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| ビッグバイク・ビーバス：METALIZEの中京地区の代理店。 |
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Metalizeではチタンとチタン合金を主に扱っています。
一般的に、チタンは強く、軽く、長持ちする強力な素材と言われます。
その素材についての一端を随時、ご紹介させていただきます。 |
| 下記情報に関するご注意 |
Metalize製品の品質管理を常に行っておりますが、他社製の品質につきまして問い合わせを受けられません。
実験結果に関する問い合わせは基本的に受けられません。JISなどの標準を意識した適正な条件を考え実験しております。
わかりやすくするために、以下の説明はあえて厳格な正規表現を用いておりません。学術的なご指摘等はご容赦ください。
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それぞれの比較検討には以下の非鉄金属を比較しています。
アルミ合金最強と言われるA7075-T6
代表的なステンレスで強度も高いSUS304
チタン合金/純チタン
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| 【1.機能材としてのチタン材の選定】 |
例えば、ブレーキキャリパーサポートを選定する(作る)際に何を重要視するか？
ブレーキ関係のパーツは特にシビアな要素が求められます。
・剛性があり、変形しにくいこと。(弾性域での強さ)
・軽いこと。(比重)
・強度を保ち信頼性があること。(引張強さ)
がポイントになると思います。
力が加わったときに変位が大きければ正常に機能しなくなります。
重くても困りますし、信頼性が無ければいけません。
では、どのような素材を使うのか？
剛性が有り、変形しにくいこと。
単純に考えて、加わる力に対するバネ的な強さ(変位量の少なさ)を
意味する弾性係数の一つヤング率を示すと、Fig.2のようになります。
図を見れば明らかですが、ステンレスが最も強く、チタン、アルミ合金が続きます。
ですから、剛性の観点から言えば
ブレーキキャリパーサポートをステンレスで作れば
ブレーキ時でもキャリパーの位置をしっかりと保持し
おそらく最も正確な操作性を実現できることになります。
次にバネ下重量を軽減するために軽さを重視した場合、
Fig.2に示した比重のグラフのように、
剛性があるはずのステンレスは圧倒的に重くなってしまいます。
アルミが最も軽くステンレスに対して36％程度、チタンが軽く57％程度になります。
バイクは軽量重視ですから強力であってもステンレスの使用は
少なくともキャリパーサポートには不向きと言うことになります。
強さの信頼性についてはどうでしょうか？
それを考えると挙げられる要素がいくつかありますが、
・限界強度の高さ
・強度が長持ちすること
に注目して、キャリパーサポートではなくボルトについてですが、
Metalizeでは以下のような実験をして見ました。
ボルトの破断試験。
対象は
パーツショップで扱われている最もポピュラーなA7075 製のテーパーアルミボルト
一般的なSUS304製のステンレスボルト
Metaizeで製作した64チタンボルト
それぞれ呼び径M6 のものに荷重をかけ破断までに要する力「引張強さ」を測定してみました。
その結果がFig.3のようになります。
図にはそれぞれカタログによる物性値スペックも示してあります。
オレンジで示した実験結果を見ると64チタンボルトの引張り強さは隔絶した値を示していることがわかります。次にステンレスボルト、アルミボルトが続きます。
「64チタンボルトはM6で実に2t以上の荷重に耐える強さを持っている。」ことがこの実験によりわかりました。
また、注目すべきことは、
「アルミボルトの実験値がカタログによる物性値と比較してかなり低い値を示した。」ということです。
これにつきましては今回実験した試験所の技術者によれば
「A7075-T6に変質が起こっている可能性がある。」
とのことでした。
今回用いたアルミボルトは実験時まで未使用でしたが、長い間売れなかったボルトキットのものを試験用に調達したため変質による劣化が起こっていた可能性が考えられます。
チタンとステンレスの劣化についてはもちろんアルミニウムほど弱くありません。特にチタンは各分野において画期的な効果やブレークスルーをもたらすほどの耐腐食性をもっていますからその特性は保たれます。
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以上のことを総合的に考えると
強度機能材としてチタンが最もふさわしい、ということが結論になると思います
。
しかし、上に示した事柄以外にももっと考慮しなければいけないことがあります。
それにつきましては今後の調査や実験で色々と具体的に示していく予定です。
追記：
材料は全て機能材ですからチタン以外がまったく良くないというわけではありません。
材料は適材適所に用いることが最も賢明な使い方です。材料価格、製作価格を抑え、短期集中で軽さを重視して使うならばアルミを選定すべきですし、それより製作価格が上がりますがそれでもコストを抑えて信頼性を考えればステンレスを選定すべきです。
(但し、アルミにもステンレスにも膨大な種類のものがありますので注意が必要です。
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| 【次回：2.耐食性と疲労強度について】 |
現在、耐食性と疲労強度について調査しています。
時間の経過と環境の影響により、チタンなどの特性がどのように変わっていくのか？
ということを発表する予定です。
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チタンの素材そのものの価格はアルミ、ステンに比べ20倍ぐらいに及びます。
具体的な値段は示せませんが重さあたりで考えると、アルミ合金で比較的高いA7075、ステンレスSUS304でも重さあたりで普通の缶ビールぐらいです。
チタンとなると大体ちょっとした高級和牛ぐらいの価格です。 |
| 「Metalizeのチタン製品はなぜ安いのでしょう？」 |
利益率を低く設定しているからです。
当面、現在のような価格水準で運営して、更に安価に出来るように努力していくつもりです。 |
"伸び”と言うのは微妙な言い方になります。特性の形容なのか、数値なのか。。
数値の"伸び”についても材料工学でも人によってまちまちな定義をしています。
チタンもステンレスやアルミと同様に延性材料ですが、破断までの変位がそれらに比べて特に劣っているというわけではありません。
ですので"伸び”が劣るとは言えないとMetalizeでは考えています。
そもそも延性を考慮しなければいけない領域と言うのは危険な使用領域です。
設計のほうから考えると、その「伸び」を問題にしなければならなくなった時は、それは設計がおかしいということになります。 |
「チタン製品はボルトやピン類、マフラーでよく見ますが、
ブロック削り出しの製品はあまり見かけませんが？」 |
ボルトやピン類は数グラムですので高価なチタン材であっても、安価に抑えられて製作しやすいというのが実情です。
マフラーについては薄板物なので重さも軽く同様な実情です。
ブロック削り出しの場合、その母材を考えると材料費が桁違いに違いますので、おそらく製作しにくいのではないかと考えております。
また、64チタンの棒の原材料はかなり流通しておりますので、丸物やチタンボルトについては製作しやすいというのもあります。 |
| 「チタンマフラーをMetalizeで作れますか？」 |
率直に申し上げまして、マフラー製作に関しては現在のところ難しいです。
技術と知見を積み上げてトライして見たいと考えています。 |
| 「安いチタンがあると聞きましたがなんなのでしょう？」 |
チタンはアルミのように再利用が出来るため悪質な再利用品があるという話しを聞いたことが有ります。正常なスペックは全くもっていないそうです。
(引張強度などは半分ぐらいになっているものもあるようです。)
Metalizeではお勧めいたしません。ぜひともご注意下さい。 |
64チタンが最も強い金属ではありません。
チタンにも多くの種類が有り、中にはニッケルやコバルトを添加した、もっと優れたものもあります。
しかし、大変希少ですので一般的な金属とは言えません。
ある程度手に入りやすく、特性が素晴らしい金属と言えば64チタンがその最候補となると
Metalizeでは考えております。 |
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