バネが設計できない人はいますぐ確認！ 「ばね限界値」：甚さんの「技術者は材料選択から勝負に出ろ！」（9）（2/3 ページ）

[國井良昌／國井技術士設計事務所（Active Design Office），MONOist]

　銅や樹脂の場合は、「降伏点」に相当する「目利き力」は「0．2％耐力」です。略して、「耐力」とも言います。

　ここで、前回の言葉をもう一回。

　

　以前も書きましたが、筆者は「料理を設計に、料理人を設計者」によく例えます。そして、これも以前に書きましたが、「料理本ほど親切な教科書はない！」。

　皆さんの工学系教科書はいかがでしょうか？　若き日の筆者は劣等生でしたので、教科書の不親切さには何度も閉口しました。

　「0．2％耐力」についても同様です。

実は、教科書や専門書ごとで、「0．2％耐力」といったり「耐力」といったりしているけどよぉ、ともに同じ意味だぜぃ。しかも、「同じ」と記載してある教科書や専門書はほとんどねぇときたもんだ。

さすが甚さん。職人の鏡ですね。

　ここで注意が必要です。

　本連載では、軟鉄、鋳鉄、ステンレスには「降伏点」、アルミ材には「疲れ強さ」、そして、今回の銅や樹脂では、図2に示すように「0．2％耐力」の「目利き力」を解説しています。

　ただし、ほかの専門書では、「降伏点」は「軟鉄のみ」とし、鋳鉄とステンレスは「0．2％耐力」を「目利き力」にしている場合があります。学問の世界ではこちらが推奨されます。

　どちらを使うかは、最終的には皆さんで選択・判断してください。

「0．2％耐力」をもう少し詳しく説明するとなぁ……。

図2 軟鉄以外の「応力−ひずみ線図」と0．2％耐力（「ついてきなぁ！　材料選択の『目利き力』で設計力アップ」日刊工業新聞社刊より）

　図中の「σ_B」は、軟鋼同様に「引張り強さ」を表しています。「引張り強さ」は、「極限強さ」とも言います。また、σ_pとσ_eは、軟鋼同様に、「比例限度」と「弾性限度」を示しています。ただし、この2つの見極めは非常に困難です。

　比例限度が存在しない場合が多く、その場合、原点からσ_eまでは曲線となります。

　ここで、原点（0）から直線で結ばれる比例限度（σ_p）がある場合でも、原点（0）から曲線で結ばれる弾性限度（σ_e）がある場合でも、原点で接線を引きます。前者の場合は、接線＝直線となります。

　原点からX軸を右へ、0.2％の永久ひずみを表す点から前述の接線と平行線を引き、グラフと交差したところを、「0．2％耐力」と呼びます。

甚さん！　これで十分に理解できました。次は、「ばね限界値」ですね。

　最後が、「ばね限界値」です。前述の「降伏点」に相当する「目利き力」が、「ばね限界値」であり、前項目の「0．2％耐力」にとても似ています。

「ばね限界値」とはよぉ、「0．2％耐力」の「0．2％」を、「0．03％」に変えただけなんだぜぃ。もう一回、図3を眺めて、「0．03％」を作図してみちくれぃ。簡単だろがぁ、あん？

あっ！　分かりました。「ばね限界値」以上の応力で使用すると、へたりや変形が発生するんですね。これを知らないとばね材料は選択できないし、ばねを設計することすらできませんね。

まさに、「目利き力」だぁ。これを知らないヤツを「3次元モデラー」っていうんだぜぃ。3次元CADを使って、形だけを「設計」、じゃなくてよぉ、「造形」する「設計もどき」の連中だ。

　「3次元モデラー」――ちょっと懐かしい言葉ですね。以下の記事で思い出してみてください。甚さん初登場の記事です。

　　　　　＞＞灯油ポンプの設計書を書こうじゃねぇかい！

　3次元モデラーに「目利き力」は不要です。しかし、設計の職人には「目利き力」がなければ生きていけないことを理解できましたか？　料理人と同じです。

　それでは、図3で「0．2％耐力」と「ばね限界値」を確認しておいてください。

図3 「0．2％耐力」と「ばね限界値」（「ついてきなぁ！材料選択の『目利き力』で設計力アップ」日刊工業新聞社刊より）

　図3には、「ばね限界値」がありますので、第7回に戻って、板ばね用材料のランキング表を復習しておきましょう。使用頻度の高い70％以上の材料名を復習したら、次はその特性、特に今回の「目利き力」である「ばね限界値」にも再度、注目しておいてください。

ところで甚さん、樹脂の「目利き力」は、「0．2％耐力」とのことですよね？　そうなら、樹脂材料に関しても詳しく教えてください。

よし分かった。がんばっているなぁ？　実はなぁ、かつて、「機械設計は鋳物の設計ができて一人前」といわれていたんだがよぉ、いまじゃオメェ、鋳物じゃなくてよぉ、樹脂だぜぃ。

　筆者が若い技術者だったころ、「機械設計者は、鋳物の設計ができて一人前」といわれていました。また、そこにたどり着くのに「10年かかる」といわれていました。

　ところが、時代は変わりました。今や、「樹脂設計ができて一人前」「樹脂設計が機械設計を制す」とまで言われています。また、そこにたどりつくまでに「10年」など言っていられず、「即戦力になること」が求められます。