JPH11344454A - 金属製部材の損傷度または余寿命の評価方法 - Google Patents
金属製部材の損傷度または余寿命の評価方法Info
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- JPH11344454A JPH11344454A JP10151679A JP15167998A JPH11344454A JP H11344454 A JPH11344454 A JP H11344454A JP 10151679 A JP10151679 A JP 10151679A JP 15167998 A JP15167998 A JP 15167998A JP H11344454 A JPH11344454 A JP H11344454A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 様々な応力条件において金属製部材の疲労損
傷度や余寿命を定量的に精度良く非破壊で評価すること
ができる方法を提供する。 【解決手段】 繰り返し応力が働く環境下で使用される
金属製部材の損傷度または余寿命を評価する方法であっ
て、前記金属製部材のＸ線回折ピークプロファイルを測
定し、予め前記金属製部材と同一の素材にて求められて
いる、繰返し数に対するＸ線回折ピークプロファイルの
左右非対称性の推移と比較することにより、前記金属製
部材の損傷度または余寿命を評価する。
傷度や余寿命を定量的に精度良く非破壊で評価すること
ができる方法を提供する。 【解決手段】 繰り返し応力が働く環境下で使用される
金属製部材の損傷度または余寿命を評価する方法であっ
て、前記金属製部材のＸ線回折ピークプロファイルを測
定し、予め前記金属製部材と同一の素材にて求められて
いる、繰返し数に対するＸ線回折ピークプロファイルの
左右非対称性の推移と比較することにより、前記金属製
部材の損傷度または余寿命を評価する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繰返し応力が働く
環境下で使用される金属製部材における損傷度や余寿命
を評価する為の有用な方法に関するものである。
環境下で使用される金属製部材における損傷度や余寿命
を評価する為の有用な方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属製部材の損傷度や余寿命を評
価する方法として提唱されているものの多くは、Ｘ線半
価幅を利用するものである。こうした技術に関するもの
としては、例えば「Ｘ線による金属材料料れ破壊に関す
る研究」［日本機械学会論文集( 第１部) 28巻,194
号］、特開昭５６−８７８４９号および特開平２−１３
６７３７号等が挙げられる。これらの技術において評価
基準となっているＸ線半価幅は、繰返し応力によって転
位密度が大幅に変化するような特定条件の下では、それ
に伴って大きく変化するため余寿命の評価に利用するこ
とができる。しかしながら、不特定の繰返し応力、繰返
し数が作用する環境下で使用されている金属製部材に対
しては適用できない場合が多い。特に、寿命の後半、即
ち破損が迫った金属製部材においては転位密度の変化が
緩慢となるため、十分な精度が得られない。従って、Ｘ
線半価幅を余寿命に適用することができた場合とは、極
めて好条件が重なった場合であるというのが実状であ
る。
価する方法として提唱されているものの多くは、Ｘ線半
価幅を利用するものである。こうした技術に関するもの
としては、例えば「Ｘ線による金属材料料れ破壊に関す
る研究」［日本機械学会論文集( 第１部) 28巻,194
号］、特開昭５６−８７８４９号および特開平２−１３
６７３７号等が挙げられる。これらの技術において評価
基準となっているＸ線半価幅は、繰返し応力によって転
位密度が大幅に変化するような特定条件の下では、それ
に伴って大きく変化するため余寿命の評価に利用するこ
とができる。しかしながら、不特定の繰返し応力、繰返
し数が作用する環境下で使用されている金属製部材に対
しては適用できない場合が多い。特に、寿命の後半、即
ち破損が迫った金属製部材においては転位密度の変化が
緩慢となるため、十分な精度が得られない。従って、Ｘ
線半価幅を余寿命に適用することができた場合とは、極
めて好条件が重なった場合であるというのが実状であ
る。
【０００３】こうした状況の下で、転位組織の変化その
ものを捉えて疲労損傷温や余寿命を評価する方法も提案
されている。こうした方法としては、例えば特開平２−
１１８４３８号、特開平５−２４０８０６号および特開
平１−１２６５３１号等、様々なものが提案されてい
