2011年9月27日火曜日

第1回横浜金属加工研究会

9/26は横浜にあるメディアビジネスセンターで
横浜企業経営支援財団主催の金属加工研究会に参加してきた。

基本的には横浜の企業向けだと思われるのだが
他県に会社がある私も参加させて頂いている。

前プログラムは金型加工技術研究会と題して
放電、切削加工、金属造形、プレス加工など毎回わくわくしながらも
頭からもくもく煙が出るような内容の講義が企画されていた。


今回は

1.各種金型材料の耐食性について

2.高分子とその成形加工技術

についての講義だった。
震災の影響で実施できなかった金型加工技術研究会の分を
今回実施してくれる運びとなったのだ。

社内回覧用もかねてメモ書き程度にまとめてみた。

1.各種金型材料の耐食性について

腐食の二大反応はOとHの電子反応(カソード反応、アノード反応)

Evansの実験では
硫酸ナトリウム+フェノ-ルフタレイン+ヘキサシアノ鉄酸カリウム水溶液
の水滴を落とす事により、電子の移動により水滴の中心部ではアノード反応により青く
外周部ではカソード反応により赤紫の反応が見られる。
液の色で酸化と還元の初期反応が見られる。

インド、デリーのクツブミナール寺院の柱はウーツ鋼で作られ、
5世紀から存在している錆びない鉄として有名。
→不動態被膜の形成か?

不動態被膜とは金属の表面に(酸化)被膜を形成する事により
中の部材が酸化しない状態の事。
つまり、外部と丁度よく呼吸が出来ている状態。

不動態被膜が壊される環境は材料により異なるため、この不動態域でいられる
範囲が広いほど耐食性がある。(という風にとらえました)

水中では適度に酸素(空気)を供給する事により不動態被膜が生成し錆が発生しない。

では、ワイヤー放電加工機ではどうだろうか?
→不純物が多く不動態被膜を壊す事になる→被膜破壊イオン(塩化物や硫酸イオン)
→亜硝酸イオンの添加により腐食性イオンの除去が可能。

超硬合金の窒化物被膜は高温アルカリ水処理で可能。
TiALNはエンドミルのコーティングによく見られるが、高温、アルカリで除去が可能だと
水溶性切削油(弱アルカリ)で切削熱による影響をどのように見るかの質問も出た。


他には個体分子形燃料電池用ステンレルセパレータの開発についても
話していた。燃料電池用セパレータは最も注目すべき分野の一つ。

求められる機能としては、導電性、腐食しない、水素不透過、強度と寸法安定性、
量産性があり低コストなどがあげられる。

求められる環境下での腐食対策についての説明がされた

2.高分子とその成形加工技術

高分子材料とは、高分子量を有する有機、もしくは無機化合物の総称。
例えば、私達の周りにある買い物袋はポリエチレンなのだが
ポリエチレンはスパゲティのような長い分子が絡み合ってできた物。
絡み合ってる部分もあるが、ほどけやすい為伸ばす事が出来る。

ガラスなどは3次元網目構造でお互いにがっしりした構造。
ジャングルジムのような構造のイメージかな。

二酸化炭素は重量平均分子44[MW]で低分子。気体
でんぷんは150000[MW]で高分子。個体、水に溶かしても粘度が高い物質。

ポリエチレンの強度がグレードにより異なる理由
LDPE  鎖同士が効率的に近づけないので相互作用力が弱い
HDPE  相互作用力が非常に強い。密に詰まっている
LLDPE 分子間距離が適度に小さく、程良く相互作用し、絡み合いもある。

ポリマーの熱分析(DSC)により鎖の絡み合い運動を理解する。
試験体、PET では80℃付近で第一構造変化、220℃付近で第二構造変化が見られている。

熱分析中の偏光顕微鏡での経緯観察では100℃で主鎖が動き始め
200℃で再結晶化している様子が見られる。

微量だが170℃付近で熱量が上昇している様子が見れるため、この温度域で
非晶部での再結晶がおこっていると考えられる。
アニーリング処理と同じであり、結晶化度、強度、耐熱性の向上が見込まれる。
このように、高分子材料は温度により非晶部の結晶化をはかることにより
性能の向上につなげる事が出来る。

