JPH11166885A - 高温腐食疲労試験方法およびその装置 - Google Patents
高温腐食疲労試験方法およびその装置Info
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- JPH11166885A JPH11166885A JP33318797A JP33318797A JPH11166885A JP H11166885 A JPH11166885 A JP H11166885A JP 33318797 A JP33318797 A JP 33318797A JP 33318797 A JP33318797 A JP 33318797A JP H11166885 A JPH11166885 A JP H11166885A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温における腐食および疲労が同時に評価可
能な試験方法およびその装置の提供。 【解決手段】 試験片を誘導加熱する手段、該試験片に
間欠的に腐食液を噴霧する手段および引張圧縮の疲労試
験手段を備え、試験片を誘導加熱すると同時に、該試験
片に間欠的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労試
験を行うことを特徴とする高温腐食疲労試験装置。
能な試験方法およびその装置の提供。 【解決手段】 試験片を誘導加熱する手段、該試験片に
間欠的に腐食液を噴霧する手段および引張圧縮の疲労試
験手段を備え、試験片を誘導加熱すると同時に、該試験
片に間欠的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労試
験を行うことを特徴とする高温腐食疲労試験装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車排気系材料
の開発における自動車走行環境を再現する材料評価試験
装置およびその評価方法に関するものである。
の開発における自動車走行環境を再現する材料評価試験
装置およびその評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車排気系は、エンジンからの高温の
排気ガスを集めるエギゾーストマニホールドから、触媒
コンバーターを経て、大気へ放出されるマフラーに至る
までの系である。この系は、自動車の床下に配置されて
おり、外気に接している。この構成材料には、排気ガス
の高温、エンジンまたは車体の振動すなわち疲労、海塩
粒子または融雪塩による腐食に耐えうることが要求され
る。
排気ガスを集めるエギゾーストマニホールドから、触媒
コンバーターを経て、大気へ放出されるマフラーに至る
までの系である。この系は、自動車の床下に配置されて
おり、外気に接している。この構成材料には、排気ガス
の高温、エンジンまたは車体の振動すなわち疲労、海塩
粒子または融雪塩による腐食に耐えうることが要求され
る。
【０００３】現在この材料にはステンレス鋼が使用され
ているが、走行環境を再現する試験、すなわち高温・疲
労・腐食を同時に再現する材料評価方法がないために、
耐塩害腐食特性や高温疲労特性など個別の評価試験結果
を基に材料の選定が行われている。そのため、個々の試
験の結果から特性向上に有効な複数の元素が併せて添加
された特性過剰な材料や、また逆に個別の試験では予想
できない厳しい環境であるため特性不足な材料が使用さ
れる可能性がある。
ているが、走行環境を再現する試験、すなわち高温・疲
労・腐食を同時に再現する材料評価方法がないために、
耐塩害腐食特性や高温疲労特性など個別の評価試験結果
を基に材料の選定が行われている。そのため、個々の試
験の結果から特性向上に有効な複数の元素が併せて添加
された特性過剰な材料や、また逆に個別の試験では予想
できない厳しい環境であるため特性不足な材料が使用さ
れる可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、このよう
な現状を鑑み、排気系に最適なステンレス鋼の提供に
は、自動車走行環境を極力正確に再現できる、すなわ
ち、高温・疲労・腐食が同時に再現できる材料評価方法
および装置の開発が必要であると考えた。
な現状を鑑み、排気系に最適なステンレス鋼の提供に
は、自動車走行環境を極力正確に再現できる、すなわ
ち、高温・疲労・腐食が同時に再現できる材料評価方法
および装置の開発が必要であると考えた。
【０００５】高温と疲労を同時に再現する試験には従来
より高温疲労試験機が使用されており、発明者らはこの
試験装置を改良することで自動車走行環境を再現する試
