掘削機のブームとアームシャフトシートの鍛造と鋳造の違い。

掘削機のブームシャフトシートは、ブームとシリンダーを接続する重要な荷重支持部品です。その製造工程（鍛造または鋳造）は、機器の性能と寿命に直接影響します。

1. 材料特性と構造強度

1) 鍛造シャフトシート：

結晶粒組織：高温高圧塑性変形（据え込み加工、引抜き加工など）により、金属結晶粒は力の方向に沿って微細化され（5μm未満まで微細化可能）、連続したフローラインを形成し、引張強度（最大850MPa以上）と降伏強度（>700MPa）が向上します。

欠陥制御: 鋳巣や収縮空洞などの鋳造欠陥を排除し、内部密度が 99.9% を超えるため、疲労寿命が 3 ～ 5 倍に増加し、掘削の衝撃荷重に耐えるのに適しています。

事例: 鍛造ブームシャフトシートは、変形や亀裂が発生することなく 1000 時間連続稼働しており、故障率が大幅に減少しています。

2) 鋳造シャフトシート：

構造上の制限: 溶融金属の冷却および凝固の過程で、気孔や介在物が形成されやすく、粗大な粒子や偏析が生じ、その結果、強度が比較的低く(鍛造部品の約 70%)、靭性が不十分になります。

リスクポイント: 交番荷重を受けると欠陥箇所に亀裂が発生しやすくなり、長期間使用すると破損の危険が生じる可能性があります。

2. 生産技術とコスト効率

1) 鍛造工程：

プロセス: 金型鍛造には 10,000 トンのプレスが必要で、予備成形には自由鍛造 (例: 構造を改善するために最初にブームピン シートを据え込む必要がある) と組み合わせる必要があり、金型には高い精度が要求されます (寸法公差 ±0.05 mm)。

コスト: 単価が高く (金型コストが 30% ～ 50% を占める)、中小規模のバッチ生産に適していますが、材料利用率は 90% を超え、廃棄物は少なくなります。

2) 鋳造工程：

適応性：複雑な幾何学的構造（不規則なオイル通路穴など）を一体成形可能。砂型鋳造／金属鋳造は大量生産に適しており、単価を40%削減できます。

欠陥コスト: 欠陥を修復するにはその後の X 線検査と熱処理が必要となり、総コストが鍛造コストを上回る可能性があります。

3. 設計の自由度と軽量化

1) 鋳造の利点: 補強リブや軽量化キャビティなどの複雑な機能を統合でき、重量を 15% ～ 20% 削減できます (アルミニウム合金鋳造ベアリングシートなど)。

2) 鍛造の制限：金型によって形状が制限されるため、通常は二次加工（油穴のフライス加工など）が必要になりますが、壁の厚さをより薄く（4mmなど）最適化したり、トポロジー設計によって局所的な強化を実現したりできます。

4. アプリケーションシナリオの比較

インジケーター 鍛造ベアリングシート 鋳造ベアリングシート

耐荷重 重荷重用 (50 トン超の掘削機) 中軽荷重用 (10,000 時間、5,000 ～ 8,000 時間。

メンテナンスコスト 低（故障率） 中高（頻繁な欠陥修理）

5. 経済的意思決定に関する提案

1) 鍛造を選択: 機器が長期間の高強度操作を必要とする場合 (鉱山掘削機など)、または極めて高い安全性の冗長性が求められる場合 (深基礎ピットエンジニアリングなど)。

2) 鋳造を選択: コスト重視のプロジェクト (小型農業機械など) や、形状が非常に複雑なシナリオの場合。

6. プロセスイノベーションのトレンド

1) 複合製造: 3D プリントされた鋳造コア + 局部鍛造補強、複雑さと強度のバランス (三一重工業の特許取得済みソリューションなど)。

2) インテリジェント監視：鍛造プロセスにセンサーを埋め込み、温度/圧力をリアルタイムで制御して内部応力を軽減します。

掘削機ブームベアリングシートのプロセス選択は、本質的に「性能・コスト・寿命」の三角関係です。鍛造ベアリングシート：究極の信頼性と長寿命を実現し、高負荷・高価値機器に適しています。鋳造ベアリングシート：経済性を優先し、軽負荷用途でのコスト効率に優れています。