盛るか、削るか。圧縮か、引張か。疲労が決め手。

理由は三つあります。一つは谷底に残る圧縮の残留応力。荷重がかかったとき最も応力の集まる場所であり、この圧縮を打ち消してからでないと引張応力が疲労き裂を開けません。二つは面粗さ。転造はRa 0.4〜0.8 µm、切削は1.6〜3.2 µmで、滑らかなほどき裂の起点が減ります。三つは繊維の流れ。転造では輪郭に沿って途切れず続き、切削では材料を取り去った所で断たれています。合わせると疲労寿命は二倍から四倍になります。

いいえ。転造には三つの条件が要ります。第一に、割れずに冷間成形できる延性のある材料であること。およそ40 HRCまでの鋼、アルミ、真鍮、銅、一部のニッケル合金がこれにあたります。60 HRCを超える硬い材料、鋳鉄や一部の青銅のような脆い材料、焼入れ後の工具鋼の一部は使えません。第二に、おねじであること。めねじの盛上げタップは使える範囲が狭いのです。第三に、ねじが他の形状に掛かる前で終わっていること。転造ダイスの長さは決まっているからです。航空機用ボルトの大半は転造で作れます。強く焼き入れた締結部品では、焼入れ後に削るほかありません。

転造は速い。一本あたり一秒から三秒、切削の三十秒から六十秒とは比べものになりません。機械は五万ドルを超えて高いものの、数が出れば償却できます。切削は遅いかわり、道具が安く、融通が利く。年に一万本を超えるなら転造が必ず安く、試作や年千本以下なら切削が得です。規格外の特殊ねじも切削で。専用の転造ダイスは高くつきますから。

焼入れ鋼にねじは転造できません。冷間で塑性変形させるには硬すぎるからです。そこで順序を変えます。まず最終寸法近くまで削り、まだ軟らかいうちにねじを転造し、そのあと焼入れと焼戻しを施す。こうすれば転造で得た性質は熱処理を経ても残ります。ただし熱処理でねじがわずかに歪むことがあり、精度の要る用途では熱処理後にねじ研削を入れます。45 HRCを超える硬さでは、焼入れ後に研削するのが普通です。

延性のある材料なら、めねじにも転造の手があります。切削タップの代わりに盛上げタップを使う方法です。利点は、ねじが強く、面が滑らかで、切りくずが出ないこと。難点は、下穴が小さいと折れにくいぶん無理が利いてしまうこと。盛上げタップのほうが丈夫だからです。アルミ、真鍮、軟鋼でよく働き、焼入れ鋼、鋳鉄、脆い材料には向きません。量産のめねじでは採用が増えています。

図面のねじ指示は、たとえば「M10x1.5」と書いてあるだけでは、転造か切削かを定めていません。疲労が効く用途なら「ねじはAMS 2760に従い転造」あるいは「ねじは転造のこと」と注記を添えてください。航空機では普通そこまで指定します。一般の機械では製造側の判断に任され、当社は数量と材料を見て決めます。転造にしたいなら、はっきり書いてください。