相談07●銅角材品をアルミ鍛造に変えて軽量化したい

今回は金属部品の軽量化を検討中のお客様へ、銅角材品をアルミ鍛造に変えて軽量化に成功した事例についてお話ししたいと思います。




■ 《お客様の問題点》


N社様は、大手電力会社とのお取引を中心に送電部品の設計から製造、そして施工までを行っておられる日本有数のメーカー様です。 そのN社の技術開発ご担当者様から、弊社へ次のようなご相談のメールをいただきました。



■ 【質問】


「現状、高圧送電用の部品として、銅角材を切削加工した製品を使用していますが、重過ぎて送電塔の高所等へ運搬するのに苦労しています。これを、銅から純アルミ材に変えて鍛造加工することで、軽量化を図ることはできませんか?」


N社様では、従来、鉄系鍛造品の仕入れについては実績がありましたが、非鉄鍛造品の取扱いは初めてだったため、技術的な提案を必要とされていました。弊社へお送りいただいた図面を確認すると、現行製品は銅角材にネジ穴加工等を施しているだけで、全く減肉されていないことが分かりました。


早速、N社様を訪問し実際の製品を手に取ってみると、一人で持ち上げるのがやっとという重さで、運搬・施工のご苦労がしのばれました。そこで、弊社作成による新たなデザイン形状図面をご覧いただきながら、銅から純アルミ材への変更と、鍛造により強度が増す分、減肉が可能となるため、大幅な軽量化が可能であることをご説明しました。


弊社で新たに設計・製作した純アルミ鍛造の金型


■ 《弊社からの提案と軽量化効果》


今回のご提案の狙いは、新たな製品形状と鍛造化により、減肉および切削工程を削減するとともに、投入重量の軽減により材料費を圧縮することにありました。しかし、純アルミ材は本来、冷間鍛造用の材料であり、熱間鍛造を専門とする当社では過去に鍛造加工の経験がありませんでした。


そこで、純アルミの試験材を入手し、1カ月にわたり基礎実験を重ねて冷間鍛造による加工技術を開発。後工程となる切削加工ノウハウも確立し、量産を実現しました。


その結果、アルミ材の比重は銅材の約3分の1と低いことに加え、鍛造による減肉効果もあり、最終的に完成品重量を約7分の1程度まで大幅削減することに成功しました。


銅切削品を純アルミに変え、鍛造化したことによる軽量化効果

コスト面においても、純アルミ材のキロ単価は銅材に比べ高価ですが、材料費として約30%のコストダウンを達成しました。


なお、新たに「鍛造費」と、初期費用として「鍛造金型費」が発生しますが、鍛造金型費は約1年で回収でき、その後の更新金型費も当社負担によりお客様の負担はゼロ円で済むため、回収後は大きなコストダウン効果を継続できます。


ちなみに、純アルミ材は柔らかく表面にキズがつきやすいという難点がありますが、弊社にて全品外観検査を実施することにより、品質保証を実現しました。


担当者様には、
「非鉄金属の鍛造発注は今回が初めてだったが、期待以上の大きな成果が出た。大幅な軽量化により運搬・施工も容易となり、現場も含めた波及効果は大きい」
と高くご評価をいただいた事例となります。


このように、N社様ではアルミ鍛造による軽量化の成功をきっかけに、真鍮鋳物等、他のさまざまな部品についても同様の鍛造化をご検討いただいています。



こちらの取組みの詳細につきましては、白光金属工業までお気軽にお問い合せください。貴社の課題解決へ向け誠心誠意アドバイスをさせていただきます。


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相談03●鉄鋼品をアルミ鍛造により軽量化したい

連載3回目は、量産品の軽量化を検討中のお客様からよくいただくご質問として、鉄鋼切削品のアルミ鍛造品化についてお話ししたいと思います。




■ 《お客様の問題点》


J社様は、特殊車両の設計~製造~販売を一貫して展開されている日本有数のメーカー様です。そのJ社の設計開発ご担当者様から、弊社へ次のようなご相談のメールを頂きました。



■ 【質問】


「現在、エンジン部品として鉄鋼角材を切削加工した部品を使用しています。車両の走行スピードをアップさせるため、この部品をアルミの鍛造品に代えることにより軽量化することは可能でしょうか?」


J社様では従来、エンジン部品は鋳造品や切削加工品で対応されており、鍛造品を検討されるのは今回が初めてでした。懸案の部品は、鉄鋼角材に穴やネジ加工を施しているだけで減肉もされていないため、一人の手では持てないほど重量のある製品となっていました。


そこで、高強度アルミ材への変更と減肉化により、大幅な軽量化を実現できる新たなデザイン形状を弊社にて設計、J社担当者様を訪ねてご提案させていただきました。



■ 《弊社からの提案と軽量化効果》


部品材料には、従来の鉄鋼に代えて、アルミ合金の中で鉄鋼に匹敵する最高強度を誇る「超々ジュラルミン」を使用。弊社独自の鍛造設計により、最小肉厚まで減肉を追求し、材料投入重量及び材料費の削減を図りました。


従来の鉄製部品形状と、弊社で新たに設計・製作したアルミ鍛造の金型

「超々ジュラルミン」加工の難しさは、残留応力による応力腐食割れが発生しやすいことにあります。そこで、弊社にて数ヶ月の基礎実験を重ね、安定して量産できる鍛造技術を開発、全品カラーチェック(浸透探傷試験)を行うことで、通常の外観検査では検出困難な応力腐食割れにも万全の品質保証を実現しました。


重量については、アルミ材の比重は鉄鋼材の約3分の1と軽量であることに加え、さらに減肉設計を行うことで完成品重量を約10分の1まで大幅に削減することができました。




その結果、高価な「超々ジュラルミン」を使用したにもかかわらず、材料費だけで約8%のコストダウン効果を得ることに成功。初期費用となる金型費についても約1年で償却でき、その後の更新金型費も弊社にて負担させていただくことで、償却後は生産すればするほどコストメリットを得ていただくことができました。


お客様からは、
「鉄鋼切削からアルミ鍛造に変更することで、部品重量が10分の1に減り、しかも材料費がアップするどころか、削減できるとは思わなかった」
と驚いていただいた事例となります。


今回の軽量化部品の採用により、特殊車両の走行スピードが約20%アップ、メーカー様の製品性能向上にも貢献させていただくことができました。



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