車両阻止用可動式鋼製バリケードの加工方法

車両阻止用可動式鋼製バリケードの加工は、高強度で持ち運び可能かつ耐久性のある交通安全施設を製造するための精密な製造プロセスであり、車両の通行を一時的に阻止するために使用されます。

1. 材料の選択

• 主要材料：
  • 炭素鋼：Q235（降伏強度235 MPa）またはQ345（降伏強度345 MPa）、厚さ3〜10mm。高強度が必要な場合に適しており、コストが低い。
  • ステンレス鋼：304/316。耐腐食性があり、沿岸部や高湿度環境に適しており、表面に追加のコーティングは不要。
• 材料特性：
  • 密度：約7850 kg/m³（炭素鋼）、7800 kg/m³（ステンレス鋼）。
  • ヤング率：2E11 Pa。優れた靭性と耐衝撃性が必要。
  • 表面処理の必要性：炭素鋼は腐食を防ぐために溶融亜鉛めっき（厚さ60〜80μm）または塗装（80〜120μm）が必要。ステンレス鋼は直接ヘアライン処理が可能。
• 選材要件：
  • 新品の熱間圧延鋼板を使用し、二次材料（スクラップ鋼は変形や強度の不足を引き起こしやすい）は避ける。
  • 鋼材の表面を検査し、亀裂、介在物、または深刻な錆がないことを確認する。

2. 加工プロセス

車両阻止用可動式鋼製バリケードの加工には、設計、材料準備、構成要素の成形、溶接、表面処理、組み立て、およびテストが含まれます。以下に詳細な手順を示します。

（1）設計と準備

• 設計：
  • CADまたはSolidWorksを使用して3次元モデリングを行い、L字型、U字型、楔形、またはボラード構造を設計する。
  • 耐衝撃能力を考慮する（エネルギー吸収500〜1000 kJ、ASTM F2656 M30/M40またはPAS68規格に準拠）。
  • 携帯性を最適化し、単一ユニットの重量を20〜60kgに抑え、接続と取り扱いが容易なモジュール式設計にする。
  • 有限要素解析（FEA）で構造強度を検証し、風荷重（1.0〜1.5 kN/m²）と車両の衝突（4.5〜15トン、30〜50km/h）をシミュレートする。
• 材料準備：
  • 定尺の鋼板または管材（Q235/Q345またはステンレス鋼）を調達し、必要なサイズに切断する（精度±1mm）。
  • 鋼材の表面品質を検査し、油汚れや錆を除去する（酸洗いまたは蒸気洗浄を使用可能）。

（2）構成要素の成形

• プレス成形：
  • 設備：油圧プレス（500〜1000トン）、専用金型（インサート式、多品種に対応）。
  • 工程：鋼板をプレスしてL字型、U字型、または楔形の構成要素にし、反発率を<2％、公差を±0.5mmに制御する。
  • 注意：金型は定期的にメンテナンスし、摩耗を減らし、成形精度を確保する。
• ロール成形：
  • 設備：数値制御ロール成形機。
  • 工程：鋼板またはコイル材を複数のロール成形金型に通して、管材または形材に段階的に成形する。直線的な構成要素に適しており、精度は±0.5mm。
  • 後工程：プラズマまたはレーザー切断でエッジをトリミングし、平面度を<±1mmにする。
• パイプ曲げ：
  • 設備：数値制御パイプ曲げ機。
  • 工程：鋼材を弧状または特定の角度に曲げる（ボラード上部の円弧など）。角度精度は±0.5°。
  • 注意：曲げ速度を制御し、応力集中を回避する。必要に応じて鋼材を予熱（200〜300°C）して延性を高める。

（3）穴あけ加工

• 穴位置の設計：
  • 接続穴（モジュール式接続用、ピンまたはチェーン）または取り付け穴（地錨または車輪用）を加工する。穴径は10〜50mm、数は50〜200個/ユニット。
  • 穴位置は均等に分散させ、加工応力を解放する。公差は±0.2mm。
• 加工方法：
  • 数値制御パンチング：CNCパンチングプレスを使用し、効率が高く（20〜30穴/分）、多品種少量生産に適している。
  • 金型パンチング：専用のパンチング金型を使用し、大量生産に適しており、精度が高いが、金型の調整コストが高い。
  • プラズマ切断：大きなサイズの穴や複雑な形状に使用され、精度は±1mm。
  • ボール盤による穴あけ：一時的な調整または少量生産に使用され、効率が低い。
• 注意：穴のエッジはバリ取りを行い、垂直度のずれを<0.5°にする。組み立てや強度に影響を与えないようにする。

（4）溶接

• 溶接方法：
  • TIG溶接（アルゴンアーク溶接）：ステンレス鋼または薄肉鋼（<5mm）に適しており、溶接ビードが細かく、熱影響部が小さい。
  • MIG溶接（ガスシールド溶接）：炭素鋼に適しており、効率が高く、厚板（5〜10mm）に適している。
  • 溶接ビードの強度は母材の90％以上である必要があり、気孔や亀裂がないこと。
• 治具の使用：専用の治具を使用して位置決めを行い、溶接変形を制御する。寸法偏差は<±1mm。
• 検査：超音波またはX線検査で溶接ビードの品質を検査し、内部欠陥がないことを確認する。
• 注意：溶接領域は事前に清掃し、油汚れや酸化物を除去して、溶接ビードの欠陥を回避する。

（5）表面処理

• ショットブラスト/サンドブラスト：
  • 設備：ショットブラスト機またはサンドブラスト機。鋼球（粒径0.5〜1mm）または砂粒を使用する。
  • 工程：酸化層と錆を除去し、表面粗さRa 3.2〜6.3μmにし、コーティングの密着性を高める。
  • 注意：集塵装置を備え、騒音を制御する（<85dB）。環境保護要件に準拠する。
• 防錆処理：
  • 溶融亜鉛めっき：亜鉛液（450〜480°C）に浸し、亜鉛層の厚さを60〜80μmにする。耐腐食性は10〜15年。
  • 粉体塗装：エポキシプライマー+ポリウレタン上塗り（総厚80〜120μm）。色はオレンジ/白が多く、反射効果があり、MUTCDまたはGB 5768規格に準拠している。
  • ステンレス鋼：ヘアライン処理（粗さRa 0.8〜1.6μm）。追加のコーティングは不要。
• 反射ストリップ：反射フィルム（3Mまたは類似ブランド）を貼り付けるか、反射ストリップを成形して、夜間の視認性を高める。

（6）組み立て

• モジュール式設計：構成要素はボルト、ピン、またはチェーンで接続され、一部には車輪（ポリウレタンまたはゴム製の車輪、耐荷重100〜200kg）またはハンドルが取り付けられている。
• 試運転：工場内でモジュール式組み立てを完了し、寸法（偏差<±2mm）と接続の安定性を検証する。
• 付属品の取り付け：地錨（横転防止力10 kN）、反射ストリップ、またはLEDライト（12〜24V低電圧電源）など。
• 注意：ボルトは高強度（8.8グレード以上）である必要があり、緩み防止ワッシャーを追加して、長期間の使用で緩まないようにする。