黒心可鍛鋳鉄の被削性の研究

U.D.C.るる9.131.84:る20.け9.5

黒

心

可

_{鍛 鋳 鉄}

の

被 削 性

の

_研

究

Machinability

Test

for Black

Heart

Malleable

CastIron

笠

原

重

夫*

近

_藤

_賢

治*

_森

Slligeo Kasahara _KenjiKond6

博

和*

Hirokazu Mori

内

容

梗

概

崇心可鍛鋳鉄は炭素およびケイ素含有量に範仰がある｡この研究ほこの範【咽で炭素およびケイ素の含有量を 4種軌こ生えた,標準准L純の中ソた州笥形崇心可鍛鋳鉄材をrFり,高速度鋼第2種のバイトで旋盤による長手切 削を行ない,熟L可鍛鋳鉄の被捌性を試験Lた〔i試験の結果,標準組織の熱いJ鍛鋳鉄では,通常のJ成分範四 では成分の差による披判性の差ほ認められなかった｡ 男心可鍛鋳鉄の標準組織はフェライト地に焼紳炭素の分和したものであるが,製造法に適正を欠くと,表層 部またほrノーば如こパーライトの残印する不光全な組織となることがある｡これらについても同様の実験を行なっ た紋服,被別性がほなはだしく劣ることが確かめらjtた｡ 1.緒 白 黒心可鍛鋳鉄は,fl鉄鋳物を焼鈍して化合炭素を分解し,フェラ イト地に焼鈍ぷ∼素が一様に分布している組織としたもので(以下標 準形出′L吋鍛鋳鉄またほ単に標準形という),機械的性質がすぐれ ￣紋別性も良好で,管継子,自動車￣臥J｢lなどに広く使われている｡こ の男心叫￣鍛鋳鉄の被別件ほ鉄系金属材料中もっともすぐれ,快削鋼 の120%,普通鋳鉄の150%とい才一つれている(1)っ この研究ほ,近年金属材料の加_l二能率を向上させる要求が非常に 破いことから,適滞の城ウナ範囲で炭素およびケイ素の含有削こよっ て崇心吋鍛鋳鉄の被削性を変えることができるかどうかを確かめる ために行なわれたものである｡ i試験ほ,抜素およぴケイ素の配合により4種類の円絹形試料を作 り,これを均一に作った高速度鋼第2種のバイトで旋鰍こよって長 手切削するもので,バイト寿命の長短によって終試料の被肖l‖生を比 較した〔ふ〔験の紙米ほ,標準組織の洪ノL可鍛鋳鉄では炭糸およびケ イ素の配合を地溝の伐分範閃で変えても妓削件の弟はほとんど認め られなかった｡ 一方鼎L了-J鍛鋳鉄の製造法に適正を欠くと,崇心可鍛鋳鉄鋳物の 表枠書部またほ内吉附こパーライトが伐ることがある(以￣卜前箭を白縁 形崇心可鍛鋳鉄,後者を)右降形賂L可鍛鋳鉄または一榊こ白線形,宕【了 肺形という)｡このような不完全な組織の∴l真心叫鍛鋳鉄は脚jlj性が 劣るとさズtているが,原子担組織の駄L￣･イ鍛鋳鉄との比較のため川一 条件で,同様のふ･し懐を行なったとこ/J,標準形と比･校して白線形は 約30%,1J】-て陣形ほ約50%の紋別什でふった〔 ｢上1線形,甜郡汐のような小ンヒ仝な別紙のものは,実Ⅰ掛こほいろい ろの椎類があるのでヱ),卜記数値も一般的なものではないが被剛性 に大きな去汐習￣を-リーえることはまちがいない｡このことと,理論的に ほ被削性に影響すると考えられる炭素およびケイ素が,通常の成分 範朗では被別姓に差をさ卜じないことから,賂b可鍛鋳鉄の切削能率 向上にとって材質的な而で注意すべきことは,製造工程を十分管理 して,不プ己全な組織の弘山口r鍛鋳鉄が生じないようにすることだと いえる｡ 2.本

論

2.1試 験 方 法 金属材料の被別件ほ一般につぎの兆準で考えられる(3)｡ (1)⊥具寿命の長短 (2)切削抵抗の大小 日立金属工業株式会社桑名工場 海 第1図(a)試 験 装 第1囲(b)■バイト取付状態 (3)仕上面および精度の良否 (4)切りくず処理の難易 (5)切りくず生成の良否 切削能率を向上させる見地からは工具寿命の長短がもっとも重要 でありこの研究もこれを対象としている｡ 試験装置を弟1図(a)(b)に示す｡試験は第1図に示すように均 一に作った高速度鋼第2種のバイトを用い,円筒形試料を数段階の 切削速度で加工し,各速度におけるバイトの寿命時間を求めるもの であり,被削性は実験値よりバイトの寿命時間60分の場合の切削 速度を求めこれによって比較する｡ 試験に使用した旋盤は井上鉄工所製普通旋盤で,モータは3.7kW

