ウォータージェット切断でルガーが優位に立つ

2018年12月15～16日にレイクプラシッドワールドカップに出場する米国のクリス・マズザー（前）とジェイソン・ターディマン（後）。撮影：アイデン・マイヤーズ。

リュージュを操縦するには、並外れた力、技術、勇気が必要です。 USA リュージュ チームの選手たちは、雪と氷でできた 1 マイルのトラックをそりでカーブ、ターン、直線を駆け抜けながら、最大時速 90 マイルの速度で進み、最大 7 G の力に耐えます。 1000分の1秒が金と銀の違いを生みます。

この高速かつ一か八かのスポーツのために、ブレードまたはスチールとも呼ばれるそりのランナーを製作するのは大変な仕事です。 これらのスチールに多くの乗り物を使用している USA Luge は、アリゾナ州フェニックスの Accurate Waterjet を頼りにしています。

Arnie Lytle は、世界最大のレーザーおよびウォータージェット企業の 1 つである LAI (旧 Laser Applications Inc.) で 8 年以上勤務した後、2008 年に Accurate Waterjet を買収しました。 ライトル氏は、Accurate Waterjet を購入する前の 2006 年に USA Luge と協力し始めました。 USA Luge でインターンをしていた彼の妻の孫が最初のつながりを作りました。

そりレースは 1400 年代から存在していましたが、リュージュ競技が冬季オリンピックで取り上げられるようになったのは 1964 年以来です。現在、USA リュージュは 9 歳から選手を募集しており、通常は 20 歳以上の選手がオリンピック レベルで競技します、とゴーディ・シアー氏は述べています。チームのマーケティングおよびスポンサーシップのディレクター。 代表チームはオリンピック競技会に向けて4年ごとに10人の選手に絞り込まれる。

そりはチームメンバーそれぞれの体格、体型、動き方に合わせてオーダーメイドで製作されます。 リュージュは長さ約 3 フィート、重さ約 60 ポンドで、1 台あたり 4 万ドル以上の価値があります。 「各代表チームの選手は、サイズ、重量、好みに基づいてカスタマイズされたそりと、いくつかのスチールセットを受け取ります」とシアー氏は説明した。 「スチールの形状は、状況、ライダーの好み、その他の要因に応じて変更できます。」 チームのコーチは、そりに取り付ける前にスチールのすべてのセットを手作業で仕上げ、個々のアスリートに合わせてさらに調整します。

正確なウォータージェットは、オリンピック競技用に新しいそりが開発されるのと同様に、米国リュージュ チームのために 4 年ごとに新しいスチールを成形します。 ライトル氏は、「これを行う4年ごとに、プロセスは大幅に変化し、切断される材料も大幅に変わります」と述べた。 「これらのそりや鋼材を開発するには、非常に複雑なハイテクプロセスが必要です。」

2020 年北京冬季オリンピックで USA リュージュがレースに出場する最新世代の鋼材を切断するために、ライトルと彼のチームは新たな課題に直面しました。初めて、各鋼材は約 2 インチの単一の金属スラブから成形されることになりました。厚さは幅2.5インチ、長さは43.5インチです。

シアー氏が説明したように、一体型設計ではウォータージェット切断後の正確な後処理が必要で、「鋼材の摩擦を軽減し、速度を最大化するために完璧な形状を確保する必要があります。鋼材はエッジに沿って常に変化するプロファイルで正確な仕様に合わせて作られなければなりません。場所によっては」 「もっと鋭く、いくつかの場所は丸くする必要があります。それはすべて相対的なものです。鋭すぎると氷に食い込み、余分な摩擦が発生します。」

チームのそり用に開発された金属はステンレス鋼に似ていますが、材料の正確な組成は厳重に守られた秘密であり、ライトルさえ知りませんでした。 それでは、彼はどのようにしてそれをカットする最良の方法を決定することができたのでしょうか?

「ウォータージェット切断では、実際には制御された侵食プロセスであり、真の意味での切断プロセスではありません」と彼は説明しました。 「どれだけ速く走れるかに影響を与えるのは、合金の組成と材料の硬度によって決まる機械加工性指数です。」

ここに示されているリュージュの下側のスチールは、厳しい公差内でウォータージェットで切断され、各リュージュ競技者に合わせて仕上げられ、調整されています。

ウォータージェットのキャリアの初期に、ライトルは効率研究を実施し、さまざまな砥粒サイズが切削にどのように影響するか、さまざまなグレードや種類の砥粒がどのように機能するか、さまざまな砥粒流量が切削効率にどのように影響するか、水の違いなどの複数の変数を評価することで貴重な経験を積みました。流量は圧力とオリフィスサイズの両方の影響を受けます。

ライトルと彼のチームは、なじみのない合金を切断する最適な方法を決定するために実験的なアプローチを採用しています。 安全な動作速度 (通常は最終設定の 70 ～ 80%) でテスト カットを実行します。 次に、テスト カットを評価し、仕上がりが良好で指定された許容範囲内に収まっている場合は、速度を約 5% 上げます。 カットエッジが許容範囲外に近づくまでこれを繰り返し、その後、速度をわずかに遅くして最適な設定を確立します。

厚さ 2 インチの素材は以前のリュージュの鋼材よりも厚いため、この慎重なアプローチは 2020 年のゲームでは特に正当化されました。 「あまりにも速く押しすぎて、カットに縞模様や線が入るのは避けたかったのです」とライトル氏は語った。 「あまりにも早く押しすぎると、完全に切れず、少し前後にふらつきます。切り口が荒くなり始め、満足のいくものではありません。

