同じ溶接構造物の見積が工場によって40%も違う理由
機械加工付き溶接構造物の価格は2つに分けて計算され、その2つが工場の同じ場所で生まれることはまれです。溶接の側は人件費と消耗品、機械加工の側は機械の稼働時間と取付具です。工場はどちらか一方が得意なことが多いため、同じ図面に対して、まるで別の部品の見積のような金額が返ってきます。
ここでは、その数字の中に実際に何が入っているのかを説明します。
鋼板の鋼種と板厚
材料費は最も読み取りやすい項目で、バイヤーが重視しすぎる項目でもあります。より重要なのは、その鋼種が後工程のすべてにどう影響するかです。A514 や S690QL のような高張力鋼では、予熱温度とパス間温度の管理が必要です。耐摩耗鋼板には鋼板メーカーが定める入熱の制限があり、それを無視すると、お金を払って手に入れた硬さが継手部で失われます。ステンレスは同じ溶接でも炭素鋼のおよそ1.5倍変形するため、治具の精度を上げなければなりません。
板厚は溶着量を決め、溶着量はアークタイム、消耗品、ひずみ、そして応力除去の要否を決めます。溶接量の多いフレームで板厚を10 mm増やすことは、10%の変化では済みません。
溶接長と開先準備
図面上の溶接長を合計し、そのうち何か所がすみ肉溶接ではなく開先を取った完全溶込み溶接なのかを確認してください。完全溶込み継手には、開先の切断、初層、積層パス、そしてほぼ必ず検査方法が伴います。図面の1行ですみ肉溶接を完全溶込み溶接に変えるだけで、何時間も増えることがあります。
溶接品質レベルと検査
すべての継手に ISO 5817 のレベルBを指定することは、意図せず溶接構造物を高くしてしまう最も一般的な原因です。レベルBは厳格な合否基準です。部品全体に適用すると溶接が遅くなり、グラインダー仕上げが増え、誰も結果を気にしていない継手でも手直しが発生します。
検査も同じです。すべての溶接部の目視検査は標準的で安価です。浸透探傷と磁粉探傷はそれほど高くありません。超音波探傷と放射線透過試験には、報告書と技術者が必要になり、外注になることも多く、日程も延びます。表題欄に「NDT は図面による」と書くのではなく、どの溶接部にどの方法を何パーセント適用するかを指示してください。
応力除去
熱処理による応力除去には、炉の使用時間、2回のクレーン移動、そして工場に部品が入る炉がなければトラックでの往復輸送がかかります。炭素鋼の場合、一般的に580から650 °Cで、板厚25 mmあたり約1時間の保持に加え、昇温と冷却を管理して行います。
それでも、仕上げ加工を終えたフレームが後から落ち着いて、穴の同軸度に0.3 mmの反りが出てしまうことに比べれば安いものです。溶接量が多く、位置を保つ必要のある加工箇所がある部品であれば、予算に入れておいてください。
加工範囲と段取り回数
見積の差が最も大きく出るのはここです。確認すべき質問は一つ、部品が1台の機械の1回の段取りで収まるかどうかです。
2トンの溶接構造物を段取り替えするたびに、クレーン作業、芯出しのやり直し、データムの再取得の費用がかかり、2つの位置の間で公差が積み重なるリスクも生じます。横中ぐりフライス盤のテーブルに一度で載る部品は、切削時間がまったく同じでも、2回反転して芯出しし直す必要がある同じ部品より、加工費が何倍も安くなることがあります。
平面度、平行度、穴位置
長い部品にかかる幾何公差は、小さな部品の同じ公差よりも費用がかかります。許容誤差は変わらないのに、距離が伸びるからです。2.4 mにわたって0.05 mmの平面度を保つには、仕上げ切削を遅くし、パスの合間に測定し、部品を落ち着かせた後に2回目の加工を行うこともあります。
厳しい数値は、機械の設計上必要な箇所だけに付けてください。
塗装とマスキング
ブラスト、下塗り、塗装または亜鉛めっきを行い、そのうえですべての加工面とすべてのねじをマスキングします。マスキングは手作業で、その分の費用がかかります。溶融亜鉛めっきは別途検討が必要です。部品は約450 °Cの亜鉛浴に入れられ、出てきたときには変形しているからです。亜鉛めっきする溶接構造物に加工箇所もある場合は、工程順序を後から知るのではなく、見積の時点で取り決めておく必要があります。
重量と輸送
溶接構造物は重く、かさばり、積み重ねられません。大型フレームでは輸送費が機械加工費に匹敵することもあります。サプライヤーの地域が好みの問題ではなく、現実的な技術上の問題になるのはそのためです。機械のチャージがやや高くても200 km先の工場のほうが、海の向こうの工場より、届いた時点では安くなることがよくあります。
この情報をどう使うか
図面を送る前に、3つの点を確認してください。溶接品質レベルが全体一律ではなく必要な箇所だけに指定されていること、検査方法が継手ごとに指示されていること、そして加工箇所が治具の届くデータムを共有していることです。この3つの修正は、工場のチャージを値切るよりも溶接構造物の見積を大きく動かします。
よくある質問
溶接構造物の見積は、なぜ工場によってこれほど違うのですか？
各工場が自社のボトルネックを価格に反映するからです。大型の横中ぐりフライス盤を持ち溶接場が小さい工場は、溶接を高く見積もります。溶接士が20人いて古いベッド型フライス盤が1台しかない工場は、その逆です。同じ図面でも、力のある2社から誠実に40%違う見積が返ってくることがあります。
フレームは溶接で作るのと削り出しで作るのと、どちらが安いですか？
おおよそ300 mm角の立方体より大きいものであれば、ほぼ必ず溶接のほうが安くなります。ブロックの大部分を切りくずにする費用ではなく、板材を買う費用で済むからです。それより小さい場合や、溶接が許されない場合は、たいてい削り出しが有利です。
ISO 5817 のレベルBを指定すると、レベルCよりかなり高くなりますか？
はい。しかも多くの人が思う以上に高くなります。レベルBはアンダーカット、ブローホール、ビード形状の許容範囲を厳しくするため、溶接速度が落ち、グラインダー仕上げが増え、不合格の継手の手直しも増えます。荷重がかかる継手にはレベルBを、それ以外にはレベルCまたはDを指定してください。