引張試験片で引張荷重をかけた状態でみられる、ネッキング部分では
分子が配向し強度が上がる。(延伸処理)

結晶化を考慮したポリプロピレンの射出成形条件と強度の関係は
試験材に衝撃を加え、経年変化を見るというものだが、非常に興味深い
結果だった。(東京都立産業技術研究所 清水 他 2002 より参照)

樹脂には種類により異なる融点があるのだが、成形時のシリンダー温度によって
成形品の物性が変わる。低すぎれば、結晶化が不十分で強度低下を招く事になり
高すぎればスクリュー内で分解してしまう。
ちなみに低い温度で成形した製品は、高温下で使用すると
再結晶化して大きさに変化(小さくなる)が出る事も考えられる。

最後はポリイミドについての紹介も。


今回は化学分野の内容になっており、話についていくのが精いっぱいだった。
金属加工も樹脂加工も化学的分野を知ることにより、見えないことが
見えてくるようになるのではないかと感じた講義だった。


次回の金属加工研究会は

『海外勢に勝つ企業とは?横浜のものづくり企業の戦略』

と題して
株式会社山之内製作、株式会社アルファーテックの2社の
講演が聞けます。

http://www.idec.or.jp/jigyou/j5.php4

興味のある方は是非。

2011年9月22日木曜日

樹脂の流れ

突然ですが

熱可塑性樹脂(プラスチック)は溶融状態では非ニュートン流体です。
粘性流体でせん断速度分布がニュートン流体と違う傾向にあり
ニュートン流体を基準とした流動解析などは適用しづらく
個々のプラスチックの粘性を確認したうえで圧力損失を考慮した流動解析が必要になる。


と、突然言われてもピンとこないですよね。



私達が扱っているプラスチック材料は
熱をかけて溶かして金型の中に流し込み、
金型の中で冷やして固めて、所定の形状の
製品をつくる。

これが成形と言われる作業なのだが
この樹脂というのは私たちが実生活の周りにある「水」のような
液体の流れと少し異なる。

そこで、成形という作業には、あらゆる形状の製品を作るにあたって、
毎回違った現象が起こり、問題が起きた時に素早く対処するためには、
相応の経験が必要になる。

しかし経験とはすぐに手に入るものではない。
そこで、解析ソフトなどに頼る事もある。


経験が足りないのであれば、観察は必要である。















上の写真は樹脂の流れの傾向が分かりやすく出ている。
右にあるほど材料は充填途中であり、形状が形成されていない。

写真下側から樹脂を流し込み、写真上の方向に向かって流れていき
壁にぶつかった事でうねうねした形状が形成されている。

注目すべきは傾向である。
















うねうねとまるでソフトクリームを上の方に流し込むかのように
樹脂が流れていき、樹脂を充填している付近はうねうねが形成された後に
一様に形が形成されている。

この現象をジェッティングと呼んでいるのだが、非常に悪い現象の一つ。
うねうねした部分に空間が開いているため、後から樹脂が流れて来ても
完全に空気が逃げなくなってしまう。
例え樹脂を思い切り押し込んだとしても、製品にうねうねの跡が残ってしまうのだ。

成形作業で圧力や流速の調整でジェッティングをコントロールするのは非常に難しい。

つまり成形の前工程で、この現象を防ぐ対策を講じる事が必要になる。
この現象が起こりうる形状や材料を予め知っていることにより
製品設計、金型設計での対策が可能になる。

冒頭に書いたように流動解析などを使用して傾向を探す事は
大事な工程の一つだ。
しかし、これに頼ることにより「考える」から「判断する」が多くなってしまっては
もったいない気がする。