「ウォータージェットでは、通常、特定のグレードの合金または材料が特定の範囲内で切断されます。」と彼は続けました。 「私たちは、ほぼネットサイズに切断しています。そのため、鋼を仕上げにかけるときに簡単に機械加工でき、二次仕上げ段階で大きな問題となる可能性のある機械硬化の可能性を回避できます。」

鋼の原材料は棒の形で提供され、当初チームは棒あたり 1 ～ 2 の鋼の歩留まりを要求していましたが、ライトル氏と彼のチームは、鋼がエッジを共有できる共通線切断のツールパスを作成しました。 1 本の棒を 4 回切断すると、3 本の鋼が得られました。 この予想を上回る収量を生み出すには、高いレベルの精度が必要でした。 テーパーが問題になる可能性があるため、Accurate はプログラミングを変更して、より正確に切断するために送り速度を遅くしました。 ウォータージェット切断後に行われる機械加工では、非常に厳しい公差内でブランクをウォータージェット切断する必要があります。

最新世代の鋼材の場合、ライトルは最大 90,000 PSI の水圧を生成する KMT 増圧ポンプを備えた三菱ウォータージェット機械に依存しましたが、鋼材の切断にはたまたま 70,000 PSI が最も効率的でした。 この機械には直径 0.010 インチのオリフィスと直径 0.030 インチの混合管があり、研磨材を毎分 1 ポンドの速度で供給します。

過去には、リュージュの鋼材は、ランナーの主要部分のベースメタルに接着された別個のエッジ素材を含む、いくつかの部分で構成されていました。 このショップは Barton 80 HPA ガーネットを使用してエッジ素材を切断していましたが、今年のワンピース鋼にはまったく新しいプロセスと別の種類のガーネットである Barton ADIRONDACK® 80 HPX® が必要でした。

ブランド名は、USA Lugeの本拠地であるレイクプラシッドからほど近い、ニューヨーク州北部のアディロンダックにあるルビーマウンテンの採掘場所に由来しています。 USA Luge を支援するために、バートンは最新の一体型スチールの作成に使用されるガーネットを寄付しました。 ニューヨーク州グレンフォールズに本拠を置くバートン・インターナショナルのランディ・ラップル社長は、「われわれはこの取り組みに参加できることに興奮しており、チームが北京で戦うのを見るのを楽しみにしている」と語った。

ライトル氏が説明したように、HPX ガーネットは HPA よりも鋭いエッジを持っているため、要求の厳しい用途により適しています。 研磨製造時の湿式処理により、ガーネット内の微細物質が除去され、ウォータージェット処理中の粉塵が減少し、きれいな切断面が得られます。

ライトル氏は、「リュージュ鋼では、鋼材の公差は±0.010インチから2インチまでです」と説明し、ガーネットの鋭いエッジは「テーパーが少なくカットされているため、これらの厳しい品質要件を維持できる」と付け加えた。

Accurate Waterjet が USA Luge 作品に使用している ADIRONDACK HPX ガーネットは、鋭く角張ったエッジを持つ結晶構造を持っています。

ライトル氏は、鋭い刃先がガーネットに積極的な切断特性を与え、高い刃先品質を維持しながら、この場合は切断速度を約 10% 向上させるのに役立つと付け加えました。

以前、Accurate Waterjet チームは、80 HPA ガーネットを使用した 55,000 PSI ウォータージェット システムで 3 つの鋼材を切断するのに約 8 時間を要しました。 80 HPX 研磨材を使用したウォータージェットと 70,000 PSI で稼働する増圧器を使用することで、製造業者は切断時間を 2 時間短縮しました。

鋼の実際の形状を切断することは、特に難しいことではありません。 難しいのは、分ではなく時間で測定されるサイクル時間中に厚さ 2 インチの材料の処理の一貫性を維持することです。 ライトル氏は、「課題は、厚さが 2 インチであることです。そのため、ガーネットの流れが良好で、あらゆる種類の問題を引き起こし、簡単に部品を廃棄する可能性のある詰まりなどの中断がないことを確認する必要があります。」と説明しました。

この仕事の絶え間なく変化する技術的な課題に加えて、ライトルは USA リュージュ組織に貢献する機会を大切にしています。 「私は退役軍人で、当店のほとんど全員が退役軍人または退役軍人の家族です。私たちは皆、国家の誇りを非常に真剣に受け止めているので、国を代表することをするのが好きです。」

ライトルさんはアスリートたちと知り合うことも楽しんでいた。 「彼らは有給のプロスポーツ選手とは違う」と彼は言う。 「彼らはより謙虚な気持ちを持つ傾向があります。彼らはプロスポーツチームのように多額の支持や資金が入ってくるわけではないので、チームのサポートを手伝うことができることを誇りに思います。」

Accurate Waterjet が長年にわたりその技術を洗練させてきたように、USA Luge も同様に洗練されてきました。 「私たちがスチールを作るまで、チームはいくつかのオリンピックであまりメダルを獲得していなかった」とライトル氏は語った。 「彼らが独自のランナーをデザインし始めて、私たちがそれを作り始めてから、彼らはメダルを少しずつ獲得できるようになりました。私たちはチームのパフォーマンス向上に貢献できることを大きな誇りに思っています。」

Thomas Riggs は、Barton International、Six Warren St.、Glens Falls、NY 12801、800-741-7756、www.barton.com のウォータージェット マーケティング マネージャーです。