インサートのある部品

インサートとか鋳ぐるみ（鋳包むと書く）のある部品製造は、鋳造の現場ではあまり好まれない物だ。何かと手間が掛かるし、不良品が発生した場合はまたややこしいことになる。インサート成形とは、別種金属で作られた部品をあらかじめ金型の内部にセットして鋳造なり射出成形を行うのですが、この部品が定位置からズレてしまったり、横型締めでは金型を閉めるときに落下してしまったり、それぞれ対策が要求される。また鉄の部品をアルミダイキャストで使う場合には、その部品が製品となって使用されるときに掛かる荷重の方向に対しインサートがずれないように形状的な配慮をする必要がある。なぜインサートを入れるかは省略します。今回はリング状のインサート品をアルミがフランジのような形で鋳ぐるみます。大まかにいうと画像の灰色部分。この図のメーカーとは関係ありません。

今回はそのインサートが収縮の邪魔して、素直な収縮ができないために寸法に影響を与えたという案件です。鉄インサートは加熱して金型にセットするとしても、その収縮量はアルミの部分よりも少なく内部に応力が残ったままで常温まで冷却されます。アルミと鉄の膨張係数を考えると鉄インサートは溶湯温度程度まで加熱する必要があり現実的ではありません。昔（40年ほど前）汎用の２サイクルエンジンのシリンダー内径部は鉄鋳物のインサートが入っていたのですが、そのインサートを取り出そうと外周からコンタマシン（のこ盤）でアルミ部分を切り始めたところ、途中でバンッと音がしてアルミがはがれた経験があります。これほど内部に応力が残っているのかと実感した記憶があります。脱線しましたが、つまり内部に応力が残った状態ですからひずみが現れます。今回も型メーカーに「寸法が出ていない」と来たようです。インサートを入れないで鋳造したら場合はいかがですか。はい寸法出てます。だよね。

しかし事はこれで終わりません。内部応力を抱えたままなので本来なら応力除去の熱処理をすることが望ましいのですが、どうなっただろうか。アルミ側の残留応力が大きいとリングの内側の切削加工工程で寸法が安定しないような気がします。

振り返らないエンジニア風の人々

私の妻は、ごみをゴミ箱に投げ入れるのだがコントロールは決して良くないため入らないことが多い。しかし本人は自信たっぷりで、自分のやることにミスはないと考えており、その結果を確認しようとする気配はない。外れたゴミは私が気が付いて処理することになる。

同じことがダイキャストの現場でも起きている。試作トライの品物をどうしても出したいということで過剰なまでに安全率を上げるため、「こんな事、必要ないじゃん」と陰口の出る対策が織り込まれ、金型の実質コストは上昇して行く。対策の効果の評価も行わないため、毎度・毎度過剰対応コスト上昇。具体的には。大きすぎるオーバーフローとランナー断面、異常に厚い金型、金型が穴だらけになりそうな押出ピンの数。まだ有った、使われることのない冷却回路。「そこを冷やす必要ないじゃん」と陰口。

私なら対策のコストと効果をあらかじめ評価しておく。品質要求の厳しくない型が出たときにその疑問点を評価するための仕組みを気付かれない様に織り込んで置き、密かに確認をする。こんなことでは、アジアの国との競争には敗退しかないのではないか。

2023年末の愚痴

このブログ「ダイキャスト情報室」では、「オーストラリア式ランナーの考え方」として2022.7.25に公開してあるが、その中身は2002年８月に私のHPで公開したもので、すでに２０年以上前の超訳で、現在のようにDeep-Lなどもなかったので苦労しながら入力したものです。

しかし、いまだにオーバーフローの体積を確保すれば巣が消えると信じ込んでいる人、ランナーの断面積の変化について全く確認を行っていない人を見て、オーストラリアのMurryさんの原稿のように、書かれた時と全く変わらないなとため息が出るばかりです。

しばらく前に金型メーカーから聞いた話ですが、「中堅ダイキャスターに仕事のできる技術屋さんが居なくなった」というのは、金型メーカーでは共通の認識らしい。私の認識では、金型メーカーは鋳造したものを見るだけなので、鋳造中の変化や詳しい情報を持っているのはダイキャスターのエンジニアなのですが、いまは確かに悲しい状態です。３０年以上前は、金型の基本構造・レイアウト・収縮率などはダイキャスター側が明確に指示するものと認識していました。今は確認することが普通になった。

