ほぼすべてのモーターシャフト質問はここで終わります：どの鋼ですか？正直な答えは、最高のグレードはなく、最高の一致があるだけだということです。湿った空気の中で生活するポンプ シャフトと、1 時間に 1,000 回トルクを逆転させるトラクション シャフトは、まったく異なる方法で故障します。このガイドでは、Guanshuo が実際に実行するグレードを比較し、選択するための道筋を示します。
購入者はグレード名を指定してオープンすることがよくあります。より良い始まりは、避けようとしている失敗です。シャフトは 4 つの方法で破損し、それぞれが異なる種類の鋼を指します。
最後のポイントは押さえておく価値があります。スチールをアップグレードしてもシャフトの曲がりは止まりません。すべての鋼は実質的に同じ剛性を持っています。たわみが問題になる場合は、合金ではなく直径を変更してください。
1045 はほとんどのシャフトが始まる場所であり、ほとんどのシャフトがそこに留まるはずです。一般的な作業には十分な強度があり、予測どおりに加工でき、多少の耐摩耗性が必要な場合にはジャーナルに高周波焼き入れが必要です。これは、このページで断然安いオプションでもあります。
4140 は、1045 では不十分な場合に到達するグレードです。クロムとモリブデンにより、中心部の靭性を維持しながら、高強度まで完全硬化が可能になります。この組み合わせは、繰り返しの負荷反転下での疲労亀裂を防ぐものであり、まさに EV またはサーボ シャフトに求められる義務です。
4340はニッケルを加えてさらに進みます。より強く、より深く硬化します。これは、4140 が中間で柔らかいままである大径シャフトでは重要です。コストが高くなるため、最も負荷の高い用途に使用されます。
これらのグレードがトラクション モーター内でどのように動作するかの全体像については、EVローターシャフトガイド.
このグレードは特定の競合を解決します。スプラインには歯が磨耗しないように硬い表面が必要ですが、硬いコアは脆くて衝撃を受けると折れてしまいます。 20CrMnTi を浸炭して、柔らかく丈夫なコアの上にカーボンを豊富に含むハードケースを構築します。外側は耐摩耗性があり、内側は衝撃吸収性を備えています。
これは、歯車の歯や負荷の大きいスプラインに標準的な選択肢です。浸炭は直接焼入れして焼き戻すよりも時間がかかり、より複雑なため、トレードオフは処理時間です。
ステンレスは強度を上げるものではありません。それは腐食の答えであり、通常、そこに到達するには強度が必要です。シャフトが水、蒸気、化学物質、または洗浄サイクルにさらされる場合にのみ、ステンレス グレードを選択してください。関碩さんのステンレス鋼の滑らかなシャフト3つのグレードで走ります。
耐食性に優れ、清潔で衛生的に保ちやすい。熱処理では硬くなりにくいので、比較的柔らかい状態が保たれます。負荷が控えめで、清潔さが重要な場合は問題ありません。
モリブデンの添加により、耐塩化物性および耐孔食性が大幅に向上します。これは、塩、海水、より刺激の強い化学物質、および滅菌サイクルが日常的に行われる医療機器用のグレードです。
420 は妥協のグレードです。マルテンサイト系なので熱処理に反応し、HRC 48 ～ 55 に達するため、耐腐食性を保ちながら真に硬いジャーナルを実現します。その耐食性は 304 を下回り、316L をはるかに下回っていますが、硬くて耐摩耗性の表面も必要な湿式用途では、多くの場合、これが唯一の賢明な答えになります。
これら 5 つの質問を上から順に実行してください。通常、最初に「はい」を返したものがグレードを決定します。
シャフトの図面では硬度が 2 つのスケールで示されており、それらを混同すると引用時に大きな混乱が生じます。 HB と書かれたブリネルは、より柔らかく、完全に焼き戻された状態に使用されます。ロックウェル C (HRC と表記) は硬化表面に使用されます。おおよそ、HRC スケールが有効になるところでは、HB スケールが不足します。
| 状態 | 一般的な硬さ | 提供されるもの |
|---|---|---|
| 焼き戻し 1045 または 4140 | HB220～260 | バランスの取れた強度、まだ機械加工可能 |
| 高周波焼入れジャーナル | HRC40～50 | 表面のみの耐摩耗性 |
| 焼き入れ焼き戻し合金 | HRC42～48 | 断面全体の強度と疲労寿命 |
| 硬化420ステンレス | HRC48～55 | 硬質ジャーナルと耐食性 |
| スピンドルグレードの表面 | HRC60～65 | 高速スピンドルの最大の耐摩耗性 |
1 つのルールにより、多くのスクラップが節約されます。パーツではなく、フィーチャ上で硬さを指定します。図面に「HRC 55 まで硬化」と書かれているが、どこに記載があるかは明示されておらず、ショップは硬いジャーナルのみが必要なシャフトを完全硬化するよう誘導されます。硬化と研削がどのように相互作用するかについての詳細は、精密シャフト加工のチュートリアル.