-107-1018 _{昭和38年6月 日 立}

_評

_論

_第45巻 第6号 であり,速度変換にはチェーン式無段変速機を用いた｡ バイト寿命の判定には高速度鋼の場合は,切削の後期に加工面に 光揮帯が発生し,つぎにバイトが完全損傷するが,この完全損傷に よって寿命時間とするのが正確だとされているのでこの試験ではこ れによった｡ 2.2 _{バイトおよび切削諸元} バイトの材質,形状,熱処理法などを,できるだけ均一にするこ とは被削性の試験でほ長安なことである｡ 試験に使用したバイトは,一本の高速度鋼第2種の鋼材よりと り,同一条件で熱処理し,仕上げほ万能工具研摩機によりダイヤモ ンドホイールを用いて行なった｡熱処理法は880∼990℃にて20∼ 30分間予熱,1,250∼1,260℃にて1∼1.3分間保持後油冷,焼戻は, 580℃にて60分間保持を2回繰り返して硬度範囲62.5∼63.5HRc のものを使用した｡第1表にバイトの分析値を,弟2図に形状を示 す｡ 切り込みおよび送りほ,それぞれ1.5mmと0.3mmにとり,切 削速度ほ,バイト寿命が1∼30分間で3∼5段階にとり,各速度で 1∼3回試験を繰り返してその平均値をとるのを原則とした｡ 2.3 _{試 料} 被削性の試験においては,特に被削材が鋳物の場合実験値のバラ ツキが大きく出やすいので,できるだけ均一な試料を作る必要があ る｡ この試験においてほ,弟3図の鎖線に示すような,外径105mm 至直模すくい角JO 前 逃 げ _角 Jq 横 逃 げ角 /♂○ 前切刃 角 Jβ○ 横切 刃 角 即○

き鴻

Jβ○ ββ○ 冶

./

ββ 第2図 バ _イ Jβ○ こ＼＼し JO

/

ノ汐 の _{形 状} 第1去 _{バイトの化で羊成分(%)} C

r SilMn】p】sIcr

0･76岳0･23lo･35lo･017r

O･008i3･94

W

_l

V ll.29ll.81 第2去 試 長さ300nlIllの円筒形材料を,試料の種類に応じた溶湯成分,熱処 理法にて作り,この材料より同図の実線で示すように試料を2個と り,この試料3本を弟4図に示すように1セットとして試験した｡ 弟3図において試料外径は,標準形が100mm,日経形が103.5mm, 砧降形が97mmであるが,これほ白線形および霜降形の試料ほ, 溶湯成分に,特にTeを添加し,また熱処理法を変えることによっ て,去侶部にほパーライト組織の白緑形を,内部には,パーライト およびフェライトのまじった地に焼鈍朕素の分和する箱蹄形の組織 の材料を作り,外径を103.5mmに仕上げて1回だけ白線形として 使川し,つぎに97mmに什上げて白線層を完全に除き,これを宗i 降形として使用したためである｡なお両端の20mmは,酸度測定 および組織調査のたため切断し,また中央の60mmは鋳造方案の 関係で不均一な組織になりやすいため除いた｡ 各試料の種類,成分,酸度,機械的性質,熱処理法などを弟2表 に示す｡組織ほ第3図の①.③.⑤の各位掛こて全試料調査したが 弟5図(aトノ(f)に試料種棋ごとに一例ずつ示す｡ 標準形では成分を,炭素およびケイ素の配合によって4種掛こ分 け,第2表にてNo･1∼4としてあるが,実用+LではNo.1は比較的 Zβ 仰β _1灯 /♂♂ 2β 勺-h q J _{欠フジク#ヲク欠;ク欠杉%クク}J _{彬方クろクク%攻方クク} l l ･Q. ､ l (参 l ぜ)- /′仰杉クてイク#てイ :イ/シ:〃クククククククククウイl ￣試 料 月中の爪 標準形 /♂♂ 白裸形 J♂ユJ 霜降形 β7 第3図 試 料 の _{形 状} 第4図 試 料 の _取 付 _{状 態} 料 _l勺 容 項H 試料 標 準 形 No.1 No.2 No.3 No.4 白 線 形 品 位 形 (注)フ ( 化 学 成 分 (%) 酸 度 プリネル硬度 C I SilMn! s j p (2.28) 2.56 (2.50) 2.83 (2.54) 2.86 (2.33) 2.57 2.55 2.55 1.22 1.33 1.53 1.57 0.43 0.47 0.40 0.39 0.118≧ 0,055

㌫去￣i￣忘去

0.120 0.015

:;…--≡ニーi二

CrJTel平均葛範四

l____ヱニヱエリ_地

L平均J範￣表

0･037ト

0.040 0･057lO･040

_l--0.057lo.038

0･059lO･036㌢+二?