る。しかしながら転位組織観察は、材料を破壊すること
が必要な検査となるので、その応用範囲が極めて限られ
た範囲であるという問題があり、金属材料を非破壊で精
度良く検査する方法の実現が望まれている。
ものを捉えて疲労損傷温や余寿命を評価する方法も提案
されている。こうした方法としては、例えば特開平２−
１１８４３８号、特開平５−２４０８０６号および特開
平１−１２６５３１号等、様々なものが提案されてい
る。しかしながら転位組織観察は、材料を破壊すること
が必要な検査となるので、その応用範囲が極めて限られ
た範囲であるという問題があり、金属材料を非破壊で精
度良く検査する方法の実現が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来の疲労度評価方法における課題を考慮してなされた
ものであって、その目的は、様々な応力条件において金
属製部材の疲労損傷度や余寿命を定量的に精度良く評価
することができる方法を提供することにある。
従来の疲労度評価方法における課題を考慮してなされた
ものであって、その目的は、様々な応力条件において金
属製部材の疲労損傷度や余寿命を定量的に精度良く評価
することができる方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、繰り返し応力が働く環境下で使用される金属
製部材の損傷度または余寿命を評価する方法であって、
前記金属製部材のＸ線回折ピークプロファイルを測定
し、予め前記金属製部材と同一の素材にて求められてい
る、繰返し数に対するＸ線回折ピークプロファイルの左
右非対称性の推移と比較することにより、前記金属製部
材の損傷度または余寿命を評価する点に要旨を有するも
のである。尚本発明において損傷度とは、当該部材の受
けた金属疲労の程度が使用限界寿命に対してどのくらい
の割合に相当するかを示したものと定義する。
発明とは、繰り返し応力が働く環境下で使用される金属
製部材の損傷度または余寿命を評価する方法であって、
前記金属製部材のＸ線回折ピークプロファイルを測定
し、予め前記金属製部材と同一の素材にて求められてい
る、繰返し数に対するＸ線回折ピークプロファイルの左
右非対称性の推移と比較することにより、前記金属製部
材の損傷度または余寿命を評価する点に要旨を有するも
のである。尚本発明において損傷度とは、当該部材の受
けた金属疲労の程度が使用限界寿命に対してどのくらい
の割合に相当するかを示したものと定義する。
【０００６】また上記目的は、繰り返し応力が働く環境
下で使用される金属製部材の損傷度または余寿命を評価
する方法であって、評価対象部位と測定対象部位とが応
力および／または歪条件において或る相関関係が存在す
る場合において、測定対象部位における応力繰り返し数
に対するＸ線回折ピークプロファイルの左右非対称性を
測定して評価対象部位の損傷度または余寿命を評価する
ことによっても達成される。
下で使用される金属製部材の損傷度または余寿命を評価
する方法であって、評価対象部位と測定対象部位とが応
力および／または歪条件において或る相関関係が存在す
る場合において、測定対象部位における応力繰り返し数
に対するＸ線回折ピークプロファイルの左右非対称性を
測定して評価対象部位の損傷度または余寿命を評価する
ことによっても達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明者らは、繰り返し応力を受
けたサンプルの転位組織を詳細に調査した結果、かなり
の例でセル組織、ベイン組織、ラビリンス組織等が発達
したものとなることを明らかにした。そしてこれらの組
織の全てにおいて共通する特徴は、転位が密にからんだ
状態で存在する場所と、転位密度が比較的少ない場所の
両方が混在することである。応力を受けていないサンプ
ルは均一な組織となるが、応力繰り返し数の増加、或は
損傷度の増加等に伴って、２つの異なった転位組織の違
いがより顕著になる。そこで、この転位組織の二極化を
評価できれば、損傷度の評価が可能になると考えられ
た。
けたサンプルの転位組織を詳細に調査した結果、かなり
の例でセル組織、ベイン組織、ラビリンス組織等が発達
したものとなることを明らかにした。そしてこれらの組
織の全てにおいて共通する特徴は、転位が密にからんだ
状態で存在する場所と、転位密度が比較的少ない場所の
両方が混在することである。応力を受けていないサンプ
ルは均一な組織となるが、応力繰り返し数の増加、或は
損傷度の増加等に伴って、２つの異なった転位組織の違
いがより顕著になる。そこで、この転位組織の二極化を