さらに最近も、「巣が発生する可能性大だからせめてチルベントを設置しましょう」といっても、私の意見は取り入れずその結果、巣の発生・金型溶接といつものパターンが繰り返されています。またゲートの細工だけで溶湯の流れる方向が制御できると信じている人は相変わらず多い。金型は冷却するものだとランナーの下にもしっかり冷却を入れて、せっかく高くした溶湯温度を下げてしまう、これも見飽きるほど見てきた。ものを知らない人の怖いもの知らずには驚くばかりです。

筆者も７０代になっているので同じ事ばかり繰り返すようになっているが、これをお読みの方はまたかと受け流してください。ハーゲン・ポアズイユ(hagen & Poiseuille)の式（Q＝kdxx4/ηL）から、排気量「Ｑ」はベントの長さＬに反比例し、ベントの厚さの３乗（元の式は径の４乗であるが、幅の分を差し引いて３乗となる）に比例する）この式が発表されておよそ２００年が経過しているのに、この式を必要とする業界ではいまだに常識になっていない。知ってる人だけが知っている。

最近も「巣が出る」→「湯溜まりを設置すれば解決」→「解決せず」という現場を見た。しばらくして類似品の金型が発注されたときにはさすがにチルベントが設置された。これも説明しておくと、深さ0.2・幅20のガス抜きでどれほどのガスが抜けるか判らないが、このベントを２か所にしてももともと少ししか排気できていない型のガスが90％も抜けることはあり得ない。空の注射器の空気をゆっくり押出すことは難しくないが、短い時間（例えば充填時間の0.1sec）で抜けるかというとこれがほとんど無理。この感覚を体験してから金型の排気について設計してほしいね。色々の小細工をしてもガスの通路が狭ければガスは抜けません。通路の太さ、厚さがすべてを支配しています。

これらの画像はどこから頂いたか不明ですが、数年前にも使わせていただきました。

この画像も重要で、左の二つと左から３番目を比べると、オーバーフローからベントへのつながりＲの有無で大きな差（正確には圧力損失係数なので押し出そうとする圧力が減衰される）が発生することがわかる。

菱川師宣の裏表 復刻版

今からおよそ350年前（延宝7年）に「恋のむつごと四十八手」延宝7年3月鶴屋喜右衛門版と翌延宝8年に「好色いと柳」として出た菱川師宣の本を一つにまとめた復刻版が、平成4年（1992年）に今は亡きノーベル書房より28,000円（この出版社はこの価格が好きだったようだ。今はネットオークションに時々出る）で出版されています。最近この中古本を手に入れて読んでみました。　この版画の書き込みを巻末に活字化してくれてあるのですが、異見があるので書き留めておきます。巻末の出版社解釈に括弧で私の異見を書き込みました。崩し字歴2年の新人です。

1）　明別　あけのわかれ　二ウ

ただただ忍びきて　かたりあふに　はや明け方に近づけば　こころならずもしとねをいで　名残りををしむもおはり（ここは「ことはり」で「こと」は「こ」と「と」の合字）

2）　四手　よつで　三ウ

この迄（ここは「道」だと思う）において　何れをろかはなしといえども　一の手にまさるはなし　夏の霞句（ここは発句）に　かやははね（ここ「はね」ではなく「四手」）中なる人はここ手（ここは自信ないが「ざこね」かな）かな

3）　後だき　うしろだき　六ウ

手をかえ品をあらたむるも　多くはこの道に長事（長じ）すぎそ（て）の事なるべし

4）　首引恋慕　くびひきれんぼ　八オ

まことにかかる君などとは　首引ばかりもおもしろからんに　をくそこもなきかたいふれば（ここは「か」は削除、たいふれば「たはぶれは」」　心残りさぞとおもはるる

5）　ふり侘　ふりわび　八ウ

しみたる中（熱心な仲）にては　ふりふられたるもおもしろきものなれ　後には中なお（を）りてものするも　ひとしは（ここは「ひとしほ」）今日（おなじけうだが「興」）ある事にこそ

