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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:硬く安価な丸棒、素材)

硬く安価な丸棒、素材

2023/09/06 21:19

このQ&Aのポイント
  • 長さ600mm程度の丸棒へ、40KG程の材料を吊るしても(一点吊りではありません)たわみが出にくい素材を探しております。太さは4mm~5mmまでです。
  • 同様に、上記の丸棒へパイプ(外径8mmまで、長さ400mm程度)を刺して使したいのですが、良い組み合わせがありましたら御伝授願います。
  • 上記の条件で何か良い素材がありましたらアドバイスをお願いします。
※ 以下は、質問の原文です

硬く安価な丸棒、素材

2009/04/25 10:06

初めまして。
皆様からのよきアドバイスをお願いします。

長さ600mm程度の丸棒へ、40KG程の材料を吊るしても(一点吊りではありません)たわみが出にくい素材を探しております。
太さは4mm~5mmまでです。
当初、ホームセンターで売っているステンレス棒を予定してましたが、思ったよりたわみが出たので代わる素材を探しています。

特に材料へ加工を要する訳ではありませんので、精度の必要性はありません。
なので、なるべく安価な素材を探しております。

同様に、上記の丸棒へパイプ(外径8mmまで、長さ400mm程度)を刺して使したいのですが、良い組み合わせがありましたら御伝授願います。

宜しくお願いします。

皆様からの良きアドバイスありがとうございます。

先の条件をクリアする為には入手面や価格面等を含め、かなり難しいみたいなので、下記のように変更することにしました。

・パイプ径=8mm×300mm

・棒=4mm~6mm×300mm
※棒の太さはパイプの内径よる。

・吊るす位置も検討しましたが、これだけはどうにもならなかったので、吊るす材料をなんとか30KGまでに軽減しようと思います。


上記の条件で何か良い素材がありましたらアドバイスをお願いします。
宜しくお願い致します。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2009/04/27 19:12
回答No.8

硬く安価な丸棒、素材を探すなら、
焼き入れができる炭素を含有している鋼で、レアメタル(高価な元素)
が入っていない(靭性や焼き入れ性をあまり考慮する必要が無い)
S45Cが一番適していると思います。
SUS304は、SS400程度又はそれ以下の降伏点(耐力)しかなく、あまり
強い材質ではありません。
一番良い(硬く・剛性がある)のは、S45Cの丸棒に高周波焼き入れを
して、表面の硬度を焼き入れ(焼き戻ししない)すると、パイプ効果
で、硬く・剛性がある素材となります。
その次に、S45Cの調質材です。焼き入れ焼き戻しで硬度が少し落ちます
が、やはり硬い材料となります。
が、安価な丸棒で、ステンレス(SUS)を選択するのであれば、SCM435
材をS45Cと同じ様に処理して使用するもの良いでしょう。
焼き入れ硬度と引張強さは、ある範囲では比例関係です。
その資料をURLに記します。また、材料の物性も記します。
◆ SS400 ;引張強さ⇒400~510N/mm2、降伏点⇒215N/mm2以上、100に対し
◆ SUS304 ;引張強さ⇒520N/mm2以上、耐力⇒205N/mm2以上  、約96
◆ S45C高周波焼き入れ、引張強さ⇒1200N/mm2程度      、約235
◆ S45C調質材(焼き入れ、焼き戻し)⇒750N/mm2以上    、約150以上
◆ SCM435高周波焼き入れ、引張強さ⇒1750N/mm2程度     、約343
◆ SCM435調質材(焼き入れ、焼き戻し)⇒840N/mm2以上   、約165以上
と剛性はあがりますが、
撓みは、殆どかわりません。
鉄鋼類は、硬いと引張強さは増しますが、弾性係数(バネレート、荷重に
対する撓み)は、変わりません。
塑性変形までの荷重が、上昇するだけです。
以上を考慮して、SS400丸棒の径の大きいサイズを選択すべきです。
撓みは、径の二乗に反比例します。
径;1.5倍⇒撓み;1/2.25、径;2倍⇒撓み;1/4の様に。

補足

2009/04/28 06:33

アドバイスありがとうございます。

丁寧に説明していただきとても参考になります。
今後の構造自体を練り直す上で考えに幅が広がりました。

そこで、もう一つ質問させてください。
1.上記素材(焼き入れ)の販売ルート等を知っておりましたら教えてください。
2.もしくは、焼き入れをするのにかかる「おおよその費用」を知っておりましたら教えてください。

よろしければ、アドバイスをお願い致します。

質問者

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その他の回答 (9件中 1~5件目)

2009/04/28 10:58
回答No.9

企業にお勤めですか?個人事業主ですか?何れにしろ、近くの材料屋
さんか、取引のある材料屋さんで、気軽に相談できる環境を構築すべき
です。さて、
Q1
上記素材(焼き入れ)の販売ルート等を知っておりましたら教えて。
A1
S45Cの調質材はS45Cの丸H材として、SCM435の調質材はSCM435丸H材と
して、販売されています。
以下URLの上記2項を確認下さい。
S45CとSCM435の高周波焼き入れは、材料屋さんからS46C-D、SCM435-Dの
ミガキ材を購入して、焼き入れ屋さんに高周波焼き入れしてもらい、
表面をツルツルにする必要があるなら、高周波焼き入れ後に表面研磨
(▽▽▽G)処理を依頼すると良いでしょう。
Q2
焼き入れをするのにかかる「おおよその費用」を知っておりましたら
教えて。
A2
S45CとSCM435の調質材は、材料屋さんで見積が取れます。
紹介した、URLでも可能だと思います。
S45CとSCM435の高周波焼き入れは、前述の内容で見積を取ってみて下さい。
地域によっても、時期(受注状況等)によっても多少異なります。