評価できれば、損傷度の評価が可能になると考えられ
た。
【０００８】本発明者らはこうした観点に立ち、様々な
角度から検討した。その結果、Ｘ線回折ピークのプロフ
ァイルの左右対称性を評価することによって、損傷度や
余寿命の診断が非破壊で可能であることを明らかにし
た。即ち、転位密度が高い部分と低い部分では、内部応
力が異なってこることにより平均的な格子定数も異なっ
てくる。つまり、回折ピークのプロファイルでＸ線強度
がピークになる回折強度が両方の部分で異なる結果とな
り、両方のピークが合わされて左右対称性を有するプロ
ファイルとなるのである。
角度から検討した。その結果、Ｘ線回折ピークのプロフ
ァイルの左右対称性を評価することによって、損傷度や
余寿命の診断が非破壊で可能であることを明らかにし
た。即ち、転位密度が高い部分と低い部分では、内部応
力が異なってこることにより平均的な格子定数も異なっ
てくる。つまり、回折ピークのプロファイルでＸ線強度
がピークになる回折強度が両方の部分で異なる結果とな
り、両方のピークが合わされて左右対称性を有するプロ
ファイルとなるのである。
【０００９】尚Ｘ線回折で通常使用されえるＫα線も、
１個の回折ではなく非常に接近しているα1 とα2 が重
なって存在している回折である。α1 とα2 の強度は異
なるので、重なった結果、回折ピークプロファイルは非
対称となる。しかしながら、本発明における「非対称
性」とは、これとは異なった現象であり、応力繰り返し
回数の増加に伴って変化する非対称性を評価するもので
ある。従って、本発明においては、こうした経時変化を
捉えるものであるので、α1 とα2 の分離が不可能な場
合でも、非対称の経時変化を測定すれば評価が可能とな
る。但し、高格子定数の反射では反射角度が大きく、α
1 とα2 が分離された回折となるので、繰り返し応力に
伴う非対称性の評価が、より正確にα1 とα2 別々に可
能となる。こうしたことから、実用的には高格子定数の
反射を利用することが好ましい。
１個の回折ではなく非常に接近しているα1 とα2 が重
なって存在している回折である。α1 とα2 の強度は異
なるので、重なった結果、回折ピークプロファイルは非
対称となる。しかしながら、本発明における「非対称
性」とは、これとは異なった現象であり、応力繰り返し
回数の増加に伴って変化する非対称性を評価するもので
ある。従って、本発明においては、こうした経時変化を
捉えるものであるので、α1 とα2 の分離が不可能な場
合でも、非対称の経時変化を測定すれば評価が可能とな
る。但し、高格子定数の反射では反射角度が大きく、α
1 とα2 が分離された回折となるので、繰り返し応力に
伴う非対称性の評価が、より正確にα1 とα2 別々に可
能となる。こうしたことから、実用的には高格子定数の
反射を利用することが好ましい。
【００１０】本発明は上述の如く、疲労により変化する
金属製部材のＸ線回折ピークのプロファイルの左右対称
性を測定し、予め前記金属性部材と同一の素材にて求め
られている左右非対称性の推移と比較することによって
金属製部材の損傷度または余寿命を評価する金属製部材
の損傷度の評価方法である。また本発明においては、上
記Ｘ回折ピークのプロファイルの左右非対称性の推移お
よび使用限界の点を比較することにより、金属製部材の
損傷度や余寿命を評価することができる。
金属製部材のＸ線回折ピークのプロファイルの左右対称
性を測定し、予め前記金属性部材と同一の素材にて求め
られている左右非対称性の推移と比較することによって
金属製部材の損傷度または余寿命を評価する金属製部材
の損傷度の評価方法である。また本発明においては、上
記Ｘ回折ピークのプロファイルの左右非対称性の推移お
よび使用限界の点を比較することにより、金属製部材の
損傷度や余寿命を評価することができる。
【００１１】また評価対象部位と測定対象部位とが応力
および／または歪条件において或る相関関係が存在する
場合においては、測定対象部位における応力繰り返し数
に対するＸ線回折ピークプロファイルの左右非対称性を
測定することによって、評価対象部位の損傷度や余寿命
を評価することもできる。こうした構成は評価の対象と
なる部位（評価対象部位）からサンプルを採取できなく
とも、該評価対象部位の損傷度や余寿命を評価する上で
有用である。尚金属製部材の損傷度や余寿命の評価をす
るに当たり、（繰り返し数／使用限界点までの繰り返し
数）を、図１（繰り返し数に伴う非対称度の推移を示す
グラフ）の様に繰り返し数と置き換えてＸ線回折ピーク
のプロファイルの非対称性を評価する様にしても良い。
但し、応力条件によって繰り返し数に伴う非対称度の推