6）　理非しらず　りひしらず　十ウ

とやかく（ふ）とたびたびくどくなり（なりではなく「に」では）　さらにここ入さらんには　かく行ひてよし　もし声などたてんとせんには口に袖（物だと思う）をあつるとぞ

7）　だき合　抱きあい　十四ウ

もの心なき稚児若衆は 女といらへするもいやがるもの也　さなる人には大かた口などすふを（「を」ではなく、ここは合字「こと」）おめし（めではなく「おほし」）

8）　二女一男　十六ウ

はなやもみじの君たちのあこがれいへる（ここは「給える」の崩し字）よう　かい（ほい-本意）には心もこころならず　みかね（身がな）　ふたつほしがらめ

上が「給う」の字形

9）　玉除　たまのぞき　十八ウ

さる人此事をさたせるをきけば　先和合のまえにのぞませおくかと（ここは「のぞませをくほど」）　一のたのしみなしいへり　いかにといへば入きはわあて（きはめて）はその奥なしとぞ　　（私の本文意味理解は曖昧のまま）

10）　似せ男　にせおとこ　二十一オ

としたけるまでひとりのみくらしいふ（これもいふではなく「給う」の崩し字で、暮らし給う）女中などのため也　是をもてあそびて　日数（ひかず）を（を）おくるよすがとなる

下巻

11）　縁玉章　ゑんのたまづさ　三ウ　　中央部分あたりにある

御心かけられけるとや　（この「ける」は「候う」（U+5019）だと思う）　

12）浪人女　らうにんおんな　五ウ

わかき男を　（ここはよき男）　　又

年をもちてかやうに見せ　（年をもちたるやうに見せ）

13）　同鉢払い　おなじくはちはらい

あれ次第にどうだかしていきましょ　（あき次第にどうだうしていきましよ）　どうだうは同道か？

14）　賢人振　けんじんぶり　十ウ

その女のほほかるべきもの　（その女のほしがるべきもの）

女もらいもらいてはあん　はひまつのけんけんゆへ　（女もらいたくはあれ共　ひごろのけんけんゆへ）

15）打返　うちがへし　八オ

その文をきかんというは　（文ではなく「名」だと思う）

かかはいひしもなりや　（かくはいひしもなりや）　くと々はまぎらはしい

15）見懸釣物　みかかりのつりもの　八ウ

ことばをかけすばぶん行ききを　（ことばをかけ　ずいぶん行ききを）かな。

我にのしりたるところ　（「我等」のしりたるところ　等（U+7B49）がある。ほとんど木の字に見える）

16）　所知釣物　しよちのつりもの　九オ

心やすくのらんはお前の女ほぞなり　（心やすくつらんは　を前の女ほう也）(を前は手近なという意味か）

17）　見物場　けんぶつば　九ウ

客よりどの座が　（「ここ」よりどの座が　　[ここ]は漢字が出てこないが　U+7230 )

18）　ふちの駒付　こまづけ　十一オ

しらぬちとなどは　（しらぬこしもとなどは）

19）娘の駒付　十一ウ

こひしたうおとこにはなし　（こひしたうほどにはなし）

20）　全盛水上　ぜんせいのみなかみ　十七ウ

たいこ女宿つれたる　（たいこ女郎つれたる）

21）上気戯曲　うはきのたはぶれ　十八ウ

さんちやにてうつけとるものにはよけれ　（参茶こそつけとるものにはよけれ）かな

脱落行があって　（一かうのやぼにはふる事なし）かな

22）　山茶少女　さんちやのしやうぢよ　二十一オ

行落ち　（わがあふ女らうとしくめば成る事もあり　また　ならさぬ女らうもあり）

そうじてかのところ　（そうじてものごころ）

さればそのうちに　（され共そのうちに）

23）　縁遍ごかし　ゑんへんごかし　二十五オ

人のおりのし　（人のおものし（裁縫専門職））

いはんにはその男に　（いはんにはその方に）かな.

 

以上　大急ぎですが、この原稿を作った人は一人ではないかも知れない。かなり難しい部分をあっさり読みこなしたり、「給う」のように後半では給うと読んでいる。私の力ではとても読みこなせないので、この活字にしてくれた原稿にはずいぶん助かった。

流れと圧力損失

ランナーに関する問い合わせがあったので、説明資料を作っていたら構造計画研究所が判りやすい資料を公開してくれてあった。その中に以下の画像があり、ランナー設計初心者には参考になると思う。

この説明では、左のエルボの圧力損失は157ｋPaに対し、ベントの圧力損失は81ｋPaとおよそ半分になるということである。画像を見ても不要な渦が発生していることがわかる。この画像からは、ランナーの幅と同程度のＲが採用されている。この圧力損失を意識していない設計者は、わずかなＲだけ付けてランナーの方向を変更しようとするためどんどん損失が増えてゆき、湯回りが悪い金型が完成する。

謝々　構造計画研究所殿