古志l￣二言ぎ｡.｡2

L l

106;10ト114i130

115ぎ竺_l_ご

工巳竺_ヲj竺

_{123l12ト125.154}

222:207＼236 1 160!15卜168 機恍的性質

竺二竺l_三三

竺二1竺_!竺

143∼148i35･6

146､162】38.4 こライト地政腔はてイクロビッカース測定値をプリネルに換算したもので白線形ではパーライト他の故度 )内数字ほ焼鈍後の分析値

-108-8一 3.一 13.1 幼 _{処 埋} 問間 間㈹例

桝竺偶粥

慧紺

12･61冒3呂二軍昌持去…調

14.7 900∼950℃】2時間 700､780℃ _22時間 900∼950℃ 9時間 700∼780℃17時間 900､95()℃ 9峠ロー呈￣1 700∼780℃17時間 考 什旧 白線厚さ 1.1∼1.7血1m

Jlと _{心 叫 鍛}

_鋳

_{鉄 の}

_被

_削

_{性 研 究} 第3よ 試 験 紙 果 1019 標 準 形 No.1 1 No.2 切削速杜 (m/min) 茹命時間 (min) 1.35 3.73 7.5 12.0 29.9

遊_⊥鵠畏fF7】

圭喜喜と…萱≡童喜

軒

癖

緩雇さ

草食 妙 第5図(a)標準形N().1(×44)第5図(b) 一 乗 而 No.3 1 No.4 切削速度 (些∠型p之_ 140 131 119 110 99

漣警

第51ヌ1(f)霜 降 形(×44)

寿盈島間l惣濫苧

…妻≡喜…L…書§

_漫.ギ

㌻頂 き 標準形No.2(×44)第5図(c)

L+彊豊空

形 緑 自 酎吐溺382

細山｢8.2｡.

凝二3

義

ー ★

竃

芸上顎一肝

転_､ ￣≠表

､準;

馬車

戚

標準形No.3(×44) 〟β.2 第5凶(e) 自 緑 形(×44) 御 仰即即叩即甜 胡 ∬ 〈モ∈)岨 朝 貢 冒 悍肉のものに,No.2は巾程度の肉厚に,No.3は掛勾のヰ)のに相当う し,N().4ほ叶如こ引張強さを高くとる場合に椚当している｡自緑形 および1､し二i降形は実際には多くの稚桝がこ旨,るがこの試験では誇張して 作った一樽柿のi詩･じ料のふについて行なった｡ 硬度ほ仝試料につき第3図の‡)､食･の点につき測定したもので, フェライト地の硬度はマイクロピッカースで測定しプリネル硬度に 換節したものである｡枚械的強度ほ各試料と悶一桁湯で作ったJIS B7702に規定する4号試験片にて試験したものである｡ なお舞2表の炭素品は自銑にて測正したものであり,かっこをつ けたものは焼鈍後分析したものである｡ 2.4 _{試 験 結 果} 試験の結果を弟3表に,またこれを和対数座標に揃いたものを第 占図に示す｡なお未申の寿命時l抑ま1∼3何の実験のjF均値であ る｡ 切削速度と/てイト寿命の関係は一般に次式で表わされる｡ Ⅴ了1〃=C ただし Ⅴ:切 r:力 辿 吋 り ゝり 門 /H 比(m/min) 間(nlin) C:左 数 舞d図の直線はこのじ日掛こより,甜強打言粧を川いて捌正直線を求 /♂

､ヰ

形 降 小粕

鞠｡宴

よ村 _時.m‥同 針担乙5.は乱 7 1 4 6 8

第5図(d)標準形No.4(×44)

