締切り済みの質問

機械加工品(ピン)のせん断について教えて下さい

材質SGD-3またはSGD-4(みがき棒鋼)のΦ32素材より、外径Φ32のままを5mm残して、首下42mmの長さまでΦ16mmでNC旋盤を使い切削加工をしました。
5mm残したプレート部分と削ったピンの根元はR1mm程度です。
このピンを他の鉄製品にΦ32の外周を巻く形で溶接しました。
このピンに何らかの力が加わった時、他製品と溶接で結合されたΦ32の円形部分(5円玉の様な形)を残して、Φ16のピン部分が5mmのプレート部と合わせ円形にせん断され(Φ16X42mm+5mmのピン形状として分断)ることは、有るでしょうか? 宜しくお願いします。

投稿日時 - 2013-09-04 22:21:00

QNo.9472397

すぐに回答ほしいです

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  • 回答(2)

    ANo.2

          ┌─┐      φ16mm   
          │ │          加工したピン     
         ┌└─┘┐     φ32mm
     ┌───┴───┴───┐
     └───────────┘ 溶接した鉄板


    にて、溶接した鉄板にφ32mm程度の穴が明く問い合わせですね。

    鉄板が非常に薄い場合と、破断がφ32mmかその周囲の特定ポイントから、徐々に広がり、
    穴が明く。
    又は、ピンをねじって、ねじりせん断で穴が明く場合があります。


    スポット溶接の簡易試験にナゲット試験があります。
    これは、例えばスポット溶接した二枚の薄い鉄板を、捲るように剥がし前述様に徐々に
    破断させ薄い鉄板側に穴を明ける。
    又は、鉄板をねじり、穴を明ける。

    そうすれば、溶着面より、円周の破断面の方が弱く、溶接部の信頼性が簡易的に確認できる。
    そして、残ったナゲット径を測定するより、穴を測定する方が簡単なので、その穴径で
    ナゲット径を測定し、スポット溶接の簡易確認をします。

    それに良く似て内容ですね。
    URLも確認してください。

    ピンのφ32mmで厚み5mmの処には、φ16mmの穴は明くことは、厚みが5mmなので考えられない。
    1mmや0.5mmならあるかも。

    破断は、一番弱い部分から発生します。
    φ16mmの断面積は、π/4(φ16mm)^2=200mm^2
    φ32mmに穴が明く場合、例えば板厚が極端に0.5mmとすれば、φ32mm×π×0.5mm=50mm^2
    で、面積的には1/4なので、φ16mmにねじり応力を掛ければ、溶接部が強度的に大丈夫なら
    φ32mm&t=0.5mmのピン部分にφ16mm程度の穴が明くことが予想されます。

    ですが、実際はφ32mm&t=5mmなので、円周面積はφ32mm×π×5mm=500mm^2なので、
    2.5倍あり、破断するならφ16mmとφ32mmの段差部分が、φ16mm断面積で穴が明かずにです。

    参考URL:http://www.tokyosteel.co.jp/pdf/material2.pdf#search='%E3%82%B9%E3%83%9D%E3%83%83%E3%83%88%E6%BA%B6%E6%8E%A5++%E3%83%8A%

    投稿日時 - 2013-09-05 17:15:00

    お礼

    ご回答頂戴し、ありがとうございました。
    提示下さった参考資料と合わせ、確認させて頂きます。
    お礼、申し上げます。

    投稿日時 - 2013-09-05 18:19:00

    ANo.1

    t5のプレート部がせん断するか、φ16のピンの根元がせん断するか?

    t5のプレート部の断面積  5×π×16=302mm2
    φ16のピンの根元の断面積 π×16×16/4=201mm2

    ごく単純に考えれば、プレート部の断面積よりもピンの根元の断面積の方が
    小さいので、5円玉のように穴が開く破壊モードよりも、ピンの根元が折れる
    破壊モードの方がおきやすいように想像します。

    前記の延長線上で考えれば、プレート部の厚さが3mmだったら、5円玉のよう
    に穴が開く破壊モードが起こりそうです。

    実際に旋盤加工ができる環境にあれば、理屈で考えるより、端材を使って
    実験するほうが手っ取り早い案件のように思います。

    >実験するほうが手っ取り早い

    t5のプレートとφ16のピンとすると、人力で破断させるのは少々苦しいで
    しょうから、1/2~1/5程度のサイズのサンプルを作れば、人力で破断させる
    ことができるようになると思います。

    投稿日時 - 2013-09-04 23:00:00

    補足

    ご回答ありがとうございます。
    大変助かります。
    ご指摘頂いた内容の実験を行ないたいと思いますが、理論的には5円玉の形状に
    破断されることも考えられるのでしょうか。
    もし分かりましたら、教えて頂ければと思います。
    宜しくお願いします。

    投稿日時 - 2013-09-05 09:01:00

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