JP2019189921A - Estimation device, estimation method and estimation program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、推定装置、推定方法及び、推定プログラムに関し、特に、鋳鉄の黒鉛寸法の推定技術に関する。 The present disclosure relates to an estimation apparatus, an estimation method, and an estimation program, and more particularly, to a technique for estimating a graphite dimension of cast iron.
鋳鉄は、エンジン等の自動車部品や産業機械等の材料として広く用いられている。鋳鉄には、大きく分けて片状黒鉛鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄とがある。これら片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄の組織、機械的性質は、鋳造時における各部の冷却速度を鋳造解析により求めることで予測することが可能である(例えば、特許文献1,2等参照)。 Cast iron is widely used as a material for automobile parts such as engines and industrial machines. Cast iron is roughly classified into flake graphite cast iron and spheroidal graphite cast iron. The structure and mechanical properties of flake graphite cast iron and spheroidal graphite cast iron can be predicted by obtaining the cooling rate of each part during casting by casting analysis (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
ところで、片状黒鉛鋳鉄鋳物(以下、単に片状黒鉛鋳鉄とも称する)においては、炭素の結晶である黒鉛結晶が片状になっており、その黒鉛結晶の寸法(大きさ)が片状黒鉛鋳鉄の疲労限度特性に大きく影響すると考えられている。上述の鋳造解析によれば、片状黒鉛鋳鉄の組織や機械的性質を予測することはできるが、黒鉛寸法を把握することはできず、結果として疲労限度も推定することができないといった課題がある。 By the way, in flake graphite cast iron castings (hereinafter also simply referred to as flake graphite cast iron), graphite crystals that are carbon crystals are flakes, and the size (size) of the graphite crystals is flake graphite cast iron. It is thought to greatly affect the fatigue limit characteristics of the steel. According to the above casting analysis, the structure and mechanical properties of flake graphite cast iron can be predicted, but the graphite dimensions cannot be grasped, and as a result, the fatigue limit cannot be estimated. .
本開示の技術は、上記課題に鑑みてなされたものであり、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の寸法を効果的に推定することを目的とする。 The technology of the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to effectively estimate the size of graphite crystals of flake graphite cast iron.
本開示の推定装置は、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部と、
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部と、を備えることを特徴とする。
The estimation apparatus of the present disclosure includes an acquisition unit that acquires a eutectic cell size of flake graphite cast iron,
And a graphite size estimation unit that estimates a larger size of the graphite of the flake graphite cast iron as the acquired eutectic cell size becomes larger.
また、本開示の推定装置は、推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定する疲労限度推定部をさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the estimation apparatus of this indication is further provided with the fatigue limit estimation part which estimates the fatigue limit of the flake graphite cast iron high, so that the estimated dimension of the graphite becomes small.
本開示の推定方法は、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得するステップと、取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定するステップと、を有することを特徴とする。 The estimation method of the present disclosure includes a step of acquiring a eutectic cell size of flake graphite cast iron, and a step of estimating a size of graphite of the flake graphite cast iron as the acquired eutectic cell size increases. It is characterized by having.
また、本開示の推定方法は、推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定するステップをさらに有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the estimation method of this indication further has the step which estimates the fatigue limit of the flake graphite cast iron high, so that the estimated dimension of the graphite becomes small.
本開示の推定プログラムは、コンピュータを、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部、取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部、として機能させることを特徴とする。 An estimation program according to the present disclosure includes a computer, an acquisition unit that acquires a eutectic cell size of flake graphite cast iron, and a graphite that estimates a size of graphite of the flake graphite cast iron as the acquired eutectic cell size increases. It is made to function as a dimension estimation part.
また、本開示の推定プログラムは、前記コンピュータを、推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定する疲労限度推定部、としてさらに機能させることが好ましい。 In addition, it is preferable that the estimation program of the present disclosure further causes the computer to function as a fatigue limit estimation unit that estimates the fatigue limit of the flake graphite cast iron to be higher as the estimated size of the graphite becomes smaller.
本開示の技術によれば、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の寸法を効果的に推定することができる。 According to the technique of the present disclosure, the size of the graphite crystal of flake graphite cast iron can be estimated effectively.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る推定装置、推定方法及び、推定プログラムについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, an estimation device, an estimation method, and an estimation program according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施形態に係る推定装置10を示す模式的な機能ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic functional block diagram showing an
推定装置10は、コンピュータ等の情報処理装置であって、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリ、補助記憶装置等を備え、推定プログラムを実行する。また、推定装置10は、推定プログラムの実行によって共晶セルサイズ算出部11、取得部12、黒鉛寸法推定部13、疲労限度推定部14及び、記憶部15を備える装置として機能する。推定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば、光磁気ディスク、USB、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、推定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
The
入力部30は、例えば、推定装置10に接続されたキーボードであって、推定装置10に種々の情報や指示等を入力する。表示部40は、例えば、推定装置10に接続されたディスプレイであって、推定装置10による出力結果や入力部30から推定装置10への入力内容等を表示する。
The
共晶セルサイズ算出部11は、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルのサイズ(以下、共晶セルサイズS)を算出する。一般的に、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズSは、溶湯の核物質量や凝固時間、冷却速度等、片状黒鉛鋳鉄鋳物の鋳造条件によって決まる。共晶セルサイズ算出部11は、これら鋳造条件等を入力値として含むモデル式やマップ等に基づいて共晶セルサイズSを算出する。これら鋳造条件等の各数値は、操作者によって入力部30から入力すればよい。なお、図示例において、共晶セルサイズ算出部11は、推定装置10の一部の機能要素として示されているが、推定装置10とは別体のハードウェアに設けることもできる。
The eutectic cell
取得部12は、共晶セルサイズ算出部11によって算出された共晶セルサイズSを取得して黒鉛寸法推定部13及び記憶部15に出力する。記憶部15は、取得部12から入力される共晶セルサイズSを記憶する。また、記憶部15には、後述する黒鉛寸法マップM1(図2参照)及び、疲労限度マップM2(図3参照)が記憶されている。
The acquisition unit 12 acquires the eutectic cell size S calculated by the eutectic cell
黒鉛寸法推定部13は、取得部12から入力される共晶セルサイズS及び黒鉛寸法マップM1(図2参照)に基づいて、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の最大黒鉛寸法D(例えば、図4に示す片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶100の最大径)を推定する。
Based on the eutectic cell size S and the graphite size map M1 (see FIG. 2) input from the acquisition unit 12, the graphite
具体的には、黒鉛寸法マップM1には、予め異なる鋳造条件で作成した複数個の片状黒鉛鋳鉄の供試体を顕微鏡(例えば、光学顕微鏡や電子顕微鏡等)で計測することにより取得した共晶セルサイズSと最大黒鉛寸法Dとの関係が規定されている。黒鉛寸法マップM1において、共晶セルサイズSが大きくなるほど最大黒鉛寸法Dは大きくなるように、言い換えれば、計測値の各プロットの線形近似曲線L1は上方に凸となる曲線状に設定されている。黒鉛寸法推定部13は、黒鉛寸法マップM1を取得部12から入力される共晶セルサイズSに基づいて参照することにより最大黒鉛寸法Dを推定する。黒鉛寸法推定部13によって推定された最大黒鉛寸法Dは、疲労限度推定部14及び記憶部15に出力される。なお、最大黒鉛寸法Dの推定に用いる共晶セルサイズSは、共晶セルサイズ算出部11から取得部12に入力される値を直接的に用いることなく、記憶部15に記憶された値を用いてもよく、或は、操作者によって入力部30から取得部12に入力される入力値を用いてもよい。また、黒鉛寸法マップM1は、必ずしもグラフ化する必要はなく、数値データとして記憶してもよい。
Specifically, in the graphite dimension map M1, eutectic obtained by measuring a plurality of flake graphite cast iron specimens prepared in advance under different casting conditions with a microscope (for example, an optical microscope or an electron microscope). The relationship between the cell size S and the maximum graphite dimension D is defined. In the graphite dimension map M1, the maximum graphite dimension D increases as the eutectic cell size S increases. In other words, the linear approximation curve L1 of each plot of measured values is set in a curved shape that protrudes upward. . The graphite
疲労限度推定部14は、黒鉛寸法推定部13により推定算出される最大黒鉛寸法D及び疲労限度マップM2(図3参照)に基づいて、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を推定する。
The
具体的には、疲労限度マップM2には、予め試験機(例えば、回転曲げ疲労試験機や引張圧縮疲労試験機等)を用いて取得した片状黒鉛鋳鉄の最大黒鉛寸法Dと疲労限度(例えば、供試体に振幅一定の繰り返し応力を加え、所定回数負荷を繰り返しても疲労破壊に至らない応力値)との関係が規定されている。疲労限度マップM2において、最大黒鉛寸法Dが小さくなるほど疲労限度は高くなるように、言い換えれば、計測値の各プロットの線形近似曲線L2は下方に凸となる曲線状に設定されている。疲労限度推定部14は、疲労限度マップM2を黒鉛寸法推定部13により推定される最大黒鉛寸法Dに基づいて参照することにより疲労限度を推定する。疲労限度推定部14によって推定された疲労限度は、記憶部15及び表示部40に出力される。なお、疲労限度マップM2は、必ずしもグラフ化する必要はなく、数値データとして記憶してもよい。
Specifically, in the fatigue limit map M2, the maximum graphite dimension D and the fatigue limit (for example, flake graphite cast iron obtained in advance using a testing machine (for example, a rotary bending fatigue testing machine, a tensile compression fatigue testing machine, etc.) In addition, a relationship with a stress value that does not lead to fatigue failure even when a repeated stress having a constant amplitude is applied to the specimen and the load is repeated a predetermined number of times is defined. In the fatigue limit map M2, the fatigue limit increases as the maximum graphite dimension D decreases. In other words, the linear approximation curve L2 of each plot of measured values is set in a curved shape that protrudes downward. The fatigue
次に、図5に基づいて、本実施形態に係る推定処理のフローを説明する。 Next, the flow of the estimation process according to the present embodiment will be described based on FIG.
