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材質違いによる積層構造の軽量化と熱膨張問題について
2023/10/15 10:17
- 設計する大型設備の軽量化を検討するため、鋳物ベースをアルミ鋳造に変更することを考えています。
- 鋳物ベースの変更により約300kgの軽量化が可能ですが、SPC材とアルミ材とFC材の熱膨張係数の違いから生じる問題が懸念されます。
- 機械の温度が約60°Cまで上昇するため、構造解析シミュレーション設備がないことから、設計経験や知識を持つ方の意見を求めています。
材質違いによる積層構造について。
2007/09/28 10:23
みなさん。こんにちわ。よろしくお願いします。
社内での生産設備の設計を行っています。今回大型（あくまでの社内での見解ですが。）の設備を作ることになりました。本体の大きさで２ｍ×２．５ｍのフロアスペースです。ベースは板金の製缶フレームに鋳物ベースをボルト締結。更に鋳物の構造物をボルト締結する物です。概算で重量を計算しましたら５ｔを超えるようでした。設置工場の天井クレーンが５ｔまでなのでその範囲内に納める指示が出ました。軽量化を考えています。鋳物ベースをアルミ鋳造に変更することで概算ですが約３００ｋｇの軽量化が出来ることが判りました。ただ不安材料としてＳＰＣ材とアルミ材とＦＣ材のボルト締結の場合、各材料の熱膨張係数の違いによる弊害を懸念しています。機械の温度は約６０°まで上昇します。小規模なので構造解析シミュレーション設備はありません。これまでそのような構造の機械を設計なさったとか、そのような構造の機械をご存じの方とか、この件につきましてこのような意見をお持ちの方とか、何でもかまいません。ご助言、ご意見の程、よろしくお願いいたします。
質問者が選んだベストアンサー
何をどのくらいの精度でつくる設備なのかによりますが，工作機械をつくる人間の立場から意見させてもらいます．
装置にもよりますが，ベースは総重量の1/2程度を占めることが多いです．ベースという名前からもわかるように，振動の観点から上の可動部重量に対して十分な重量比を保つようにします．
熱膨張の観点から見ると，例えば鋳物ベース上にＬＭガイドをつける場合は，ガイドレール材と鋳物ベースの熱膨張係数を同じにすることが基本です．構造材間の熱膨張係数の差は軽視禁物です．
総重量５ｔのうち３００ｋｇｆ軽くなる程度であれば，ベースは鋳鉄のままをお勧めします．総重量５ｔもあるのですから，肉抜きで３００ｋｇｆ分かせいだほうが無難でしょう．
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お礼
2007/10/02 08:56
回答ありがとうございます。やはり材料違いによる熱膨張係数を軽視できない状況になりますか。肉抜き等での検討をします。ありがとうございました。