- 締切済み
細径シャフトSUS(ステンレス）に変わる折れにくい材料
- 細径シャフトで繰り返し荷重に強い材料を探しています。
- シャフトには径方向に繰り返し荷重が数百グラムが日に数十万回掛かります。
- 現在の材料はSUS303(ステンレス)ですが、超硬やSKD11＋真空焼き入れなどあまり硬くしても折れやすくなると思われます。
- 金属
- 回答数9
- ありがとう数9
- みんなの回答 （9）
- 専門家の回答
みんなの回答
φ１～２ｍｍですと、ご考察の通り焼入れはやめた方がいいです。 折れないためには硬い表層と靭性のある内部の両方が必要ですが、焼入れ硬化層は少なくとも０．５ｍｍほどは入るので、小径では焼が入ってなくて靭性の高い中心部のサポートはなくなります。 一度ニューカナックを試してはどうでしょう？ これだと硬化層はごく表層にとどまるのと同時に、ピーニングで圧縮残留応力が高まります。 材質はむしろメーカーにアドバイスをもらった方がいいと思います。 ちょっと言葉足らずと思いましたので、身内の恥をさらしますと・・・ ・φ４のピンを高周波焼入れしたものはちょっとした衝撃でポキポキ折れました ・浸炭焼入れ品の歯車に太いシャフトを通そうとして、肉厚が４ｍｍほどまで削ったらすぐ割れました という経験があるので、うちでは、衝撃荷重がかかるものへの焼入れは慎重に設計してます。 （別にぜったいだめ、というわけではありません） なお、カナックはＳＵＳの硬化処理として、うちではちょくちょく利用してます。（一品ものです）
こんな表面処理があります。 http://www.awi.co.jp/nv/nvpionite/nvpionite.html 少量だと難しいかもしれませんが。
お礼
ご検討ありがとうございました。
負荷の状況からバネ系の材料を使用した方が良いのではないでしょうか。 一般的にバネに使用される材料は、弾性限度、疲労限度が大きいものですので 一度検討してみたらいかがでしょうか。 バネで使用される材料としては バネ鋼：SUP ピアノ線：SWP ステンレス：SUS302,304,316,630,631 などでしょうか。 また、切り欠きやノーズRの所で折れているとしたら、Rを大きくするなどの対応も必要と思います。
お礼
ご検討ありがとうございました。
誰も析出硬化系ステンレスに振れないので私も酸化☓参加しよう。まづ・・・ 両振りの繰り返し荷重の安全率は最小引張強さを基準とした場合には約 8です SUS303 σt=520 N/mm2 とするなら、σs=520/8=65 N/mm2 となってしまう。 これはオーステナイト系ステンレスの一般的な疲労限度σw≒235 N/mm2と比べ ても相当に安全側に見える。先の安全率が確立した古来の設計当時には疲労等 も明確に解明されていなかった頃である。然しながら其れを決めるのが設計者 設計的には実際に作用する応力振幅にとり、修正グッドマン線図などを使って 最適な安全率は何処にあるかを探らねば、誰にも折れないと断定などできん。 また一般的なことしか言えんが析出硬化系ステンレスSUS630という特殊な材質 がある。降伏点が最大で、1175/205≒5.7 倍も上がるので効果は抜群だろう。 この材質が優れているのはマルテンサイト系のように高温の焼入れが必要なく 熱処理による変形が少ないことや防錆の点でも優れている点ある。しかし、だ 現実に私が使ったことがあるのは一度だけ。耐摩耗+耐錆として使用したが。
お礼
ご検討ありがとうございました。
回答(2)さんに賛成です。 もともとの繰り返し荷重を低減することが寿命を延ばす最短経路でしょう。
お礼
ご検討ありがとうございました。
回答（1）再 ↓回答（3） こんなアブラウリ回答の再現じゃん http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=261849&event=QE0004 “錆び難さ”は油やグリースを上手く使用してフォローしてもらいたいです。 ＞防錆力は若干落ちますが、、、SCM435、SCM415、、、 若干どころか素の鉄です!! 回答（1）で示したミスミの資料にもあるが、錆び対策のクロゾメ、無電解ニッケル、黒色クロムの表面処理がほぼ前提で、少し長納期。 SUS304の資料を示す意味が無い。使用上はSUS303と変わらない（ミスミに無し）。 追記に至っては勝手な思い込みと幻想。 結論 ⇒ すべてが役立たずの無駄書き。多様な見解にもならない。
お礼
ご検討ありがとうございました。
折れる箇所にもよりますが、鋼類では硬さと引張強さはある範囲比例関係にあります。 ですから、焼きを入れて引張強さ(強度)を上げるのは、有効な手段です。 では、詳細説明を以下にします。 ? 先ず、現在SUS303(ステンレス)の選定理由が不明です。 理由が、超硬やSKD11＋真空焼き入れなどあまり硬くしても折れやすくなる。 SUSはドリルの刃が立たなく滑り易い＝硬い＝引張強度があると思い込みの選定。 且つ“先端部の径φ1～2mmで長さは約8mm”なので、加工がし易い材料からSUS303とした。 以上が選定理由なら、SUS303引張強度を確認すると判りますが、そんなに強度はありません。 ? SUSを使用するなら、防錆力は若干落ちますが、SUSの焼入れができる材料を選んだ方がよい。 SUSでないなら、軸であるので、先ずはオーソドックスな、 ◆ SCM435で、“先端部の径φ1～2mmで長さは約8mm”を高周波焼入れ＆研磨 ◇ SCM415で、“先端部の径φ1～2mmで長さは約8mm”を浸炭焼き入れ研磨 から、対策してみる ? “先端部の径φ1～2mmで長さは約8mm”の径に段差があり、そこから折れる場合は、応力集中 も原因なので、工具Ｒ部をできるだけ大きなＲにする、Ｒ部の表面も研磨し表面凹凸を できるだけなくして、応力集中を緩和する また、φ2mmから根元の段差で折れる場合も同様です 相手があり、できない場合は、相手の面取りを大きくする等で応力集中を緩和する ? “先端部の径φ1～2mmで長さは約8mm”なのであまり望めませんが、浸炭深さを調整すれば、 表面は浸炭で焼きが入るが、中心部はそんなに焼きが入らない、強くて折れ難い“日本刀” のような効果も微細焼入れ表現で可能です。 以上を踏まえ、URLの最下部内容を基に、SCM材ではなくもっと踏み込んだ(強くて靭性がある) 材料選定をしても可です それと、相手側要因も再確認が必要でしょう。 例えば、芯出し確認や冶具等を利用して確実に心を出せるや、動作のタイミングや速度を 再調整する。 また、全体の見直しが、小改修でできるなら立案し、上司等の許可をもらい実施する。
お礼
ご検討ありがとうございました。
>>日に数十万回 耐久加速試験をしてるようなもの 材料を変えて劇的に変わるとは思えない 根本的に変える必要があると思う 測定端子をと書いてあるので 測長だと思いますが 非接触センサーはいくらでもある 高いが
お礼
ご検討ありがとうございました。参考にさせていただきます。
超硬まで必要ないにしろ焼入鋼にすれば効果あります。 耐錆性のためSUS303の選択なら、焼入れできるSUS440Cに置き換えます。 コマーシャルではないが少量なら実に多品種をライナップするミスミを使う方が安い。材質、焼入どうする加工どうするを考えずカタログで選ぶだけ。 ミスミが嫌ならそれらを真似ればよい。 http://cp.misumi.jp/catalog/HP30011-K.pdf 材質・処理 SUS303処理無 SUS440C相当（50～55HRc） 〃＋硬質クロム 耐摩耗性が向上 ＞シャフトは測定端子を押しているためできるだけたわまないことが条件 鋼のヤング率は焼入をしても変わらないのでたわみは同じ。弾性限は上がる。 ヤング率を高くするには超硬。
お礼
参考になりました、早速SUS440Cで試してみます。 ありがとうございました。
お礼
ご検討ありがとうございました。 ご検討ありがとうございました。