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装置材料の損傷・劣化「べからず集」Vol.1

2025.04.01

　鋼製ボルトは「強度が高いほど締結の信頼性が高い」と考えられがちである。しかし、実はそうでない場合もある。例えば、大気中や水溶液中で1,200MPaを超える高強度のボルトを用いると、使用中に軽度の腐食が発生するととともに、同時に水素を吸収して脆化し、最終的なボルトの破断に至る場合がある。　これは、図に示すように、材料の強度が高いほど水素脆化感受性が高いためである。この理由は、強度が高いほど応力集中部（ボルトの場合にねじ底）に高い応力を受けることになり、その応力集中部に吸収した水素が拡散により集中し、脆化するためである。　また、使用環境により吸収される水素量は変化し、大気中での腐食では、図中に示すように鋼材に1ppm程度まで水素を吸収する可能性があるとされている。水素脆化によるボルトの破断を防止するためには、基本的により強度の低い鋼材を選定することが妥当である。経験的に、強度1,000MPa以下の鋼材の使用が大気中では妥当とされている。　なお、鋼材の腐食を抑制するために犠牲陽極作用を期待して、亜鉛粉を含む塗料（ジンクリッチペイント）を採用することは、かえって鋼材の水素吸収を加速する可能性が高く、避ける必要がある。

からくり改善のための「機構学」入門　No.2　てこクランク機構の揺動角度（本編：基本問題）

2025.05.01

　前回は、てこクランク機構の揺動角度を計算によって求めるため、準備編として、てこクランク機構の構造と動きを復習しました。そして、もう一つ、揺動角度を計算するために欠かせない数学的な基礎知識として「余弦定理」についても説明しました。（本編からご覧になっている方で、余弦定理について不安のある方は、ぜひ、準備編もご覧ください）。　さて、本編では、準備編で手に入れた余弦定理を使って、次の2つの問題に取り組んでみようと思います。まず今回は、基本問題として、リンクの長さが決まっている場合に、てこクランク機構の揺動角度を求めてみます。続いて（掲載は次回となりますが・・・）、応用問題として、指定された揺動角度となるようにリンクの長さを設計する方法について解説したいと思います。