歯車編：【第25回】歯車の材料

　歯車に使用される主な材料は、炭素鋼や合金鋼が用いられる「金属材料」、銅合金やアルミニウム合金が用いられる「非鉄金属材料」、プラスチックなどを用いる「非金属材料」に分けられます。

　一般的な動力伝達や錆や汚れを嫌う環境での使用、精密機械や医療設備などでの使用など、用途に合わせた材料を選択します。

　歯車の材料と特徴・用途をまとめた表を以下に示します。

材料	種類	特徴	用途
金属材料	炭素鋼	・熱処理で強度アップが可能・材料により低歯車・高歯車強度まで対応・熱処理が前提	・一般動力伝達、自動車、減速機など・高負荷、高トルク個所など
	合金鋼	・熱処理で強度アップが可能・材料により低歯車・高歯車まで対応・熱処理が前提・炭素鋼より更に強度・性能アップが可能	・一般動力伝達、自動車、減速機など・高負荷、高トルク個所など
	鋳鉄	・振動を吸収する能力がある・炭素鋼や合金鋼と比較して強度は弱いが加工性が良く、コストが安価	・大型歯車・鉄道用歯車など
	ステレス鋼	・腐食しにくい・一般鋼材と比較して高価	・食品機械・錆を嫌う環境・製紙機械・汚れを嫌う個所など
非鉄金属材料	合金鋼	・脆いので摩耗による発熱を防止する・固い材料と組み合わせる	・ウォームギア（ウォームホイール側）・時計用精密ギアなど
非鉄金属材料	アルミニウム合金	・軽く、加工が容易・強度が弱い	・軽負荷個所など
非金属材料	プラスチック	・自己潤滑性があり無給油で使用が可能・静寂な回転が得られる・軽量で耐食性がある・温度や湿度などに影響を受ける	・医療設備、小型軽量機器、薬品機器・プラモデルなど

＜ひとくちメモ＞　炭素鋼と合金鋼の違い

鋼に含まれる鉄（Fe）以外の5元素（炭素、シリコン、マンガン、リン、硫黄）で構成されているのが「炭素鋼」です。そして、炭素鋼にクロム、ニッケル、モリブデン、タングステンなどの元素をある一定以上添加したものが「合金鋼」です。合金鋼は添加する元素によって、耐食性、耐熱性、延性などが向上します。

◆Q&Aで理解度チェック！

Q1　歯車の材料として炭素鋼や合金鋼が広く使用されるが、熱処理を施すことが前提となっている
Q2　鋼で鉄以外の5元素とは、炭素、シリコン、マンガン、リン、ニッケルである

A1　◯：題意のとおりです。
A2　×：ニッケルは合金の添加元素です。

■福田洋市
◆専門分野：設備保全支援
◆TPM：個別改善、自主保全、計画保全、品質保全、教育訓練、管理間接、安全･衛生･環境

輸送機器メーカーにて製造、保全、安全衛生等の部門で多くの資格を取得しながら経験を積んだ後、工場長として会社統合、工場再編成、生産統合、海外工場支援指導等にあたる。さらに、生産アドバイザーとして生産システム整備や若手人材育成などに携わり、2022年より現職。豊富な実務経験に基づいた、保全技能や改善手法の教育をベースとする人財育成に手腕を発揮している。

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