同じ鋼でも、図面が書かれた場所によって呼び名が異なります。これらは、輸出作業で最もよく登場するペアです。
| 中国英国 | 米国AISI/SAE | 英語 / ディン | 日本JIS |
|---|---|---|---|
| 45# | 1045 | C45/1.0503 | S45C |
| 40Cr | 5140 | 41Cr4 / 1.7035 | SCr440 |
| 42CrMo | 4140 | 42CrMo4 / 1.7225 | SCM440 |
| 40CrNiMoA | 4340 | 34CrNiMo6 / 1.6582 | SNCM439 |
| 20クロムチタン | 8620 (近い) | 20MnCr5 / 1.7147 | SCM420（近似） |
| 0Cr18Ni9 | 304 | 1.4301 | SUS304 |
| 00Cr17Ni14Mo2 | 316L | 1.4404 | SUS316L |
| 4Cr13 | 420 | 1.4034 | SUS420J2 |
Guanshuo では、45# 炭素鋼、40Cr および 4140 合金、20CrMnTi 肌焼き鋼、および 304、316L、316、420 ステンレスを標準在庫グレードとして使用しています。すべての棒材は到着時に、単一カットの前に工場証明書と照合してチェックされます。これは、グレードの取り違えが発見されるのは、すでに加工時間が経過した硬化段階だけであるためです。
熱処理は社内で行われるため、下請け業者が提供するものではなく、グレードに応じたルートを選択できます。完成したシャフトのバランスは、アプリケーションが要求する場合には ISO G2.5 以上、高速作業では G0.1 ～ G0.4 になります。
モーターシャフトとしては常に 1045 より 4140 の方が優れていますか?
No. 4140 は強度が高く、疲労寿命が優れていますが、コストが高く、機械加工が困難です。シャフトが乾燥した場所で一定の負荷で動作する場合、1045 はより少ないコストで仕事をします。 4140 は、トルクが頻繁に反転する場合、速度が高い場合、または疲労寿命が指定されている場合に価値を発揮します。デフォルトでより強い鋼を選択するのではなく、等級を任務に合わせてください。
モーターシャフトに最適なステンレス鋼はどれですか?
それは耐食性とともに何が必要かによって異なります。 304 は、清潔な状態、濡れた状態、軽作業での使用に適しています。 316L は、塩化物、塩、または医療滅菌が関係する場合に最適です。 420 はマルテンサイトであるため、HRC 48 ～ 55 まで硬化し、硬いジャーナルが得られますが、耐食性は 304 または 316L よりも低くなります。
より強いスチールを使用するとシャフトの曲がりを防ぐことができますか?
いいえ、すべての鋼の剛性はほぼ同じなので、グレードを変えてもたわみはほとんど変わりません。曲げはジオメトリによって制御されます。軸径を大きくするか、支持されていないスパンを短くするか、軸受の位置を移動してください。合金のアップグレードは疲労や摩耗の問題に備えて保存してください。
20クロムチタン はシャフトに何に使用されますか?
歯車の歯や高負荷のスプラインをシャフトに切り込む箇所に使用される肌焼き鋼です。浸炭処理により、強靭なコアの上に硬質で耐摩耗性のケースが構築されるため、本体が衝撃を吸収しながらも歯は摩耗に耐えます。普通のジャーナルの場合は、通常、高周波焼き入れ 1045 または 4140 の方が優れた値です。
アプリケーションしか知らない場合、Guanshuo がグレードをアドバイスできますか?
はい。トルク、速度、環境、摩耗や腐食に関する懸念事項を送信します。エンジニアリングチームがグレードと熱処理ルートを提案し、生産前に図面上で確認します。 Guanshuo では、45#、40Cr、4140、20CrMnTi、および 304、316L、および 420 ステンレスを標準で在庫しています。
