ジョークラッシャーのトグルプレート

ジョークラッシャーのトグルプレート（スラストプレート）の詳細な紹介

I. トグルプレートの構成と構造

1. 体本体は平板で、両端に円弧または平面（「サポートエンド」と呼ばれる）があり、可動ジョーとフレームの「トグルプレートシート」と噛み合います。均一な力の分散を確保するため、これらのサポートエンドの曲率半径はシートと正確に一致する必要があります。
2. 補強リブ一部の大型トグルプレートでは、本体の両側に縦方向の補強リブが鋳造されており、全体的な剛性が強化され、動作中の過度の曲げ応力による早期破損を防止します。
3. 弱化溝/応力集中溝: トグルプレートの中央または特定の位置に溝を設計して、局所的な強度を低下させ、過負荷時に制御された破壊（通常は中央）を確実に発生させます。これにより、交換が容易になり、破壊片による他のコンポーネントへの損傷を回避できます。
4. 接続穴（組み合わせトグルプレート用）: 組み合わせトグルプレートの上部と下部はボルトで接続され、接合部に位置決め穴が加工されているため、組み立て時に同軸度と垂直度が確保されます。

II. トグルプレートの鋳造工程

1. 型の準備

• 砂型鋳造（生砂または樹脂砂）を採用。トグルプレートの図面に基づき、木型または金属型を製作し、胴体、補強リブ、弱め溝の形状を正確に再現します。2～3mmの削り代を確保します（ねずみ鋳鉄の収縮率は約0.8～1%です）。

• 砂型キャビティの表面は、鋳物に砂穴が残らないよう滑らかに仕上げる必要があります。鋳込み時のガスの閉じ込めや鋳巣の発生を防ぐため、パーティング面にベント溝を設けます。

2. 溶かして注ぐ

• ねずみ鋳鉄の溶解：銑鉄、鋼スクラップ、および戻りスクラップを配合し、キューポラまたは中周波炉で1380～1420℃で溶解します。化学成分は、強度と脆性のバランスをとるために管理されています（C：3.0～3.4%、シ：1.8～2.2%、マン：0.5～0.8%、S：≤0.12%、P：≤0.2%）。（過剰なSiは脆性を低減し、過負荷時の破損を防ぐ可能性があります。）

• 可鍛鋳鉄は、まず白鉄（黒鉛の形成を避けるために炭素当量を減らした）として鋳造され、その後、焼鈍して延性構造を得ます。

• オープン注湯システムを採用することで、溶融金属がキャビティにスムーズに流入し、スラグの巻き込みを防ぎます。補強リブ付きのトグルプレートの場合、リブの冷間閉塞を防ぐため、注湯速度は5～8kg/sに制御されます。

3. シェイクアウトと清掃

• 鋳物は300℃以下まで冷却後、砂出しされます。押湯と湯口は除去され（小さなトグルプレートはノッキング、大きなトグルプレートは火炎切断）、湯口跡は研磨されて滑らかになります。

• 表面の砂やバリを清掃し、重要な部分（支持端、弱くなる溝）を検査して明らかな欠陥がないことを確認します。

4. 熱処理

• ねずみ鋳鉄トグルプレート: 応力除去焼鈍処理（500～550℃に加熱し、2～3時間保持した後、炉内で200℃まで冷却）を行い、鋳造応力を除去して、機械加工中または操作中の変形を防止します。

• 可鍛鋳鉄トグルプレート：黒鉛化焼鈍処理（900～950℃に加熱し、3～5時間保持した後、700℃までゆっくり冷却し、空冷）を施してセメンタイトを球状黒鉛に分解し、必要な靭性（引張強度≥350MPa、伸び≥10%）を実現します。

3. トグルプレートの製造工程

1. 荒加工

• 支持端の外円と側面を基準として、フライス盤またはプレーナーを使用して上部と下部の平面（組み合わせたトグルプレートの接続面）を加工し、1～2 mmの仕上げ代を残して平坦度誤差が0.5 んん/m以下になるようにします。

• 支持端の円弧面は、曲率半径偏差が 0.5 んん 以下になるように荒削りまたは荒フライス加工され、その後の仕上げの基礎が築かれます。

2. 仕上げ

• 支持端部の精密加工：垂直フライス盤またはボーリング盤を使用して支持端部の円弧面または平面を加工し、トグルプレートシートとの嵌合隙間が ≤0.1 んん であること（隙間が大きすぎると動作中に騒音や摩耗が発生します）、表面粗さ ラ ≤6.3 μm であることを確認します。

• 弱化溝加工：エンドミルを用いて中央の弱化溝を加工します。溝幅と深さの許容差は±0.3mmです。溝底のフィレット半径は、図面の規定を満たす必要があります（フィレットが小さすぎると早期破損が発生するため）。

• 接続穴加工（組み合わせトグルプレート用）：上部トグルプレートと下部トグルプレートを接続するボルト穴をボール盤で穴あけし、穴位置公差±0.2mm、穴壁粗さRa≤12.5μm、タップでねじ（ねじ精度6H）を切ります。

3. 表面処理

• 加工バリを除去し、支持端部の接合面には耐摩耗性向上のためリン酸塩処理を施し、非接合面には防錆塗装（塗膜厚40～60μm）を施すことで、塗り残しやダレを防止します。

IV. トグルプレートの品質管理プロセス

1. 材料品質管理

• 原材料検査：鋳鉄のスペクトル分析を実施し、化学組成の適合性を確認します（例：HT250ねずみ鋳鉄の場合、C含有量は3.0～3.4%）。サンプルの引張試験を実施し、引張強度（ねずみ鋳鉄：250MPa以上）と硬度（170～240HBW）が基準を満たしていることを確認します。

• 金属組織検査：ねずみ鋳鉄は、網状炭化物を含まないA型（片状）黒鉛でなければなりません。可鍛鋳鉄は、球状黒鉛の有無を検査し、白鋳鉄組織（過度の脆化を引き起こす）は避けます。

2. 鋳造品質管理

• 目視欠陥検査：ひび割れ、ひび割れ巣、貫通孔を除外するため、全数目視検査を実施します。また、主要部位（支持端部、弱化溝）には磁粉探傷試験（MT）を実施し、表面ひび割れがないことを確認します。

• 寸法偏差検査: キャリパーとテンプレートを使用して長さと幅の偏差 (≤±1 んん) をチェックし、アーク テンプレートを使用してサポート端アークのフィットを検証します (ギャップ ≤0.3 んん)。

3. 加工精度管理

• 幾何公差検査：ダイヤルゲージと定規を用いて、平面度と垂直度（誤差≤0.1 んん/100 んん）を検査します。座標測定機を用いて、接続穴の位置精度（偏差≤0.2 んん）を検証します。

• 弱化溝強度検証：サンプルを採取した完成トグルプレートは、定格使用荷重の1.5倍の圧力をかけて試験され、設定された位置（弱化溝）で破断が発生し、破断面が平坦で破片が飛び散らないかどうかを観察します。

4. 組立前の最終検査

• トグルプレート座面への仮組み：トグルプレートを可動ジョーとフレームのトグルプレート座面に取り付け、隙間ゲージを用いて嵌合隙間を確認し、引っ掛かりや緩みがないことを確認します。可動ジョーは、手動で操作した際に柔軟に回転する必要があります。

• ラベル検査：完成品には、トレーサビリティを確保するために、型式、材質、製造日を明記する必要があります。不合格品は個別にマークを付け、合格品との混入を防ぐため隔離されます。