験装置の開発を試みた。すなわち、本発明の課題は、従
来の高温疲労装置に、本来の高温疲労試験機としての機
能を阻害することなく、腐食環境を再現するための手段
を組み込んだ高温腐食疲労試験方法およびその装置を提
供することにある。
より高温疲労試験機が使用されており、発明者らはこの
試験装置を改良することで自動車走行環境を再現する試
験装置の開発を試みた。すなわち、本発明の課題は、従
来の高温疲労装置に、本来の高温疲労試験機としての機
能を阻害することなく、腐食環境を再現するための手段
を組み込んだ高温腐食疲労試験方法およびその装置を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】まず、従来の高温疲労試
験装置は高温加熱方法を基準に大きく２つに分けること
ができる。１つは加熱炉を使用したものであり、もう一
つは誘導コイルを使用したものである。前者は試験片部
分を加熱炉内に保持する加熱方法であるが、この方法で
は炉内に腐食環境を導入した場合、腐食液が試験片に付
着する前に蒸発してしまう可能性があるばかりでなく、
炉壁損傷の可能性が問題として生じる。これらの問題を
回避するのは非常に困難である。
験装置は高温加熱方法を基準に大きく２つに分けること
ができる。１つは加熱炉を使用したものであり、もう一
つは誘導コイルを使用したものである。前者は試験片部
分を加熱炉内に保持する加熱方法であるが、この方法で
は炉内に腐食環境を導入した場合、腐食液が試験片に付
着する前に蒸発してしまう可能性があるばかりでなく、
炉壁損傷の可能性が問題として生じる。これらの問題を
回避するのは非常に困難である。
【０００７】そこで、発明者らは、後者の誘導コイルを
使用した高温疲労試験機の改造を検討した。その結果、
図１に示すような構成によって、前記課題を解決し、高
温・疲労・腐食が同時に再現できる試験方法および装置
の提供を可能にした。
使用した高温疲労試験機の改造を検討した。その結果、
図１に示すような構成によって、前記課題を解決し、高
温・疲労・腐食が同時に再現できる試験方法および装置
の提供を可能にした。
【０００８】すなわち、本発明の要旨とするところは以
下の通りである。 （１）試験片を誘導加熱すると同時に、該試験片に間欠
的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労試験を行う
ことを特徴とする高温腐食疲労試験方法。 （２）試験片を誘導加熱する手段、該試験片に間欠的に
腐食液を噴霧する手段、および引張圧縮の疲労試験手段
を備え、試験片を誘導加熱すると同時に、該試験片に間
欠的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労試験を行
うことを特徴とする高温腐食疲労試験装置。 （３）加熱手段が試験片を取り囲む誘導コイルであっ
て、腐食液を該誘導コイルの隙間を利用して導くことを
特徴とする前記（２）に記載の高温腐食疲労試験装置。
下の通りである。 （１）試験片を誘導加熱すると同時に、該試験片に間欠
的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労試験を行う
ことを特徴とする高温腐食疲労試験方法。 （２）試験片を誘導加熱する手段、該試験片に間欠的に
腐食液を噴霧する手段、および引張圧縮の疲労試験手段
を備え、試験片を誘導加熱すると同時に、該試験片に間
欠的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労試験を行
うことを特徴とする高温腐食疲労試験装置。 （３）加熱手段が試験片を取り囲む誘導コイルであっ
て、腐食液を該誘導コイルの隙間を利用して導くことを
特徴とする前記（２）に記載の高温腐食疲労試験装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１により、本発明の高温腐食疲
労試験装置をさらに詳しく説明する。高温試験が可能な
誘導コイル１を備えた疲労試験機２に試験片３を装着す
る。誘導コイルには高周波電源４により高電圧が負荷さ
れ、コイルに流れる高圧の交流電界で発生した交流磁界
により、誘導コイル１内に保持された試験片３は渦電流
によるジュール発熱を起こす。このため、コイル内の金
属のみが選択的に加熱され、コイルの外側とコイル内の
金属以外の物質は加熱されにくい。
労試験装置をさらに詳しく説明する。高温試験が可能な
誘導コイル１を備えた疲労試験機２に試験片３を装着す
る。誘導コイルには高周波電源４により高電圧が負荷さ
れ、コイルに流れる高圧の交流電界で発生した交流磁界
