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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

金属材料の基礎を学ぶ記事一覧

機械設計と材料選択

機械設計を行う上で材料選択は重要項目の一つとなります。機械要素設計にあたって使用する材料の特性を適切に利用しなければなりません。そのためにまず必要な材料の特性をしっかり理解しておかなければなりません。材料特性には1 機械的特性2 物理的特性3 化学的特性などがあります。1 機械的特性機械に使用される...

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鉄鋼、炭素鋼などの機械材料

機械設計を行う上で材料選択は重要な項目の一つであり、その機械要素の要求する仕様や機能を満足させるような材料の様々な特性を考慮しなければなりません。一般に金属とは結晶性をもっているため、素材が破断せずに柔軟に変形し(展延性に優れる)、電気や熱を伝えやすい等の特徴を有しています。また、同一組成の金属でも...

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合金鋼、鋳鉄などの機械材料

合金鋼金属は一般的に、純金属の状態よりも合金のほうが強度など機械的性質が優れています。そのため、炭素鋼に様々な性質を付加するために、一つまたは複数の合金元素(クロムやモリブデンなど)を加えたものがあります。それが「合金鋼」です。合金元素の役割の一つは、鋼の焼入れ性を向上させ、強さと靭性(粘り強さ)を...

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アルミ、マグネシウムなどの非鉄金属

非鉄金属材料鉄鋼材料以外の金属材料を総称して「非鉄金属材料」といいます。非鉄金属材料の特徴として、結晶構造(原子の配置) が「体心立方格子」、「面心立方格子」、「ちゅう蜜六方格子」のいずれかになっています。《解説》結晶構造(原子の配置)によって金属の特性が変わります。体心立方格子・・・重心位置に原子...

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銅合金

銅は 「面心立方金属」 の一つであり,加工しやすく,素材が破断せずに柔軟に変形します。また,銅合金は金属を鋳型に流し込んで製作する 「鋳造性」 にも優れています。さらに,「熱に強い」、「電気伝導性が良い」,「溶接性が良い」 ため古くから使用され続けています。そのため,銅は電気器具の配線や銅線などとし...

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アルミニウム合金とマグネシウム合金

アルミニウム合金 アルミニウムは成形性が良く,比重が小さく,腐食に強いです。また,電気伝導性も良いため,非常に金属として優れた性質を有しています。工業用純アルミニウムはアルミニウム電線,写真印刷版などに使用されます。しかし,アルミニウム単体では強さの部分で不十分であるため,機械材料として使用する際に...

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その他の機械材料

前頁では金属材料を紹介しました。機械に使われる材料は前述の金属材料だけではなく、「セラミックス」、「高分子材料」、「複合材料」 などがあります。セラミックス材料は金属結合とは異なり、「イオン結合」 または 「共有結合」 から結晶が成り立ちます。そのため、「耐熱性 や 破壊強度の大きさ」、「優れた硬さ...

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セラミックス

セラミックスとは、陶磁器やレンガのように無機物を焼いて固めたものを指します。機械や自動車などの工業用で使われるセラミックスは「ファインセラミックス」といいます。ファインセラミックス材料の理想的破壊強度は非常に大きいにもかかわらず,引張応力に対する破壊強度は実際は非常に小さくなっています。ファインセラ...

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プラスチックス

高分子材料の成形品であるプラスチックスは,熱を加えると柔らかくなる「熱可塑性プラスチックス」と熱を加えると硬くなる「熱硬化性プラスチックス」に大別されます。 詳細は「プラスチックの基礎を学ぶ」で解説しています。機械材料としてプラスチックスを選定する場合,製法が重要になります。プラスチックスは金属など...

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ゴムおよびFRP

ゴムゴムも高分子材料の一種ですが,用途や形態,材料特性からプラスチックストは区別されて扱われています。ゴムは機械要素としてはパッキンなどで使用されています。ゴムは引っ張った時の伸びと力が比例するフックの法則に従う「弾性体」 と 完全流体の中間的な性質をもつ「粘弾性体」であります。またゴムの特徴として...

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強度理論

機械製品を破損させないように設計するためには、使用する材料の機械的特性をよく知ることが重要です。機械的特性を知った上で、どの強度を考慮して設計するのかが大切になります。製品が破損に至ったとき、部材内部でどのような応力が発生しているのか把握する必要があります。そして、破損する理論には次の3つの仮説が唱...

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破壊靭性(はかいじんせい)

近年、機械構造物を設計する際、ある程度の欠陥の存在を想定して、そのようなもとでも安全性を確保できる設計手法が採用されています。このような設計手法は 「損傷許容設計」 といいます。この場合、材料の破壊靭性値が重要なデータとなってきます。 (※ 靱性とは “ もろさ ” の反対で “ねばり強さ” を意味...

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