ジョークラッシャーのフライホイール

ジョークラッシャーのフライホイール部品の詳細な紹介

I. フライホイールの鋳造工程

1. 型の準備

• 砂型鋳造（樹脂砂または珪酸ソーダ砂）を採用し、フライホイールの図面に基づき、軸穴、プーリ溝、軽量化穴などの細部形状を含む木型または金属型を製作します。ねずみ鋳鉄の収縮率約1%を考慮し、3～5mmの削り代を確保します。

• 砂型は85%以上の密度に圧縮成形され、滑らかなキャビティ面を確保することで、鋳物の砂穴の発生を防ぎます。また、パーティング面にはガス抜き溝を設け、注湯時のガスの閉じ込めや鋳巣の発生を防止します。

2. 溶かして注ぐ

• ねずみ鋳鉄の溶解：銑鉄、鋼スクラップ、戻りスクラップを配合し、キューポラまたは中周波炉で1400～1450℃で溶解します。流動性と強度のバランスをとるため、化学成分（C：3.2～3.6%、シ：1.8～2.2%、マン：0.6～0.9%、S：≤0.12%、P：≤0.15%）を制御します。

• ダクタイル鋳鉄は、出銑前に球状化剤（マグネシウム合金、セリウム合金など）と接種剤（フェロシリコン）を添加する必要があります。注湯は、球状化後（球状化の減衰を防ぐため）、1380～1420℃で速やかに行われます。

• 底注湯システムにより、安定した溶湯の流れが確保され、スラグの巻き込みを防ぎます。大型フライホイールにはライザーが使用され、厚手部品（リムなど）への供給が可能になるため、ひけ巣や巣の発生を防ぎます。

3. シェイクアウトと清掃

• 鋳物は200℃以下に冷却後、砂抜きされます。ライザーは除去され（大型フライホイールは火炎切断、小型フライホイールは手打ち）、ゲート跡は研磨されて滑らかになります。

• 表面の砂やバリを除去します。目視検査により、ひび割れや冷間時の破損の有無を確認します。軽量化穴と軸穴は予備洗浄されます。

4. 熱処理

• ねずみ鋳鉄製フライホイール: 応力除去焼鈍処理 (550～600°C に加熱し、2～4 時間保持し、炉内で 200°C まで冷却) により鋳造応力が除去され、機械加工中の変形が防止されます。

• ダクタイル鋳鉄製フライホイール: 焼準(850～900°Cで1～2時間、空冷)により結晶粒が微細化され、パーライト含有量が80%以上、硬度が180～230 HBWになります。

II. フライホイールの製造工程

1. 荒加工

• 鋳物の外円と端面を基準にして、旋盤（またはCNC旋盤）でリムの外円、内穴（偏心軸に一致）、および両端面を2～3mmの仕上げ代を残して荒削りします。

• 軽量化のための穴（設計されている場合）は、ラジアルドリルを使用して穴径公差±0.5 んん、表面粗さRa≤12.5 μmで開けられます。

2. 半仕上げ

• 内穴の精密旋削：荒削りされた外円を基準として、フライホイールを三爪チャックで保持します。内穴は設計寸法（許容差0.5～1mm）にほぼ一致するように旋削され、真円度≤0.1mmと、偏心軸との嵌合クリアランス（H7/js6公差）を確保します。

• プーリー溝旋削: フライホイールとプーリーが一体となった設計の場合、リムに V 溝が加工され、深さ/幅の許容差は ±0.2 んん、表面粗さは ラ ≤6.3 μm、溝角度偏差は ≤1° です。

3. 仕上げ

• 最終的な内穴加工：リーマ加工または研削加工（大型フライホイール用内面研削盤）により、H7公差、表面粗さRa≤1.6μm、軸真直度≤0.05mm/mを実現します。

• 端面精密旋削：内孔を基準として、ダイヤルゲージを用いてフライホイールの位置合わせを行います。両端面は仕上げ旋削加工され、内孔軸に対する垂直度は0.05mm/100mm以下、平面度は0.1mm/m以下を確保しています。

• 予備的な動的バランス調整：バランススタンドを用いてバランスを確認します。重量の重い部分に印を付け、リム側をフライス加工（少量の金属片を除去）して粗バランス調整を行い、残留アンバランスを50 g·cm以下に抑えます。

4. 表面処理

• バリを除去し、内孔表面にはリン酸塩処理を施し（偏心軸との嵌合安定性を向上）、外面には60～80μmの塗膜（プライマー＋トップコート）を施し、イギリス/T 9286準拠のグレード1の密着性（クロスカット試験で剥離なし）を実現しました。

3. フライホイールの品質管理プロセス

1. 原材料および鋳造品質管理

• 化学成分検査：分光計を用いてC、シ、Mn含有量を検査します。サンプルに対して引張試験（ダクタイル鋳鉄：引張強度450MPa以上、伸び10%以上）を実施します。

• 欠陥検出：重要部位（リム、内孔）を全数磁粉探傷検査（MT）で検査し、ひび割れや気孔の有無を確認します。超音波探傷検査（ユタ州）により、φ3 mm以上の内部欠陥がないことを確認します。

2. 機械加工精密検査

• 寸法公差：ノギスとマイクロメータは、内穴径、リム外径、プーリー溝の寸法を検査します。ダイヤルゲージは、内穴の真円度／円筒度を測定します（誤差0.03mm以下）。

• 幾何公差：スクエアゲージとフィラーゲージで端面の垂直度を検査します。レーザー干渉計で軸の真直度を検証します。

3. 動的バランス検査

• ハードベアリングバランシングマシンは、動作速度（300〜600 r/分）の50〜100％で精密バランシングを実行し、バランスグレードG6.3（重量に基づく残留アンバランス≤10 g·cm）を必要とします。

• バランス調整後、重い位置に穴を開け（またはバランスウェイトを追加し）、組み立て時に偏心シャフトとの位置合わせをするためのバランスマークを付けます。

4. 組立前の最終検査

• 目視検査：傷がなく、塗装が均一で、内孔がきれい（油や異物なし）。モータープーリーとの位置合わせは、糸で検査し、誤差は0.5mm以下です。

• 仮組み付け：偏心シャフトとの冷間嵌合試験により、接触面積が80%以上であることを確認します。フライホイールは引っかかることなく自由に回転する必要があります。