起こった現象に対して観察と考察を繰り返すことにより、条件の違った環境でも
対応が出来るようになることが、良い製品を作る事につながると考えている。

  

毎日が観察と考察の繰り返しだ。



そして毎日が発見なのだ。



これだからものづくりはやめられない (*´∇`*)

2011年9月17日土曜日

アルミニウムの腐食

一般に金属類の腐食と聞くと「さび」である赤茶色に
変色した状態を思い浮かべる。


私達の生活の中に金属類が沢山あるのだが
腐食させないように表面処理が施されているおかげで腐食しないで済むものが多い。




金属類の中の一つ、アルミニウムは腐食しないのだろうか。

















上の写真は、腐食確認用テストピース。

材質はアルミニウムA7075。

テスト的に腐食しやすい環境を作り
腐食の進行具合を確認したものだ。


生活の中にあるアルミニウムの製品は酸化被膜を生成させて
予め腐食が進行しないように処理されていることが多い。

そうでなくとも、アルミニウムは酸化被膜を形成しやすく
簡単には上記写真のようには腐食しない。


では、なぜわざわざ腐食させるようなことをしているのか。


弊社はアルミニウム合金で金型を作るため
どのような環境下で、使用する材質の損傷が早いかを
見極めなければならない。

色々なテストを行う事により、金型がダメージを受ける環境を把握し
寿命を延ばす対策が練れるからなのだ。

2011年9月16日金曜日

買うときの判断は

先日買い物に出かけた時考えた。


必要な物だけを買いに行く場合と
何か良い物があるかもしれないので、色々な物を見る場合。


後者であった場合、「買う」という判断はどこから来るのだろうか。

私の場合

①見る
  ↓
②興味を持つ
  ↓
③手に取る
  ↓
④物と自分の関係を考える
  ↓
⑤買うか買わないか判断する

だったのだ。

人により差異はあると思うのだが、物を買うときには
何段階も乗り越えるべき障壁がある。

②興味と⑤判断の部分が人により大きく異なる部分ではないだろうか。


私の物に対しての一定の評価は

「いつかごみになる」

なのだ。

ごみにならない物は殆どない。
再利用であっても最終的にはごみとなるし
再生されると考えても、いつかどこかで再生サイクルから外れる時期が来る。

物は人の生活を豊かにすることが多いが、それは
地球の将来にとってどのような影響を及ぼすのか。

作る側の立場として、物を手に入れる人が
どのように感じるかは意識していきたい。

2011年9月13日火曜日

弊社の器用な若手

今日は弊社の若手の紹介。

金型製作見習いの松野君。
年齢は・・・20代後半!















とにかく手先が器用で入社当時これは才能があるな・・・
と思わせる程刃物研ぎや磨きなどの手加工技術の向上が見られた。



で。

CADの使い方、MC等の操作を一通り教えた後に
恒例の「好きな物作ってみよう」で彼が作ったのはこちら!






              



私   「なに?これ?」

松野 「歯です」

私   「歯?」

松野 「歯です」


思わず二度聞き。


そうか、松野君は歯が好きなんだな。
歯に対してかなり思い入れがあるのだろう。

そんな、思い入れがあるものを悪く言ってはいけない。
と、心の中で思いながらも質問を続けた。




私   「どうやって作ったの?3D作ってからMC加工?」

松野 「手加工だけです。リューターしか使ってません」


その・・・なんていうか色々な加工方法教えたんだよね。
3DCAD、CAMとかMCとか・・・
その中でも手加工でしかもリューターって・・・

いや、ある意味凄い!
よっぽど手加工に自信がないとやらないと思うのだが。


しかし、なんだ・・・・
見ているとリアルすぎてちょっと歯が痛くなる・・・




そんな松野君。


後日、ほっぺたを膨らまして出社してきた。
どうしたのかと聞いたところ、虫歯が悪化して・・・と。

とにかく、漫画でしか見たことのないような腫れ方だったので
医者に行って診てもらったところ、抜歯することになった。



・・・歯は大切にね。松野君。