移の仕方が異なるので、ある測定時点で測定された非対
称度が同一でも、応力レベルが異なると疲労損傷度ある
いは余寿命も異なる。従って、応力レベルが既知である
必要がある。
および／または歪条件において或る相関関係が存在する
場合においては、測定対象部位における応力繰り返し数
に対するＸ線回折ピークプロファイルの左右非対称性を
測定することによって、評価対象部位の損傷度や余寿命
を評価することもできる。こうした構成は評価の対象と
なる部位（評価対象部位）からサンプルを採取できなく
とも、該評価対象部位の損傷度や余寿命を評価する上で
有用である。尚金属製部材の損傷度や余寿命の評価をす
るに当たり、（繰り返し数／使用限界点までの繰り返し
数）を、図１（繰り返し数に伴う非対称度の推移を示す
グラフ）の様に繰り返し数と置き換えてＸ線回折ピーク
のプロファイルの非対称性を評価する様にしても良い。
但し、応力条件によって繰り返し数に伴う非対称度の推
移の仕方が異なるので、ある測定時点で測定された非対
称度が同一でも、応力レベルが異なると疲労損傷度ある
いは余寿命も異なる。従って、応力レベルが既知である
必要がある。
【００１２】本発明によるＸ線回折ピークのプロファイ
ルの左右非対称性での評価から得られる以上の精度で金
属製部品の損傷度や余寿命を診断する必要があるときに
は、他の方法と組み合わせて評価することも有効であ
る。こうした方法としては、特に限定されるものではな
いが、例えば転位組織観察による方法、強度、硬さ、靭
性などの機械的性質を測定する方法、磁気や電気的性質
を測定する方法等が挙げられる。特に、疲労現象の本質
まで踏み入った転位組織観察による方法が有効であり、
更に転位セル組織が形成される場合には、セル壁厚みを
測定する方法が有効であり、こうした方法として例えば
本発明者らが先に提案した特開平９−１３３６２３号の
方法が挙げれられる。
ルの左右非対称性での評価から得られる以上の精度で金
属製部品の損傷度や余寿命を診断する必要があるときに
は、他の方法と組み合わせて評価することも有効であ
る。こうした方法としては、特に限定されるものではな
いが、例えば転位組織観察による方法、強度、硬さ、靭
性などの機械的性質を測定する方法、磁気や電気的性質
を測定する方法等が挙げられる。特に、疲労現象の本質
まで踏み入った転位組織観察による方法が有効であり、
更に転位セル組織が形成される場合には、セル壁厚みを
測定する方法が有効であり、こうした方法として例えば
本発明者らが先に提案した特開平９−１３３６２３号の
方法が挙げれられる。
【００１３】疲労によりセル組織、ベイン組織、ラビリ
ンス組織等が生成し、転位密度が高い場所と低い場所に
よって二極化するが、その程度は金属製部材の結晶性
質、温度、応力条件等によって変化し得る。しかしなが
ら、従来からアルミニウム、アルミニウム合金、鉄鋼、
銅、銅合金等の多くの金属製部材においてそれらの組織
の形成が知られている。従って、本発明は上記の様な広
範囲の金属製部材に適用できるものであるが、このうち
特にアルミニウム、アルミニウム合金は特に顕著なセル
組織が形成され、従って二極化も顕著になり、Ｘ線回折
ピークのプロファイルの非対称性での損傷度の評価の対
象として好適である。
ンス組織等が生成し、転位密度が高い場所と低い場所に
よって二極化するが、その程度は金属製部材の結晶性
質、温度、応力条件等によって変化し得る。しかしなが
ら、従来からアルミニウム、アルミニウム合金、鉄鋼、
銅、銅合金等の多くの金属製部材においてそれらの組織
の形成が知られている。従って、本発明は上記の様な広
範囲の金属製部材に適用できるものであるが、このうち
特にアルミニウム、アルミニウム合金は特に顕著なセル
組織が形成され、従って二極化も顕著になり、Ｘ線回折
ピークのプロファイルの非対称性での損傷度の評価の対
象として好適である。
【００１４】ところでＸ線回折ピークのプロファイルの
左右非対称性を評価する方法は、色々挙げられ、特に限
定するものではないが、代表的な方法としては例えば下
記の方法が採用できる。
左右非対称性を評価する方法は、色々挙げられ、特に限
定するものではないが、代表的な方法としては例えば下
記の方法が採用できる。
【００１５】（１）第１の方法としては、歪度などの統
計的手法で評価する方法が挙げられる。ここで歪度と
は、統計分布の歪具合（左右非対称性の度合い）を表す
尺度であり、下記（１）で与えられる（例えば、田畑吉
雄著『やさしい統計学』現代数学社、１９８６年）。こ
の様にして、Ｘ線回折ピークのプロファイルは統計分布
で近似可能であるので、この様に統計的手法の適用がで
きる。
計的手法で評価する方法が挙げられる。ここで歪度と
