機械的構造鋼: カスタム部品製造のための完全なガイド

カスタムパーツの製造に関しては、建設機械であろうと, オフショアプラットフォーム, または産業機器 - 権利を選択します 機械的構造鋼 メイクまたはブレイクです. 間違ったグレードまたは不適切な処理は、故障したコンポーネントにつながる可能性があります, 安全リスク, コストのかかるリワーク. このガイドは、あなたが知る必要があるすべてを分解します, スチールグレードの選択から、長期的な耐久性を確保することまで, 明確にするための実世界の例があります.

1. キースチールグレード & カスタム製造の基準

すべての構造鋼が平等に作成されるわけではありません. さまざまなプロジェクトで、負荷に合わせて調整された成績が必要です, 環境, パフォーマンスのニーズ. 以下は、最も広く使用されているグレードの内訳です, アプリケーションごとに編成, 選択プロセスを簡素化します.

応用	推奨されるスチールグレード	標準コンプライアンス	なぜそれが機能するのか
一般的な建設	ASTM A36, 彼はG3101 SS400です	ASTM, 彼	バランス強度 (36 KSIの収量) 梁の溶接性, フレーム, とブラケット.
高強度ビーム	ASTM A992, A572グレード 50	ASTM	50 KSIの降伏強度は、材料の重量を減らします。これは、背の高い建物の場合です.
オフショア構造	API 2H, で 10225	API, で	塩水腐食と厳しい天候に抵抗します; 衝撃の靭性をテストしました.
低合金コンポーネント	S355Jr / S355J2, で 10025-2	で	疲労抵抗を改善するために、マンガン/シリコンを追加します (クレーンで使用されます, トラック).
炭素鋼部品	アイシ 1020 (低炭素), アイシ 1045 (中炭素)	アイシ	1020 溶接/フォームが簡単です; 1045 シャフト/ギアの硬度が高くなります.

本当の例: 農業トラクター用の製造業者の建物のカスタム油圧シリンダーを選ぶ アイシ 1045 以上 1020. 中炭素含有量により、熱処理が可能になりました 28-32 HRCの硬度, 一定のピストンの動きによる摩耗の防止 - 部分の故障率を低下させる 40%.

2. 機械的特性 & テスト: パフォーマンスを確保します

機械的特性がプロジェクトの要求と一致しない場合、最高の鋼鉄グレードでさえ失敗します. これらの重要なメトリックに焦点を当てます, 標準化されたテストを通じて常に確認してください.

確認する重要な機械的特性

降伏強度: 鋼が恒久的に曲がる応力. 例えば, ASTM A36 の最小降伏強度があります 36 KSI - 負荷をかけていないフレームには十分ですが、重機のシャフトには低すぎる.
究極の引張強度 (UTS): 最大応力鋼は、壊れる前に処理できます. A572グレード 50 のUTがあります 65 KSI, 建設機器の負荷をかけるブラケットに最適です.
Charpy V-Notch Impact Toughness: 突然の影響に対する抵抗を測定します (例えば。, 寒い気候で). S355J2 (低合金鋼) 最小限の必要があります 27 j -40°Cで - 北極海の沖合部品の臨界.
休憩時の伸び: 延性を示します. ASTM A992 もっている 18% 最小伸び, 製造中にひび割れずに曲げることができます (例えば。, ビームフランジのロール形成).

必須テスト方法

非破壊検査 (NDT): 使用 ut (超音波検査) 厚いプレートの内部亀裂を検出します (例えば。, API 2Hオフショアプレート) または 山 (磁気粒子試験) 溶接部品の表面上の欠陥の場合.
テストを曲げます: 延性を確認します - ASTM A36 割れずに180°の曲がりテストに合格する必要があります, アングルアイアンのようなカスタムシェイプに形成できるようにする.
硬度テスト: ブリネルの硬度 (厚い部分の場合) または ロックウェルc (熱処理されたコンポーネント用) 一貫性を保証します. 例えば, から作られたカスタムギア アイシ 1045 にテストする必要があります 25-30 HRC.

3. 熱処理 & 微細構造: 鋼の性能を最適化します

熱処理は鋼の微細構造を変換します, 硬度のようなプロパティのロックを解除します, タフネス, または延性. 適切なプロセスは、最終目標に依存します.

熱処理プロセス	目的	理想的な鋼鉄グレード	微細構造の結果
正規化	ローリング後の内部ストレスを軽減します	ASTM A36, S355Jr	細粒のフェライトピアライト
消光 & 焼き戻し (Q&t)	硬度/靭性を高めます	アイシ 1045, A572グレード 50	強化されたマルテンサイト
ストレス緩和アニーリング	溶接後の割れを防ぎます	すべての成績 (ポストウェルド)	リラックスした結晶構造
制御されたローリング (コマーシャル)	熱処理なしで強度を改善します	で 10025-2, API 2H	細粒のベイナイト

本当の例: クライアントは、風力タービン用のカスタム高強度ボルトを必要としていました. 使用しました A572グレード 50 qを適用しました&Tサイクル: 860°Cでクエンチ, 550°Cで和らげられます. これにより、引張強度が生じました 70 KSIと 20% 伸び - 風による振動に耐えるために完璧.