中 心 一 霜降形 白棒形 ● 〟ロ.J O 〟〃.Z X 〟〃.J △ 〟ロ.4 〃 J♂ _{7∂タノ♂} バイト寿命時間(の/〃) Z♂ j汐 祈6L蛮Ⅰ切削速度一寿命線L対 第4夫 被 削 性 の _比 較 y60(m/min) No.1 標 準 形 No.2 No.3 No.4 白 線 形 錨 1碓 形 93 94 0.110 0.129 No.1のV60を 10()とした比率 100(%) 101 92 0.107 94 30 45 ふ7)て川ト､たものである｡ 0.101 0.148 0.151 99 101 32.3 48.4 被†別性の比較はこの回航11亡線より,バイト のノf命時間60分に対する切削速度を求め,これを鴨0としてこれ で比較するのが汗迦である｡第4表に鴨｡の計算値のほかに前式の タJ,標準形のNo.1のV6｡を100としたときの比率などをホす｡

-109-1020 _{昭和38年6月 日 立 評}

_論

2.5 _{結 論} (1)標準形について炭素およぴケイ素量によって4種頸の試料 を作ったのほ,炭素ほ多いほうが潤滑作用によって被削性を良好 にすると考えられまた,ケイ素は第2表でもわかるようにフェラ イト地をかたくするので被削性を低下させると考えられるので, それぞれの影繁を試験したのであるが,結果は舞4表に示すよう に帆0の比が99∼101%でほとんど差があらわれなかった｡ (2)自緑形,霜降形について同様の実験を行なったところ,標 準形に比較し鴨0の値が前者で _{32%,後者で48%とほなはだし} く劣り,魚心可鍛鋳鉄の被削性にほこれら不完全な組織のものの 影響が大きいことがわかった〔､

(3)男心可鍛鋳鉄の被削性に主旨響する要閃としてほ,今回実施

したもののほかに,黒鉛の形状,大きさ,分布状態などが考えら れ,今後の課題として残されている｡ (4)ノミイトの形状,切り込み,送りなどは当工場の条件を考慮 して定めたが,これほ普通鋳鉄の中程度の加工に相当しており, 金属の被削性は,それぞれの加工状態に適応した条件で比較すべ 折45巻 第6-ぢ･ きものであろうが,加+二条件が多少変わっても標準形では,炭素 およぴケイ素量によって差ほでないと考えられる｡

3.結

口 従来男心可鍛鋳鉄の被削性については,標準組織のものについて 成分の影響を確かめたものほ見当たらない｡この研究ほ,炭素およ ぴケイ素が,群論的には熱b可鍛鋳鉄の被削性に影響すると考えら れるので,この配合を変えた4穐煩の試料について紋別性の試験を 行なったが,通常の成分範朋でほ差ほ認めらjtなかった｡このことほ 黒心可鍛鋳鉄の被削性についての未知の面に一つの検討を加えたも のと考える｡ 参 考 文 献

(1)たとえばF.W.Boulgerほか:Machining Tbeory _and

Practice.,73(1950) (2)両液,橋本:日立評論24,238(昭17-4) (3)竹山:/ミイト切削試験法,17(1961)

新

案

の

紹

介

登録新案弟571914号

油

入

_切

この考案は,切換開閉暑芹の絶縁破壊都政を防Jヒするようにしたも のであり,第】図において,1ほ変圧器一次巻線,U,Ⅴはその端 子,2は低圧壬巻線,3はタップ調整巻線,4は低仕調整巻線2と タップ調整巻線3とを接続する極性転換器,5はタップ調整巻線3 の各タップ位置を選定するタップ切換器,6および6′は限流リアク トル,7,7′は負荷開閉器,u,Ⅴほ二次巻線端了･である｡ 納入切換開閉器は,切換動作ひん度の高い場介,あるいは長年の 佐川により接触部分,軸受部分などのしゆう動により摩耗金属粉が し,これら金属抑よ次打チに切換接触｢･の如寺絶縁枇血上 に付イ■‡累佑して絶縁耐_りを低下させ,ついにほ絶縁破壊事故を起こ す欠∴■､〔があったT この考案ほ,このノr王にJ･りしケニ _{てなされたもので,弟2図および}

･し.…ユ…人….r

フ

㌔

○

㌔

訂

㌔

室 窮1図 ♂′

7サ7`

J 桜 木 義 祐 開 閉

器

弟3図に示す様に,各同定接触￣J二間を短絡する令相の可動橋結接触 子8を配設した吋動絶縁牧9_Lに仙流発ニト用賀起Rおよび隔離用突 起Cを形攻したことを特徴とするものである｡ この考案によれば,タップ切換暗あるいは極性転換時に,両絶縁 板面間に抽流を発生し,支持絶縁板面上に累積しようとする摩耗金 属粉を絶縁板血より吹き離なすことができるから,絶縁耐力の低【F を防止でき絶縁破壊を一掃することができる｡ (白 _土)

酵雲

態…

β

ー110一

$

第 2 _図

口

1｢￣￣

しJ

第 3 _囲 / /