は、統計分布の歪具合（左右非対称性の度合い）を表す
尺度であり、下記（１）で与えられる（例えば、田畑吉
雄著『やさしい統計学』現代数学社、１９８６年）。こ
の様にして、Ｘ線回折ピークのプロファイルは統計分布
で近似可能であるので、この様に統計的手法の適用がで
きる。
【００１６】
【数１】
【００１７】（２）第２の方法としては、図２に示す様
に回折ピークのプロファイルを２つの正規分布で近似で
きるピークｐ1 ，ｐ2 に分離し、その２つの角度差と強
度差によって評価する方法が挙げられる。
に回折ピークのプロファイルを２つの正規分布で近似で
きるピークｐ1 ，ｐ2 に分離し、その２つの角度差と強
度差によって評価する方法が挙げられる。
【００１８】（３）第３の方法としては、下記（２）式
によって評価する方法が挙げられる。 （θp −θp ／２）／θp …（２） 但し、θp ：図３に示す様にＸ線強度がピーク
（Ｐ）なる回折角度 θp ／２：図３に示す様にＸ線強度がピークの半分（Ｐ
／２）となる回折角度の平均値
によって評価する方法が挙げられる。 （θp −θp ／２）／θp …（２） 但し、θp ：図３に示す様にＸ線強度がピーク
（Ｐ）なる回折角度 θp ／２：図３に示す様にＸ線強度がピークの半分（Ｐ
／２）となる回折角度の平均値
【００１９】（４）第４の方法としては、下記（３）式
によって評価する方法が挙げられる。 Ａ／（Ａ＋Ｂ） …（３） 但し、Ａ、Ｂ ：図４に示す様にＸ線強度ピーク（Ｐ）
となる回折角度と半分の値（Ｐ／２）となる角度との差
によって評価する方法が挙げられる。 Ａ／（Ａ＋Ｂ） …（３） 但し、Ａ、Ｂ ：図４に示す様にＸ線強度ピーク（Ｐ）
となる回折角度と半分の値（Ｐ／２）となる角度との差
【００２０】以下本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更すること
は、いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものであ
る。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更すること
は、いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものであ
る。
【００２１】
【実施例】アルミ３００３合金を用い、表１に示す条件
で疲労試験を実施し、使用限界点（本実施例では破断点
とした）に対するＳＮ曲線（Ｓは応力、Ｎは繰返数）を
作成した。次に、約１０5 回時間強度に当たる６７ＭＰ
ａから１０3 回時間強度の７７ＭＰａまでの種々応力に
て破断までの適当回数繰返しを与えて停止させた。
で疲労試験を実施し、使用限界点（本実施例では破断点
とした）に対するＳＮ曲線（Ｓは応力、Ｎは繰返数）を
作成した。次に、約１０5 回時間強度に当たる６７ＭＰ
ａから１０3 回時間強度の７７ＭＰａまでの種々応力に
て破断までの適当回数繰返しを与えて停止させた。
【００２２】
【表１】
【００２３】これらの破断材または未破断材にＸ線回折
を行ない、ピークのプロファイルを採取した。疲労試験
後のサンプルを切断し、横断面にモノクロメータにより
単色化されたＭｏＫα線を照射した。このときα1 とα
2 の分離を容易にする為に、（３３３）面反射の回折プ
ロファイルを主体に解析した。
を行ない、ピークのプロファイルを採取した。疲労試験
後のサンプルを切断し、横断面にモノクロメータにより
単色化されたＭｏＫα線を照射した。このときα1 とα
2 の分離を容易にする為に、（３３３）面反射の回折プ
ロファイルを主体に解析した。
【００２４】疲労試験前［図５（ａ）］と疲労試験後
［図５（ｂ）］の回折プロファイルの典型的な例を図５
に示す。この図において、疲労試験の前と後では、繰返
し荷重を付加させることで、低角側に裾が広がる形で回
折プロファイルの非対称性が顕著になっていることが分
かる。
［図５（ｂ）］の回折プロファイルの典型的な例を図５
に示す。この図において、疲労試験の前と後では、繰返
し荷重を付加させることで、低角側に裾が広がる形で回
折プロファイルの非対称性が顕著になっていることが分
かる。
【００２５】前記第４の方法［即ち、前記（３）式で評
価する方法］で評価した非対称性の疲労損傷度（繰返し
数／全寿命）との相関を、図６に示す。この図から明ら
かな様に、疲労損傷度の増加にともなって、非対称性が
増加していることが分かる。従って、予め同一素材でこ
の関係を求めておけば、診断したい部位の非対称性を評
価することで、疲労損傷度および余寿命を診断すること
が可能となる。また図６の横軸を繰り返し数で取ったと