お礼

2009/04/28 11:41

アドバイスありがとうございます。

大変参考になります。
早速、知り合いに頼んで材料の見積もりを取るようにします。

ありがとうございました。

質問者
2009/04/26 18:34
回答No.7

材料自体を硬く強度大にしてもヤング係数というタワミに関係するものは期待
する程大きくは変化しません。従って高価な材料を使っても合理的に思えない
初心者は硬い→強い→たわみ難いと思うが材力を勉強すると違うと気づくはず

高さ方向に余裕があればという条件付で、魔法のような?方法を回答してみる
モノを吊るだけであるならば参考URLのようなトラス構造にすると大きく撓み
を軽減できる。△の数量により相当な重量(勿論40kgも)でも吊れると思う

先日、転倒したクローラークレーンや橋などなどトラス構造はよく使われます

お礼

2009/04/27 08:12

アドバイスありがとうございます。

やはり、私が思うような素材は条件が厳しすぎると痛感させられました。

いただいたアドバイスは、今後の構造自体を練り直すのに良い参考にさせていただきたいと思います。

ありがとうございました。

質問者
2009/04/26 01:09
回答No.6

ホームセンターで売られていたという事で、
おそらくそのステンレスはSUS304もしくはそれに近いものだと思います.
この系統のステンレスは、オーステナイト系ですので
硬さというのはあまり高くありません.
太さ4?6mmの棒を300mmも突き出して、
たわまないというのは無理な話ですが、
例えば、マルテンサイト系ステンレスや析出硬化型ステンレスなら
たわみが小さくなる可能性があるんじゃないかと思います.

なお、600mmを300mmにしたところで、
たわみが小さくなるだけで、
たわまなくなるという事はありません.
私は力学の専門ではありませんが、
たわみの量が1/4くらいになるだけじゃないですか?
縮小して考えれば、直径6mmに対して300mmの突き出しは、
シャーペンの芯を2.5cmも出すのと同じ状態です.
硬ければシャーペンの芯と同様に折れますし、
軟らかければ曲がる.
どんな高強度材でも、
耐用荷重は幾らも取れないんじゃないかと思います.
魔法でも使わなければ、どうにも
想定の甘さは否めないでしょう.
素人さんでしょうか.

取り付けの都合上、4mm~6mmという事であれば、
より太い素材を取り付け部のみ、その様に加工した方が
ともすればずっと安く上がりますよ.

お礼

2009/04/27 08:06

アドバイスありがとうございます。

やはり私の素人考えの甘さでした。
根本的な構造自体を見直してみようと思います。

ありがとうございました。

質問者
2009/04/25 22:03
回答No.5

素材については前出の回答の通りなので、これ以上付記することはないと思います。

先の(1)で1.縦弾性係数と2.吊る位置と書きましたが、もう一つ、
3.棒の端の固定方法
を忘れてました。

もしただ挿し込むだけなら長手方向にすべってしまうので、たわみは大きくなります。
パイプに溶接するとか、棒にねじを切ってパイプの外外からナットでせる必要があります。

(4)の回答で指摘されているように、曲げ応力で破壊する可能性はありますので、材料力学に基づいて検討した方がいいと思います。

(個人的には明らかにダメとは思えず、計算してみる意味はあると思います。ためしに鋼の剪断強度は計算しましたが、30kgfは十分上回りました。ただ、曲げ応力は剪断破壊より格段に厳しいので、ちゃんと計算する必要があります。)

お礼

2009/04/27 08:01

アドバイスありがとうございます。

やはり少し条件を変えただけでは、なかなか解決しそうな素材はなさそうです。
かなり厳しい条件であることが分かりました。

根本的に見直そうと思います。

ありがとうございました。

質問者
2009/04/25 14:39
回答No.4

L=600 太さΦ5 端面40kgfもつ安価な材料なんてありません
超鋼や タングステンなど回答されていますが
まず折れますよ

600→300 に変更されたようですが
解析ソフトとを使って解析してみた

一点吊じゃないようなので 片持ちで計算

最大(曲げ)応力は 10GPa を超えます (600mmでは 20GPa)
http://www.nittan.co.jp/products/hard_metal_002_003.html

超鋼の場合
http://www.nittan.co.jp/products/hard_metal_002_003.html
抗折力 4.5GPa 以下なので
http://www.weblio.jp/content/%E6%8A%97%E6%8A%98%E5%8A%9B
折れます


しかも超鋼高いし

お礼

2009/04/25 15:12

アドバイスありがとうございます。

もう少し条件を練り直してみます。
大変勉強になりました。

ありがとうございました。

アドバイスありがとうございます。

大変参考になりました。
今後は根本的な構造自体を考え直そうと思います。

ホント、超硬高いですね。。。

ありがとうございました。

質問者

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