により、誘導コイル１内に保持された試験片３は渦電流
によるジュール発熱を起こす。このため、コイル内の金
属のみが選択的に加熱され、コイルの外側とコイル内の
金属以外の物質は加熱されにくい。
【００１０】このような試験片加熱環境下であれば、腐
食液が試験片に付着する前に蒸発する可能性は少なく、
かつ腐食液による装置損傷の可能性も少ない。また、誘
導コイル１自体も加熱されにくいので、図１に示すよう
に誘導コイル１の隙間から試験片に向けて腐食液を噴霧
することが可能である。
食液が試験片に付着する前に蒸発する可能性は少なく、
かつ腐食液による装置損傷の可能性も少ない。また、誘
導コイル１自体も加熱されにくいので、図１に示すよう
に誘導コイル１の隙間から試験片に向けて腐食液を噴霧
することが可能である。
【００１１】腐食液の供給方法は、１回の自動車の走行
で、排気系に一定量の塩水が付着する状態を想定し、間
欠的に一定量の腐食液を噴霧することができる腐食液噴
霧装置を設けて行われる。腐食液噴霧装置は、コンプレ
ッサー６を備えた腐食液タンク５と、該タンク５と接続
し、先端が誘導コイル１の間隙に延在する腐食液供給系
１２からなり、この供給系１２にはリレー式制御装置７
と接続する電磁弁８を設けることができる。噴霧する腐
食液の圧力は、腐食液タンク５内の空気圧をコンプレッ
サー６で増加させることで得て、間欠噴霧はリレー式制
御装置７による電磁弁８操作により自動的に行う方法が
好ましい。このようにすれば、概して長時間を要する疲
労試験を、腐食液の噴霧を含め全自動にて行うことが可
能になる。
で、排気系に一定量の塩水が付着する状態を想定し、間
欠的に一定量の腐食液を噴霧することができる腐食液噴
霧装置を設けて行われる。腐食液噴霧装置は、コンプレ
ッサー６を備えた腐食液タンク５と、該タンク５と接続
し、先端が誘導コイル１の間隙に延在する腐食液供給系
１２からなり、この供給系１２にはリレー式制御装置７
と接続する電磁弁８を設けることができる。噴霧する腐
食液の圧力は、腐食液タンク５内の空気圧をコンプレッ
サー６で増加させることで得て、間欠噴霧はリレー式制
御装置７による電磁弁８操作により自動的に行う方法が
好ましい。このようにすれば、概して長時間を要する疲
労試験を、腐食液の噴霧を含め全自動にて行うことが可
能になる。
【００１２】腐食液は試験片の片面のみに噴霧すれば十
分である。これは排気系材料は外気と接触する面のみ塩
害腐食を受けることを再現することに相当する。また、
片面噴霧とすることで、熱電対９に直接腐蝕液が当たら
ないようにできるので、熱電対９の腐食損傷と腐食液付
着時の急激な温度変化による温度制御装置１０の誤作動
を防ぐことが可能となる。保護カバー１１を設置すれ
ば、噴霧した腐食液による疲労試験機の損傷を最小限に
防止できる。
分である。これは排気系材料は外気と接触する面のみ塩
害腐食を受けることを再現することに相当する。また、
片面噴霧とすることで、熱電対９に直接腐蝕液が当たら
ないようにできるので、熱電対９の腐食損傷と腐食液付
着時の急激な温度変化による温度制御装置１０の誤作動
を防ぐことが可能となる。保護カバー１１を設置すれ
ば、噴霧した腐食液による疲労試験機の損傷を最小限に
防止できる。
【００１３】
【実施例】現在自動車排気系フレキシブルチューブの材
表的な材料であるＳＵＳ３０４鋼について高温疲労試験
の結果を比較した。試験温度は排気ガス温度である７０
０℃で、疲労試験の条件は、最大応力を変化させ、最小
応力が０ＭＰａ（応力負荷なし）となるような周波数１
０Hzの正弦波応力を試験片に印加した。腐食液は室温で
の飽和食塩水とし、噴霧時間は０．４秒間、噴霧間隔は
５分間、１回の噴霧量はおよそ４．７ccであった。図２
に高温腐食疲労試験の結果を示す。縦軸は最大応力、横
軸は破断時の応力繰り返し回数Ｎを示しており、上また
は右になるほど疲労強度が高い。図２には比較例として
サイクル試験○印と高温疲労試験●印を併記した。
表的な材料であるＳＵＳ３０４鋼について高温疲労試験
の結果を比較した。試験温度は排気ガス温度である７０
０℃で、疲労試験の条件は、最大応力を変化させ、最小
応力が０ＭＰａ（応力負荷なし）となるような周波数１
０Hzの正弦波応力を試験片に印加した。腐食液は室温で
の飽和食塩水とし、噴霧時間は０．４秒間、噴霧間隔は
５分間、１回の噴霧量はおよそ４．７ccであった。図２
に高温腐食疲労試験の結果を示す。縦軸は最大応力、横
軸は破断時の応力繰り返し回数Ｎを示しており、上また
は右になるほど疲労強度が高い。図２には比較例として
サイクル試験○印と高温疲労試験●印を併記した。
【００１４】○で示した比較例のサイクル試験とは、発