しても、同様の評価は可能である。
価する方法］で評価した非対称性の疲労損傷度（繰返し
数／全寿命）との相関を、図６に示す。この図から明ら
かな様に、疲労損傷度の増加にともなって、非対称性が
増加していることが分かる。従って、予め同一素材でこ
の関係を求めておけば、診断したい部位の非対称性を評
価することで、疲労損傷度および余寿命を診断すること
が可能となる。また図６の横軸を繰り返し数で取ったと
しても、同様の評価は可能である。
【００２６】図６には比較の為に、同一サンプルで測定
したＸ線半価幅の推移についても示したが、疲労損傷度
が少ないときは急激に増加しているが、ある程度以上に
なると、Ｘ線半価幅は飽和する傾向が見られることが分
かる。この結果から、Ｘ線半価幅の推移からでは疲労損
傷度を精度の良い診断ができないことが分かる。
したＸ線半価幅の推移についても示したが、疲労損傷度
が少ないときは急激に増加しているが、ある程度以上に
なると、Ｘ線半価幅は飽和する傾向が見られることが分
かる。この結果から、Ｘ線半価幅の推移からでは疲労損
傷度を精度の良い診断ができないことが分かる。
【００２７】一方、前記（１）式で表される歪度で疲労
損傷度を評価した結果を、図７に示す。この結果から明
らかな様に、疲労損傷度の増加に伴って歪度が減少する
ので、歪度によって疲労損傷度や余寿命を評価できるこ
とが分かる。
損傷度を評価した結果を、図７に示す。この結果から明
らかな様に、疲労損傷度の増加に伴って歪度が減少する
ので、歪度によって疲労損傷度や余寿命を評価できるこ
とが分かる。
【００２８】これらのデータに基づいて、アルミ３００
３合金で構成された熱交換装置に使用されている実部材
の余寿命評価を試みた。この熱交換装置においては、熱
応力により特定部位に疲労損傷が起こること、損傷が起
こる部位は全装置中８０箇所存在し、いずれも等価な応
力サイクルを受けること、その応力サイクルは日毎に一
定条件であることが知られていた。この装置を４年間使
用した後、上記８０箇所中６箇所（測定部位Ｎｏ．１〜
６）を選び、それぞれＸ線回折ピークのプロファイルを
測定し、上記の方法と同様にして非対称性を評価した。
その結果を、前記図５から回帰した非対称性と疲労損傷
度の関係式に当てはめ、現在の疲労損傷度を評価した。
その結果を表２に示す。
３合金で構成された熱交換装置に使用されている実部材
の余寿命評価を試みた。この熱交換装置においては、熱
応力により特定部位に疲労損傷が起こること、損傷が起
こる部位は全装置中８０箇所存在し、いずれも等価な応
力サイクルを受けること、その応力サイクルは日毎に一
定条件であることが知られていた。この装置を４年間使
用した後、上記８０箇所中６箇所（測定部位Ｎｏ．１〜
６）を選び、それぞれＸ線回折ピークのプロファイルを
測定し、上記の方法と同様にして非対称性を評価した。
その結果を、前記図５から回帰した非対称性と疲労損傷
度の関係式に当てはめ、現在の疲労損傷度を評価した。
その結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】表２に示されるように、測定部位Ｎｏ．１
〜６の６箇所で疲労損傷度は１．０×１０-3〜７．０×
１０-2とばらつく傾向を示すが、平均的には２．６×１
０-2程度であった。実部材における応力や測定値のばら
つきを考慮して別に測定した安全係数（例えば、使用可
能余寿命＝１／２５×測定された余寿命）を考慮する
と、あと６．２年まで使用可能という診断結果が得られ
た。以上のようにして実部材における疲労損傷を評価す
ることができる。
〜６の６箇所で疲労損傷度は１．０×１０-3〜７．０×
１０-2とばらつく傾向を示すが、平均的には２．６×１
０-2程度であった。実部材における応力や測定値のばら
つきを考慮して別に測定した安全係数（例えば、使用可
能余寿命＝１／２５×測定された余寿命）を考慮する
と、あと６．２年まで使用可能という診断結果が得られ
た。以上のようにして実部材における疲労損傷を評価す
ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、様々な応力条件において金属製部材の
損傷度や余寿命を定量的に非破壊で評価することができ
る様になった。
本発明によれば、様々な応力条件において金属製部材の
損傷度や余寿命を定量的に非破壊で評価することができ
る様になった。
【図１】繰り返し数に伴う非対称度の推移を示すグラフ
である。
である。
【図２】Ｘ線回折ピークのプロファイルの左右非対称性
を評価する方法の一例を説明する為の図である。
を評価する方法の一例を説明する為の図である。
