私はいつも鍛冶屋の仕事を見るのが好きです。それは芸術であり、彼らが真っ赤に熱せられた金属を炉から引き出し、数分後に熟練したハンマーで叩いて形を整え、日常の物が形になっていくのを見るのは魅惑的なプロセスです。火の匂いから真っ赤に熱せられた金属、ハンマーのリズミカルなカチャカチャという音まで、そこには何か興味をそそられるものがあります。
昔、鍛冶屋は道具、蹄鉄、荷馬車の部品、農機具など金属で何でも作ることで知られていました。しかし、自動車が登場し、自動車整備士や特定の自動車用工具の必要性が生まれた頃には、産業革命によって機械や工程が発達し、手作業を最小限に抑えて製品の生産量を増やすことで世界はすでに変化していました。そして、変化したのはそれだけではありません。
今日の工具は、数年前よりもはるかに高いレベルのストレスに耐えられるように作られており、自動車技術者である私たちはそれを頼りにしています。ハンマーと金床とはかけ離れた今日の製造業の世界は、科学と技術の進化をダイナミックなプロセスに結びつける魅力的なテーマです。
レンチは私たちが最もよく使う工具の 1 つであり、かなり酷使されることがあるため、レンチがどのように作られているかを直接見るには絶好の機会だと思いました。以下に概要を示します。
各企業には独自の製法と手順がありますが、プロセスの主な手順は一般的に同じです。すべては材料から始まります。
ほとんどのレンチは合金鋼、具体的には 6140 クロムバナジウム鋼で作られています。その理由は、6140 クロムバナジウムが、強度と耐久性の両方を必要とする製品に適した素材として実証されているためです。この 2 つの側面は一見同じに思えるかもしれませんが、実際には異なるものです。
強度とは、材料がかなりの力に耐えられるという特性であり、耐久性とは、その力に何度も耐えられるという特性です。
「工具を作るための合金を選ぶときは、最終用途を考える必要があります。ハンマーを作るのに使う材料とレンチを作るのに使う材料は異なります。」グレイツールズのオペレーション担当副社長、ポール・ディーン氏は次のように述べています。「最終用途のツールに必要な特性を与える材料を選択します。レンチを考えるとき、レンチは変形しないように強くなければならず、摩耗しないように耐久性がなければなりません。クロムバナジウムは一般的な材料ですが、その共通の性質のために私たちは皆それを使用しています。」
レンチ製造業者は長い鋼棒などの材料を大量に受け取るため、製造前工程としてこれらの棒を特定のサイズに切断し、その後、製造工程に影響を与える可能性のある不純物を除去するためにサンドブラスト処理を施すことがよくあります。その時点では単なる金属片であるビレットは、その後、融点近くまで加熱されます。
次にドロップ鍛造が行われます。これは、熱いビレットを粗鍛造品に成形するプロセスです。粗鍛造では希望する形状が得られますが、必ずしも必要な寸法がすべて得られるとは限りません。レンチを作る場合、同じ鍛造品から複数のサイズが作られることがあります。鍛造プロセスは 1 つのステップのみであることが多いですが、レンチの構成によっては複数のステップが必要になることもあります。また、一部のメーカーは、鋼の純度を周囲の酸素から保護するために、その一部で窒素雰囲気を利用しています。酸素は、火傷やスラグの原因となる可能性があります。
鍛造品は自然に急速に冷却されますが、その後、次の焼鈍工程に進みます。焼鈍は、仕上げ工程に備えて金属の物理的特性を変えて柔らかくする熱処理の一種です。
次はブローチ加工です。これは、レンチのオープンエンドとボックスエンドのサイズを決める最も一般的な方法である特定の機械加工プロセスです。ブローチは、サイズが少しずつ大きくなる一連の歯を持つ金属加工ツールです。レンチの場合、プルブローチ加工が最も一般的なプロセスであり、必要なサイズになるまでブローチを引き抜きます。
次は、レンチにサイズ、部品番号、会社名を刻印する段階です。これは通常、パンチプレスで行われます。鍛造後、レンチは焼きなましされ、材料の除去と刻印を受け入れるのに十分な状態になりますが、刻印後は、金属を移動または成形するという分子的な観点から、金属にそれ以上の作業は必要ありません。
次に熱処理に移ります。すべてのレンチは、米国および国際的な管理団体によって定められた硬度基準を満たすように熱処理されます。最小および最大の硬度レベルは非常に具体的です。レンチは、使用中に丸くなる可能性があるほど柔らかすぎてはならず、また、脆くなるほど硬すぎてもいけません。製造において非常に重要かつ科学的な部分である熱処理プロセスは、多くの場合、焼入れと焼戻しと組み合わせて行われます。
一例として、熱処理ではレンチを加熱して表面層に炭素を吸収させ、その後、冷却時間を正確に制御するために加熱した油にレンチを浸す焼入れと呼ばれる冷却プロセスが行われます。その後、さまざまなパラメータを使用してすぐに加熱と冷却のプロセスが行われます。熱処理によりレンチが強化され、焼戻しによりレンチが脆くなりすぎるのを防ぎます。
熱処理は製造工程の中で最も複雑な部分だと多くの人が考えています。「材料ごとに熱処理のレシピが異なります」とディーン氏は言います。「熱処理業者に材料と希望する硬さを伝えれば、曲線を作ってくれます。本当の問題は、金属に剥離や微細な亀裂が生じる可能性があるため、あまり急速に冷却してはいけないということです。冷却を遅くするために、通常は高温の油で処理されます。」
熱処理プロセスには数時間かかることがあり、非常に特殊な配合のため、正確に仕上げるのが難しいため、許容できるばらつきが常に存在します。レンチは熱処理後、硬度計で検査され、必要な許容範囲内であることを確認します。