明者らが本発明以前に行っていた試験結果である。これ
は、試験片を５分間飽和食塩水に浸漬、２時間の高温疲
労試験、室温までの試験片空冷、これらを１サイクルと
した繰り返し試験である。この試験では、高温疲労と塩
害腐食とは必ずしも同時に再現できていないが、●で示
す、塩水に試験片を浸さない単純な高温疲労試験の場合
に比べて、疲労強度が大きく減少している。これは、高
温疲労では、塩害腐食の影響がその疲労強度低下に大き
な影響を及ぼすためである。
明者らが本発明以前に行っていた試験結果である。これ
は、試験片を５分間飽和食塩水に浸漬、２時間の高温疲
労試験、室温までの試験片空冷、これらを１サイクルと
した繰り返し試験である。この試験では、高温疲労と塩
害腐食とは必ずしも同時に再現できていないが、●で示
す、塩水に試験片を浸さない単純な高温疲労試験の場合
に比べて、疲労強度が大きく減少している。これは、高
温疲労では、塩害腐食の影響がその疲労強度低下に大き
な影響を及ぼすためである。
【００１５】□で示す本発明の高温腐食疲労試験では、
さらに、疲労強度は低下している。これは、従来では再
現できなかった、高温・疲労・腐食が同時に作用する非
常に厳しい条件が再現されているためである。したがっ
て、本発明の試験方法および装置により高温・疲労・腐
食が同時に作用する、例えば自動車走行状態の排気系な
どにおける高温腐食疲労環境がより忠実に再現でき、該
環境に耐える材料の選択が従来より適正に行えるように
なった。
さらに、疲労強度は低下している。これは、従来では再
現できなかった、高温・疲労・腐食が同時に作用する非
常に厳しい条件が再現されているためである。したがっ
て、本発明の試験方法および装置により高温・疲労・腐
食が同時に作用する、例えば自動車走行状態の排気系な
どにおける高温腐食疲労環境がより忠実に再現でき、該
環境に耐える材料の選択が従来より適正に行えるように
なった。
【００１６】
【発明の効果】本発明の高温腐食疲労試験装置により、
自動車走行走行状態の排気系などにおける高温腐食疲労
環境を再現することが可能となる。これにより、従来よ
り適正な自動車排気系ステンレス鋼の選定が可能とな
り、自動車排気系部品の低コスト化や寿命延長に大きく
寄与する。したがって、本発明は工業的価値の極めて高
い発明であると言える。
自動車走行走行状態の排気系などにおける高温腐食疲労
環境を再現することが可能となる。これにより、従来よ
り適正な自動車排気系ステンレス鋼の選定が可能とな
り、自動車排気系部品の低コスト化や寿命延長に大きく
寄与する。したがって、本発明は工業的価値の極めて高
い発明であると言える。
【図１】本発明に係る高温腐食疲労試験装置の一例を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明および従来試験法による高温腐食疲労試
験の一例を示す図である。
験の一例を示す図である。
１ 誘導コイル ２ 疲労試験装置 ３ 試験片 ４ 高周波電源 ５ 腐食液タンク ６ コンプレッサー ７ リレー式制御装置 ８ 電磁弁 ９ 熱電対 １０ 温度制御装置 １１ 保護カバー １２ 腐食液供給系
Claims (3)
- 【請求項１】 試験片を誘導加熱すると同時に、該試験
片に間欠的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労試
験を行うことを特徴とする高温腐食疲労試験方法。 - 【請求項２】 試験片を誘導加熱する手段、該試験片に
間欠的に腐食液を噴霧する手段、および引張圧縮の疲労
試験手段を備え、試験片を誘導加熱すると同時に、該試
験片に間欠的に腐食液を噴霧しながら、引張圧縮の疲労
試験を行うことを特徴とする高温腐食疲労試験装置。 - 【請求項３】 試験片を誘導加熱する手段が該試験片を
取り囲む誘導コイルであって、腐食液を該誘導コイルの
隙間を利用して導くことを特徴とする請求項２に記載の
高温腐食疲労試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33318797A JPH11166885A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 高温腐食疲労試験方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33318797A JPH11166885A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 