【図３】Ｘ線回折ピークのプロファイルの左右非対称性
を評価する方法の他の例を説明する為の図である。
を評価する方法の他の例を説明する為の図である。
【図４】Ｘ線回折ピークのプロファイルの左右非対称性
を評価する方法の更に他の例を説明する為の図である。
を評価する方法の更に他の例を説明する為の図である。
【図５】本発明の実施例に係る疲労試験前・後の回折プ
ロファイルの典型的な例を示すグラフである。
ロファイルの典型的な例を示すグラフである。
【図６】実施例と同一サンプルで測定したＸ線半価幅の
推移を示すグラフである。
推移を示すグラフである。
【図７】疲労損傷度と歪度との関係を示すグラフであ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新開 光一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 繰り返し応力が働く環境下で使用される
金属製部材の損傷度または余寿命を評価する方法であっ
て、前記金属製部材のＸ線回折ピークプロファィルを測
定し、予め前記金属製部材と同一の素材にて求められて
いる、繰返し数に対するＸ線回折ピークプロファイルの
左右非対称性の推移と比較することにより、前記金属製
部材の損傷度または余寿命を評価することを特徴とする
金属製部材の損傷度または余寿命の評価方法。 - 【請求項２】 繰り返し応力が働く環境下で使用される
金属製部材の損傷度または余寿命を評価する方法であっ
て、評価対象部位と測定対象部位とが応力および／また
は歪条件において或る相関関係が存在する場合におい
て、測定対象部位における応力繰り返し数に対するＸ線
回折ピークプロファイルの左右非対称性を測定して評価
対象部位の損傷度または余寿命を評価することを特徴と
する金属製部材の損傷度または余寿命の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10151679A JPH11344454A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 金属製部材の損傷度または余寿命の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10151679A JPH11344454A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 金属製部材の損傷度または余寿命の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344454A true JPH11344454A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15523893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10151679A Withdrawn JPH11344454A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 金属製部材の損傷度または余寿命の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11344454A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014002094A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Toshiba Corp | 到来方向推定装置 |
| JP2014206415A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | 製品の品質検査方法 |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP10151679A patent/JPH11344454A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014002094A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Toshiba Corp | 到来方向推定装置 |
| JP2014206415A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | 製品の品質検査方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |