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S45Cのシャフトが破断します。サイズアップせずに強度アップしたい。
2023/09/06 16:34
- S45Cのシャフトが破断する問題について、サイズアップせずに強度アップする方法をアドバイスしてください。
- 現在稼働している設備の制約から、製造条件の改造は困難です。寸法を変えずに強度を向上させるための材質や熱処理の方法についてのアドバイスをお願いします。
- S45Cのシャフトが破断している問題に対して、寸法を変えずに強度をアップさせるための材質や熱処理の方法についてのアドバイスをお願いします。
S45Cのシャフトが破断します。サイズアップせず…
2007/12/21 10:12
S45Cのシャフトが破断します。サイズアップせずに強度アップしたい。
S45Cのシャフトが破断します。サイズアップせずに強度アップしたい。
材料の形状、使用条件
A：ｼｬﾌﾄ S45C-D 直径30ｍｍ長さ670ｍｍ熱処理なし。
B：ﾎﾞｽ SUS304 外径40ｍｍ内径30＋0.010－０長さ300
C：羽根 巾50厚さ9長さ150 ボスBに180℃位相を変え溶接。
使用目的：味噌orﾓﾙﾀﾙのような物を撹拌。Aの中央にB溶接。
過去の経過
AとBを開先を取り溶接後旋盤加工（ﾌﾚｰﾑが有り要段付き部90℃）
溶接部にて破断（溶接歪でｼｬﾌﾄのブレが発生が原因？）
溶接後ｼｬﾌﾄ部削り出し加工。⇒溶接部にて破断。
AとBを径8ｍｍの平行ﾋﾟﾝで固定後、ﾋﾟﾝとBを溶接
ﾋﾟﾝ貫通部にてｼｬﾌﾄ破断。（ﾋﾟﾝはABの芯を貫通）
⇒ﾋﾟﾝをABの芯をすらせて打ち込み手配中。・・・現在進行中
?今後の予定（上の時点で部下より私に相談が来た）
Bの両端約40ｍｍをH7にする。
ABを組立て8ｍｍのﾋﾟﾝを打つ。
分解しAに熱処理をする。（新造する為材質変更も可）
この熱処理と、材質変更に関してどうすればモアベターかアドバイスを頂きたい。又は?の案自体がベターかワースかもっと発想を変えた、良い案がないか？についてのご意見、ご助言もお願いします。
現在稼動している設備のため、製造（攪拌）条件の変わる改造は困難です。ご理解の上のアドバイスをお願い致します。
現状の穴径は、30ｍｍ+0.1-0ｍｍでした。記入間違いでした。
調査時間は（初めての質問で回答希望時間と）勘違いしてました。約60分です。
たくさんの回答を頂き感謝してます。回答時間に結構時間を使ってます。
破断面の写真の添付の仕方どなたか解りませんか？
寸法を変えずに、強度アップしたい。
材質、熱処理方法のプロの方、助けて下さい。
ＳＣＭで焼き入れ、焼きなまし？焼きならし？
が現状ではＢｅｓｔでしょうか？
Ｓ45Ｃ生材より、50％アップで実施判断します。
Ｓ45ＣをＨＲｃ45程度で高周波焼入れするとか・・・。
熱処理方法と材質についてのアドバイスをお願いします。
計算値は不要です。材質、熱処理について計算するには
データが不足と推定します。責任は勿論私が負います。
現場のプロの経験による、アドバイスをお願いします。
１月９日 ０時４５分記入
皆様、お正月を挟んで、多数のアドバイスありがとうございました。
ツクルさんの案で行きます。
1/23に回答を締め切らせて頂きます。ありがとうございました。
その他の回答 （21件中 16～20件目)
素人の意見なのですが・・・
羽根の抵抗が大きいのでは？
大体の攪拌機は抵抗の少ない羽根が空洞になってると思います
練るのであればパン生地を練るフック
混ぜるのであればビーターが最適かと思います
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S45Cを高周波焼入れ熱処理するは、高周波を利用して表面を焼入れする事です。
中心部分は、素材の粘り強さが残り、SCM材の熱処理と同じ効果となります。
S45Cの焼入れ焼き戻し強度は、
硬度；HB201～269、引張強さ；690N/mm2以上、降伏点；490N/mm2以上です。
小生は、白銅?さんのカタログの付属のデータ資料を活用しています。
