Z1/2 の折れたシリンダーヘッドフィンを溶接で作る（応用編）
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転倒すると路面などに非常に打ち付けやすい Z1/2 系のシリンダーヘッドが今回の教材です。依頼内容は「欠けたフィンを何とか
して。」という、“超”が付くほどの定番修理ですが、なんといっても相手は下手すると40年以上前に作られたアルミの鋳物.......溶接
難度はかな〜り高いです。基礎編に引き続きやることは同じですが、再生しないといけない形が複雑な上に、過去の修理跡という
障害まで加わった応用編です。
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入庫状態です。フィンの折れているところはすぐわかりますが、他のところも問題ないか全体をよ〜く点検します。
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う〜ん、かなりなことになっています。かけらも一部ありますが.......(+_+)
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フィンは３枚割れていますが、上から順に、破断面に塗装したもの・破断面に接着剤が付いているもの・破断面そのままと、３拍子
揃っています。どうにか修理しようといろんなことをしてあるのを見ますが、この中では最も厄介なのが接着剤です。強力な接着剤
がアルミの鋳物の中の方まで滲み込んでいたりすると、溶接できる状態にするのがたいへんです。
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１番下の割れの右端の、この部分も再現が難しいところです。橋を架けないといけません。
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上の画像を下から見たところです。ここにある隙間もきちんと再現しないと、水が捌けません。
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１番上の割れの、この部分も再現が難しいところです。フィンの付け根は先の方より質量がずっと大きい⇒溶接電流をかなり上げ
ないと溶けない⇒高電流では溶けたときには大きく溶ける、という溶接を平面でないとならない座面部分にしないといけません。
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破断面からクラックが派生していないかなど確認しながら、溶接する部分の周辺の塗装を削り落としていきます。破断面の凸凹も
ある程度均しておきます。あまりに凹凸が大きいと、落としきれない汚れが残ってしまったり、ガスの流れが妨げられて、溶接不良
の原因になることがあります。
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徹底的に脱脂して、１番下の段を溶接していきます。溶接で作るフィンと母材の結合部分になる１列目の溶接が、強度の要になる
最も大事なところなので、確実に母材を溶かし込みながら溶接していきます。矢印の辺りとその他のところでは母材の質量が全然
違うので、適切な溶かし込みに必要な電流がかなり違います。１列目を終わらせるのには、かなり幅の大きな電流調整が数回は
必要です。
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要らない部分を削り落とした後に残るフィンの形を頭の中に描きながら、溶接で肉盛りしていきます。２〜３列目ぐらいからは電流
調整幅も小さくなって、溶接しやすくなります。とはいえ、このぐらいの大きさのものを一気に溶接するわけにはいきません。そんな
ことしたら歪みで割れます。少し肉盛り溶接→溶接不良がなければ歪みが収まるまで放置→クラックなど問題ないか確認して少し
肉盛り溶接、ということを繰り返して、時間をかけて少しずつ肉盛りしていきます。
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これぐらい溶接できたら、このままでできるだけ時間を置いて、歪みが落ち着いてから右端に橋を架ける溶接をします。溶接熱が
伝わって、上の段の一部が黒や茶色に変色しました。接着剤が染み込んでいるところや、不純物が付いているところなどでしょう。
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左側から溶接を伸ばしていきます。
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右側に溶接がつながって、あとは削るだけ........というほど世の中甘くはありません。
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溶接が冷えると、パッキ〜ンといういい音と共にクラックが走りました。今回のようなケースでは、母材にこういうクラックが走ること
が多く、クラックのきっかけは溶接部分と母材のつなぎ目という定番位置からです。溶接部分が冷える時にきゅ〜っと縮んで、右側
の薄い母材が耐え切れず引きちぎれたといったかんじのクラックなので、分厚い溶接は大きく縮むのなら、対策として溶接をできる
だけ薄くもっていくというのがありますが、何をやってもだめなときはだめです。
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クラックの入った部分の左右を、開先を入れるように削ります。溶接部分も削って、できるだけ厚さを減らしておきます。
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右側の母材へ向かって段々と薄くしていく溶接でつなぎます。母材の溶かし込み範囲も少し拡げます。
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今度はクラック走らなかったので、削っていきます。
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だいぶ形になってきました。
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上から見るとこうなってます。穴の周囲を丸く削っていくにつれて、橋を架けた部分がどんどん細くなるので、切削中に振動でぱきっ