高温腐食疲労試験方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11166885A true JPH11166885A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18263286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33318797A Withdrawn JPH11166885A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 高温腐食疲労試験方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11166885A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100876846B1 (ko) | 2007-09-05 | 2008-12-31 | 한국전기연구원 | 송전설비의 산불열화 평가를 위한 모의실험설비 |
| CN103245580A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-08-14 | 南京航空航天大学 | 一种用于滚轮磨损试验机的环境试验装置 |
| CN103852390A (zh) * | 2012-12-07 | 2014-06-11 | 核工业西南物理研究院 | 一种用于大尺寸紧固件低温疲劳试验的超低温系统 |
| CN104792626A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-22 | 东南大学 | 拉伸应力与环境耦合作用下frp筋耐久性能实验装置 |
| CN105651630A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 东南大学 | 模拟材料在流体环境中受到循环拉压交替载荷的实验装置 |
| CN106404326A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 郑州精益达汽车零部件有限公司 | 催化消声器试验测试用工装 |
| JP2018049025A (ja) * | 2015-08-28 | 2018-03-29 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 周期的屈曲塩水噴射チャンバ及び方法 |
| CN108362634A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-03 | 天津航天瑞莱科技有限公司 | 一种汽车电子助力转向器的热腐蚀试验装置 |
| CN111624100A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-09-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种三维编织复合材料面外拉伸性能测试装置及方法 |
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| CN114112749A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-01 | 吉林大学 | 一种材料腐蚀拉伸疲劳试验装置及方法 |
-
1997
- 1997-12-03 JP JP33318797A patent/JPH11166885A/ja not_active Withdrawn
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2019144274A (ja) * | 2015-08-28 | 2019-08-29 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 周期的屈曲塩水噴射チャンバ及び方法 |
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| CN106404326A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 郑州精益达汽车零部件有限公司 | 催化消声器试验测试用工装 |
| CN106404326B (zh) * | 2016-08-31 | 2018-12-21 | 郑州精益达环保科技有限公司 | 催化消声器试验测试用工装 |
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