http://www.hakudo.co.jp/prod/prod.html#03
その他は、ネット検索で、
http://www.netushori.co.jp/story/index.html
http://www.forming.co.jp/database/index.html
↑ 材料特性をクリック
お礼
2007/12/21 21:32
ありがとうございます。参考にさせていただきます。
あまり力のかかるものを設計してないで、適切なアドバイスは出来ませんがイロイロと見解を述べたいと思います。
攪拌機と言うことで、結構な負荷が初期に掛かる気がします。 焼き入れ無しのシャフトとしても、φ30 L670なら結構な耐久トルクはあるでしょう。
シャフトは高周波の焼き入れ品がミスミで買えるのでそちらどうでしょう。
なお、負荷もとの羽根とシャフトは、ピン連結が良いでしょうが、過大負荷が掛かれば、羽根やシャフトはそのままで、ピンだけ壊れて、そこだけ簡単に交換できる構造が良いと思います。（現場対応が簡単にできるように）
なお、食品とそうでないものとは、破片の有無が重要だからその点はご注意ください。 なお、元々の駆動側（モーター）も、シャフトをねじ切るパワー（過大？）があると見ます。 ですから、モーター側も何か回路追加して、過大負荷トルクに、出力ダウンなりの対応が良いかと思います。 （モーターメーカーなりに聞いてもらえば、何かあると思います。） 完全ではないですが、アドバイスになればと思います。
お礼
2007/12/21 13:10
ありがとうございます。 ﾋﾟﾝを破断させるのは、良い案ですね。
入力側のキー締結を、6mmのﾋﾟﾝにして、そこで破断させて、修理時間とコストを減らすのは良い案です。
但し根本対策で無いので、トラブル（ﾋﾟﾝ折れ）回数は増加止む無しですが。
もう少し回答受付を継続します。
先ず、φ30mmのS45Cシャフト強度アップは、
【現状】S45C-Dで熱処理なし ⇒ 引張強さ；570N/mm2以上、降伏点；345N/mm2以上
↓
【改良】SCM415材で、浸炭焼入れ焼き戻しにする <浸炭した表面部は、>
硬度がHRc58～63になり、引張強さは2100N/mm2（降伏点は90％弱）となる。
↓
【結果】表面の硬化層のみだが、引張強さ；4倍弱、降伏点；5倍程度となる
パイプ効果で、曲げ/ねじりの強度アップは、略同じと考えても良くなる
次に、φ30mmのシャフトに応力が集中する様な加工をしない
【現状】溶接によるアンダーカット？？、溶接２番の材料劣化
過去は、ノックピン加工+溶接を実施
↓
【改良】シュパンリングやパワーロック等の締結金具を使用する
↓
【結果】応力の集中や材料劣化が発生しない
を考慮した方が良いです。
お礼
2007/12/21 12:59
ありがとうございます。SCM材で検討します。
S45Cを高周波焼入れ等の熱処理で強度アップするとどの程度強くなるかご存知有りませんか？熱処理方法の種類及び効果。
組立、加工方法、手順等は、私の手順でよろしいのでしょうか？
シュパンリングやパワーロック等の締結金具は、ボスサイズ変更必要で見送らせて頂きます。
回答受付は、継続させて頂きます。ご了解ください。
全体的なトルク（動的）計算はされてから部品設計が成されているのか判りませんが、溶接自体このくらいのサイズであれば却って強度低下を招いているのではないかとの危惧があります。
ボス内部、軸部共にセレーションを加工されるほうが熱影響からのウイークポイントを除去出来るかと判断します。
インペラーの固定にはネジタイプ（ロックナット方式）にてされるほうがいいかと思われれます。
（ボス外径を大きく、インペラーサイズを可能な限り小さく）
お礼
2007/12/21 12:01
早速の回答ありがとうございます。稼動中の生産設備のため、ボスサイズ変更で製造条件が変わる可能性があります。セレーションはメンテナンス（ﾓﾙﾀﾙのような材料）＆加工コスト＆サイズ変更必要？で見送らせて頂きます。
お礼
2007/12/21 21:38
ありがとうございます。現在量産中につき大幅な条件変更は困難です。実は攪拌羽根はフック形状ですが、アドバイスを得る為にわざと簡略化して説明しています。ご了解ください。