と割れる可能性もあります。だからといって、割れないようにそ〜っと削れば大丈夫というものでもありません。通常の切削の振動
ぐらいに耐えられないようでは、エンジン全開時の振動にはまず耐えられないでしょうから。
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ヘッドをひっくり返して、フィン下側も成形切削していきます。この辺りの溶接があまりに強く溶け込んでいると、成形するのが難しく
なります。ひっついているようでひっついていない溶接をするのが理想。
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フィン下側の隙間を確認しながら丸く削っていきますが、あと少しでまん丸というこの位で止めます。
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フィン全体の成形もあと少しで完成というこの位で止めて、上の段の溶接準備をします。真ん中の段に残っていた接着剤らしきもの
も削り落とします。
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次の段を溶接します............が、お見事な溶接不良です。溶接アークで溶けた途端に、アルミに滲み込んでいた接着剤らしきものが
一気にいっぱい湧いてきて、黒や灰色の不純物になって、溶接がまったくききません。周りにも派手に飛び散りました。全部削って
やり直しです。ただ、実際にここまでなることはありません。最初に溶かした時点で溶接不良はすぐわかるので、ここまでダメージを
拡げるようなことは絶対にしません。後始末でえらい目に遭うのは自分ですから。無理して溶接したらどうなるかという見本画像を
撮るために、今回は無理してみました。なぜ下の段を完成させる手前で止めたのか？も、これでおわかりかと。
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溶接不良部分を削り落とします。では母材をどこまで削ればいいのか？ですが、こ〜れがとっても難しい問題です。もちろん滲み
込んだ不純物が無くなるまで......なんですが、どこまで滲み込んでいるかが見た目でわかることはまずありません。強く加熱してみる
とか、溶接アーク一発飛ばしてみるとかで判断する方法もありますが、いずれにしても母材を傷めることが多いので、後の溶接の
ことを考えると、やめておいた方が無難です。
ざく〜っと大きく削ってしまえば不純物の問題はなくなりますが、溶接する大きさがどんどん大きくなってしまうし、今回のような場合
ではフィンがなくなって、溶接も成形も格段に難しくなってしまいます。どこまで削るか？はもう経験とカンしかないので、数をこなす
しかないでしょう。壊れたときに何もせず持って来てくれれば、何の問題もないんですけどね。
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溶接します。今度はうまくいきました。
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歪みが収まったら、削って成形していきます。
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この段階での切削はすべて、あと少しという位で止めます。
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１番上の段も同じようにして作ります。
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この段の問題は、ナットが乗っかる座面にかからざるを得ない溶接です。平面でないといけない座面は、できるだけ溶かしたくない
ですが、強度確保のために最も重要な１列目の溶接なので、最低限この位の溶かし込みは必要です。
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ここでは、フィンの上面をほぼ完成というところまで仕上げてしまいます。
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座面の切削をできるだけ抑えながら、縁を切削加工します。厳密に言うと、これで座面の平面度は、わずかとはいえ狂うことになり
ますが、うまく削ってやれば、ガスケット（ワッシャ）が上に乗っかるのでまず問題はありません。フライスで削って平面を出すという
方法もありますが、これだけのことにそこまでしなくても大丈夫です。（コストはできるだけ抑えましょう）
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反対側の無事な方も参考にして、全体のバランスを考えながら、鋳肌感などの細部も仕上げていきます。
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ひっくり返して、フィン下側も仕上げていきます。
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橋を架けたところは、特に慎重に削らないといけません。ここで失敗すると、やり直しできないことはないですが、戻らなければなら
ない手順が多過ぎるので、人生ゲーム終盤で「スタート地点に戻る」コマに停まったときのような絶望感を味わうことになります。
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何とか無事成功しました。全体のバランスを見ながら、仕上げていきます。
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この後、OH→サンドブラスト→塗装するということなので、うちの仕事はこれで完了です。作業中に傷めたりしたところがないかなど
最終確認して、完成です。
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今回のおまけは、全作業工程の解説付き画像集と、作業内容や注意事項などのレポートが入った CD-R ２枚となります。１枚は
お客様お持ち帰り用で、もう１枚はお仕事いただいたオートバイ屋さんの参考資料です。
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