普段利用している電車の足元を支えている鉄道レールは目立たないながらも私たちの生活に欠かせない重要な存在です。
鉄道レールで使用されている材質や製造工程について紹介します。
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鉄道レールの材質には普通鋼と呼ばれる鋼材が使用されます。
鋼材は大きく普通鋼と特殊鋼の2つに分けられます。熱処理を行っておらず、主に切断や溶接などの金属加工に用いられる鋼材を普通鋼といいます。
普通鋼は炭素鋼とも呼ばれ、炭素をはじめとして、炭素、ケイ素、マンガン、リン、イオウの「五大元素」といわれる5種類の元素が含有されています。
レールに使われる鋼材は高炭素鋼または硬鋼と呼ばれ、一般的に0.55%から0.75%の炭素が含まれます。
鉄道レールの製造には、鋼材をレールの形に加工することからはじまり、耐久性を高めるための熱処理や仕上げなど様々な工程があります。
それぞれの工程の目的や作業内容を見ていきましょう。
鍛造とは、工作機械を利用して鋼材を私たちがよく見慣れている鉄道レールのH型の断面形状へと加工していく作業です。
鍛造では、油圧ベンダーと呼ばれる機械を使い、鋼材を金型に押しつけて所定の形状へと加工します。
ひとくちにレールといっても普通レールやポイントレールなど、様々な種類があって断面も異なるため、それぞれに適した形状へと加工する必要があります。
鍛造はレール造りにおける全工程の基礎になる作業で、高い技術と正確さを求められる重要な作業です。
加工したレールに熱処理を施して鋼材の硬度を向上させる作業です。
列車の重量を受け止めている鉄道レールは、鉄道タイヤとの接触により摩耗が進んでいくため、長期間安全に使用するには耐摩耗性を高める必要があります。
焼入れでは、レールを変態点と呼ばれる組織構造が変化する温度まで加熱します。
その後、一定の時間をおいてから急速に冷やすことでレールの耐摩耗性を良くしています。
焼入れを行ったレールは、二次加工と呼ばれる精度の高い加工を行い、実際に現場で使用できる製品へと仕上げていきます。
二次加工には、レールの歪みや細部の修正を行うための削り加工やボルトを使用するための穴あけ加工などがあり、10工程以上になる場合もあります。
使用する機械も切削用のマシニングセンタやフライス盤、表面加工のプレーナー、切断用のセーバーなど多岐にわたります。
最終工程である合わせ加工では、矯正機を使ってレールの歪みを取り除き、真っ直ぐなレールへと整えます。
また、カーブレールの曲げ加工もこの工程で行います。
鍛造や焼入れ、切削などの過程で、レールにはどうしても歪みが発生してしまいます。
歪んだレールは接続や使用に問題が出てくるため、最終工程ではこれらをすべて取り除く必要があります。
大量生産されているレールであっても、1つ1つに個性や癖があり、それぞれ歪み方が異なります。
合わせ加工では各レールのもつ特徴を見抜いたり、精密な矯正を行う必要があるため、熟練の技術と知識が求められます。
完成した鉄道レールに品質上の問題がないかをチェックする作業です。
レールに歪みの問題は生じていないか、各部の寸法は所定のサイズになっているか、などを専門の担当者がみていきます。
ここで問題が見逃されてしまうと、不具合のあるレールが出荷されることになるため、非常に重要な作業です。
決められた検査項目をこなすだけでなく、どんな小さな不備も見逃さない熟練さが求められる工程でもあります。
鉄道レールの検査基準として多く使用されているのが、国際標準化機構が定めている顧客満足を目的とした品質管理マネジメントの規格である「ISO9001」です。
弊社でもこちらの認証を取得しており、ISO9001に基づいた品質検査を行っています。
鉄道レールを製造するには、鍛造から焼入れ、二次加工などいくつもの工程があり、各工程で高い技術力と知識が必要になります。
レールに歪みなどがあっては事故のもとになりますし、長期間使い続けるには優れた耐摩耗性もなくてはなりません。
鍛造や焼入れ、各種加工などを精確に行うには専用の機械を使用できる熟練した技術が必要です。
また、最終工程や検査で発見・修正することのできるレールに対する知識と理解が不可欠です。
安全な鉄道輸送を支えるには、高い品質をもったレールの存在が重要ですが、実績と経験に基づく高い技術をもち、そうしたレールが製造可能なメーカーは決して多くないといえるでしょう。
今回は鉄道レールの製造方法についてみてきました。
鉄道レールは、鋼材を鍛造によって変形させることからはじまり、その後、熱処理による強度の向上や各部の加工、検査といった工程を経て作られています。
その1つ1つが安全なレールの製造には欠かせないものであると同時に、熟練や経験、知識を伴う高い技術力が求められます。
鉄道レールの製造を依頼したい、製造に関して相談があるという場合は、ぜひ一度当社にお問い合わせください。
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