板金の材料試験を定量的に行う

1. 指導のねらい

   　金属加工では材料、構造の強さの指導は欠かせない。板金加工における「ふち曲げ（折り返し）」の必要性については、その結論として、ただ物を作ら せるのではなく、なぜそうなるのか、その理由を教えることが大切である。ここでは板金加工におけるふち曲げの必要性について、実験を通して定量的に測定さ せ、その本質的な意味をわからせることにねらいを置いた。

2. 曲げ荷重に対する強さの実験

   　図１に示すａ～ｅの５枚の板金を用意する。勿論この５枚の材料は、材質、厚さ、大きさは同一のものとする。筆者の授業での実験に用いた材料は、265×45×0.36のトタン板であった。またふち折りしろはすべて５mmとした。

   図１　試験材料片 

   　図２はばねはかりに針金をつけ、これを引っ張ってその荷重を測定させる。なおこのとき用いた針金の長さは150mmである。またはかりの秤量は８kg以上のものを用意した。

   図２　ばねばかりによる実験
   トタン板265×45×0.36
   ふち折りしろ･･･5mm
   実験に用いた針金の長さ･･･150mm 

   　また図３は台はかりによって、材料の上から刀刃で折り曲げ荷重を加えた。台はかりの秤量は１５kg以上のものを用いた。

   図３　台はかりによる実験
   台はかりの使用範囲（秤量）は１５kg以上
   ばねばかりの使用範囲は（秤量）８kg以上 

   　授業ではこの実験に入る前に、生徒の各班にその順位を予想させ（表１）、その実験結果を測定させた。

      
    

3. この授業を通しての評価

   　１時間の授業で簡単にできる実験である。おおくの生徒がふちを少し変形させただけでａ板より大きな荷重に耐えられることを驚きとともに学習できる。特にｂ板がａ板の１０数倍になることについては予想外であったと報告している。

投稿者：東京都　河野　義顕