マイクロアロイングチップ: 少量の追加 NB (ニオブ), v (バナジウム), または の (チタン) 似たような鋼に S355Jr 粒サイズを洗練します, 余分な熱処理なしで強度と靭性の両方を高めます.

4. 製造 & 接合: 一般的な落とし穴は避けてください

多くの場合、カスタムパーツは切断が必要です, 曲げ, および溶接 - 正しく行われないと鋼の性能を損なう可能性のあるプロセス.

溶接ベストプラクティス

ガスメタルアーク溶接 (ゴーン): 薄いのに最適です ASTM A36 部品 (例えば。, カスタムブラケット) 速い旅行速度のため. 一致する強度には、ER70S-6ワイヤを使用します.
水没したアーク溶接 (見た): 太いのに最適です API 2H オフショアプレート - 高堆積速度と低いスパッタは強力なものを確保します, 一貫した溶接.
溶接後の熱治療 (PWHT): のような高炭素鋼にとって重要です アイシ 1045. 620°Cのストレスリリーフサイクルは、溶接されたシャフトの亀裂を防ぎます.

切断 & ヒントの形成

CNCプラズマ切断: 厳しい許容範囲を達成します (±0.1 mm) のために A992 ビームブランク - カスタム接続をフィットするための批判的.
コールド曲げ: 過剰な曲がりを避けてください - S355J2 亀裂を防ぐために、材料の厚さの2倍の最大コールドベンド半径があります.
歪みコントロール: 溶接時 で 10225 オフショア部品, 舞台裏の溶接とクランプを使用してワーピングを最小限に抑えます。.

5. 腐食保護 & コーティング: 一部の寿命を延ばします

機械的構造鋼は錆びやすいです, 特に過酷な環境で. 正しいコーティングは寿命を保証します.

コーティング方法	に最適です	耐久性	コンプライアンス標準
ホットディップの亜鉛メッキ	屋外部品 (例えば。, A36フェンスポスト)	20-30 年 (農村部)	ASTM A123
亜鉛が豊富なエポキシプライマー	産業用具 (例えば。, 1045 シャフト)	5-10 年 (屋内)	ISO 12944-5
風化鋼 (カット)	建築部品 (例えば。, A588)	自己治癒酸化物層	ASTM A588
二重コーティング (亜鉛メッキ + ペイント)	オフショアAPI 2Hプレート	15-20 年 (塩水)	NACE SP0108

ヒントの場合: 常にコーティングの厚さを測定します dft (乾燥したフィルムの厚さ) ゲージ. ホットディップの亜鉛メッキ用, 目指してください 85-110 μm—薄い薄さは早期の錆につながります, 厚すぎると脆性が原因です.

6. 構造設計 & コード: コンプライアンスを維持します

カスタムパーツの設計には、安全性とパフォーマンスを確保するために業界コードをフォローする必要があります.

負荷 & 抵抗因子設計 (lrfd): 北米で使用されています (AISC 360) 負荷の不確実性を説明する. 例えば, カスタムスチールビームは、1.2倍のデッド負荷をサポートする必要があります + 1.6xライブロード.
ユーロコード 3 (で 1993-1-1): ヨーロッパのスチールデザインの基準. チェックが必要です 座屈曲線 列の場合 - g。, 細いS355JRカラムは、崩壊を避けるために曲線Cを使用します.
地震デザイン: 地震が発生しやすい地域で, AISCをフォローしてください 341. カスタム接続 (例えば。, ボルトで覆われたブラケット) 地震エネルギーを吸収するのに十分な延性が必要です.
耐火性: ASTM E119を使用して評価を計算します. の2時間の火災評価 A992 梁には、挿管施設やコンクリートのエンセームが必要になる場合があります.

Yigu Technologyの視点

Yiguテクノロジーで, オフショアAPI 2Hプレートから精密なAISIまで、カスタムの機械的構造鋼部品を専門としています 1045 シャフト. 3つのステップを優先します: 1) グレードをプロジェクトに一致させます (例えば。, 寒冷気候部品のS355J2); 2) NDTおよびCharpyテストを介したプロパティの検証; 3) PWHTと歪み制御を備えた製造を最適化します. 私たちの目標は、コードを満たす部品を配信することです (AISC, ユーロコード 3) そして、期待を上回っています。時間とやり直しを祈ります.