ステップS100では、共晶セルサイズ算出部11により算出された共晶セルサイズSを取得する。次いで、ステップS110では、取得した共晶セルサイズSに基づいて黒鉛寸法マップM1を参照することにより、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Dを推定する。最後に、ステップS120では、ステップS110で推定算出した最大黒鉛寸法Dに基づいて疲労限度マップM2を参照することにより、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を推定する。
In step S100, the eutectic cell size S calculated by the eutectic cell
以上詳述した本実施形態によれば、予め実験等により共晶セルサイズSと片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Dとの関係を黒鉛寸法マップM1に定めておき、この黒鉛寸法マップM1を片状黒鉛鋳鉄鋳物の鋳造条件等から求めた共晶セルサイズSに基づいて参照することで、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Dを推定するように構成されている。これにより、従来の鋳造解析では測定が困難であった片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大寸法を容易且つ効果的に把握することが可能になる。 According to this embodiment described in detail above, the relationship between the eutectic cell size S and the maximum graphite dimension D of the graphite crystal of flake graphite cast iron is determined in advance in the graphite dimension map M1 through experiments and the like. The maximum graphite dimension D of the graphite crystal of flake graphite cast iron is estimated by referring to M1 based on the eutectic cell size S obtained from the casting conditions of the flake graphite cast iron casting. This makes it possible to easily and effectively grasp the maximum size of the graphite crystal of flake graphite cast iron, which has been difficult to measure by conventional casting analysis.
また、予め実験等により片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Dと疲労限度との関係を疲労限度マップM2に定めておき、この疲労限度マップM2を推定される最大黒鉛寸法Dに基づいて参照することで、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度が容易且つ効果的に推定できるように構成されている。これにより、異なる応力振幅毎に破断までの繰り返し数を求める疲労破壊試験等、手間が掛かる長時間の試験等を行うことなく、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を短時間且つ極めて容易に把握することが可能になる。また、片状黒鉛鋳鉄が、例えばエンジン等の自動車部品や産業機械等の材料として用いられる場合には、それらの寿命を的確に把握することができる。 In addition, the relationship between the maximum graphite dimension D of the graphite crystal of flake graphite cast iron and the fatigue limit is determined in advance in the fatigue limit map M2 through experiments or the like, and this fatigue limit map M2 is based on the estimated maximum graphite dimension D. By referencing, the fatigue limit of flake graphite cast iron can be estimated easily and effectively. This makes it possible to grasp the fatigue limit of flake graphite cast iron in a short time and extremely easily, without conducting a long-time test that requires labor, such as a fatigue fracture test for determining the number of repetitions until fracture for each different stress amplitude. Is possible. Moreover, when flake graphite cast iron is used, for example as materials, such as automobile parts, such as an engine, and an industrial machine, those lifetimes can be grasped correctly.
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、上記実施形態において、共晶セルサイズ算出部11、黒鉛寸法推定部13、疲労限度推定部14等の各機能要素は、一体のハードウェアである推定装置10に含まれるものとして説明したが、これらの何れか一部を別体のハードウェアに設けて構成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the functional elements such as the eutectic cell
10 推定装置
11 共晶セルサイズ算出部
12 取得部
13 黒鉛寸法推定部
14 疲労限度推定部
15 記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部と、を備える
ことを特徴とする推定装置。 An acquisition unit for acquiring a eutectic cell size of flake graphite cast iron;
An estimation apparatus comprising: a graphite size estimation unit that estimates a larger size of graphite of the flake graphite cast iron as the acquired eutectic cell size becomes larger.
請求項1に記載の推定装置。 The estimation apparatus according to claim 1, further comprising a fatigue limit estimation unit that estimates a higher fatigue limit of the flake graphite cast iron as the estimated size of the graphite becomes smaller.
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定するステップと、を有する
ことを特徴とする推定方法。 Obtaining a eutectic cell size of flake graphite cast iron;
Estimating the size of the graphite of the flake graphite cast iron as the acquired eutectic cell size becomes larger.
請求項3に記載の推定方法。 The estimation method according to claim 3, further comprising estimating a fatigue limit of the flake graphite cast iron as the estimated size of the graphite becomes smaller.
片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部、
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部、として機能させる
ことを特徴とする推定プログラム。 The acquisition unit to acquire the eutectic cell size of flake graphite cast iron,
An estimation program that functions as a graphite size estimation unit that estimates a larger size of graphite of the flake graphite cast iron as the acquired eutectic cell size becomes larger.
推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定する疲労限度推定部、としてさらに機能させる
請求項5に記載の推定プログラム。 The estimation program according to claim 5, further causing the computer to function as a fatigue limit estimation unit that estimates a higher fatigue limit of the flake graphite cast iron as the estimated size of the graphite becomes smaller.
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