ばれる接続法にするとアークが不安定になり、母材の温度があまり高くならない。したがって薄板や鋳鉄の溶接にはこの接続法が適している。

安定したアークを得るために、交流アーク溶接では高い無負荷電圧が必要となり、電撃事故を起こす可能性が高まる。そこで、アークを発生していないときには溶接棒ホルダと母材間の電圧を低くし、溶接棒が母材に接触したときには高い電圧を流す自動電撃防止装置が備えられている。

アーク溶接棒は溶加材を兼ねているので、ガス溶接のそれと同様に、母材とほぼ同じ材質のものを、また、その太さも母材の厚さに応じた適当なものを用いる。

しかし、アークを発生させる目的もあるので、溶加材、すなわち心線の周囲には燃焼してガスを発生し、アークを容易に発生するとともにアークを安定させ、また、アークを溶けた金属で囲んで大気との接触を遮断して溶融金属の酸化や窒化を防ぎ、さらに、スラグを作るとともに溶けた金属の上に浮き上がって溶融金属を大気から守り、同時に、冷却を遅くする作用をして熱応力や亀裂の発生を少なくするなど様々な働きを持つ被覆材を塗布する。このような被覆アーク溶接棒は、母材の種類や溶接条件に応じた各種のものがつくられている。

また、燃焼や化学反応によって不足した成分を補給する働きも要求されるので、被覆材には各種金属の酸化物や鉄粉、および各種の塩類、あるいはセルロースなど有機物など種々の原材料を用いる。

アークの種類


被覆アーク溶接
サブマージアーク溶接
ガスシールドアーク溶接
炭酸ガスアーク溶接
イナートガスアーク溶接
TIG(ティグ)溶接
MIG(ミグ)溶接
MAG(マグ)溶接

切削加工


刃物と工作物の運動は、切削運動、送り、切り込みの三つからなっている。

切削加工のいろいろ
加工法を15個答えよ。




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