JPS61165079A - 衝撃疲労強度に優れた弁 - Google Patents
衝撃疲労強度に優れた弁Info
- Publication number
- JPS61165079A JPS61165079A JP461985A JP461985A JPS61165079A JP S61165079 A JPS61165079 A JP S61165079A JP 461985 A JP461985 A JP 461985A JP 461985 A JP461985 A JP 461985A JP S61165079 A JPS61165079 A JP S61165079A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- fatigue strength
- impact
- impact fatigue
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ 産業上の利用分野
本発明は、流体を一方向に導く弁に係るものである。空
調機器、冷蔵庫、カークーラー等に用いられる圧縮機は
、効率向上の要求から小型化、高速化の傾向にある。こ
れらに組み込着れる弁は圧縮機の回転に応じて、開閉を
行ない流体を一方向に導く働きをする。従って、これは
圧縮機の心臓部に相当する重要部品であり、高摩の信頼
性や耐久性が要求される。しかし圧縮機の小型化、高速
化により弁の作動条件は苛酷に々りつつあり、特に％惣
疲労による弁の破拶が問題になってをでいる。本発明は
、弁の衝撃疲労に関する種々の研究、で得られた知見よ
りなされたものであり、弁の信頼性、耐久性を向上させ
ることにより、これが組み込まれる機器の信頼性、耐久
性に大きな寄与をするものである。
調機器、冷蔵庫、カークーラー等に用いられる圧縮機は
、効率向上の要求から小型化、高速化の傾向にある。こ
れらに組み込着れる弁は圧縮機の回転に応じて、開閉を
行ない流体を一方向に導く働きをする。従って、これは
圧縮機の心臓部に相当する重要部品であり、高摩の信頼
性や耐久性が要求される。しかし圧縮機の小型化、高速
化により弁の作動条件は苛酷に々りつつあり、特に％惣
疲労による弁の破拶が問題になってをでいる。本発明は
、弁の衝撃疲労に関する種々の研究、で得られた知見よ
りなされたものであり、弁の信頼性、耐久性を向上させ
ることにより、これが組み込まれる機器の信頼性、耐久
性に大きな寄与をするものである。
口 従来の技術
圧縮機に用いられる弁は、組み込まれる機器に応じて板
厚０．１〜０．５−の帯鋼より、所定の形状に打抜かれ
、次にバレル研摩処理が施され組み込まれる。材質とし
ては主として炭素鋼や、１３Ｃｒ系のステンレス鋼が使
用条件に応じて用いられる。（例えば、特殊−５２巻３
号Ｐ、３０− Ｐ、３３ ）。
厚０．１〜０．５−の帯鋼より、所定の形状に打抜かれ
、次にバレル研摩処理が施され組み込まれる。材質とし
ては主として炭素鋼や、１３Ｃｒ系のステンレス鋼が使
用条件に応じて用いられる。（例えば、特殊−５２巻３
号Ｐ、３０− Ｐ、３３ ）。
ハ 発明が解決しようとする問題点
第１図に示すように、弁は作動状態において、開閉によ
る曲げ疲労負荷、さらに開時および閉時に弁座および弁
押えに当たり、ＩＦ撃疲労負荷を受ける。曲げ疲労によ
る折損に対１−では、弁材質の非金属介在物の低減やバ
レル研摩処理によって表面に圧縮残留応力を付加するこ
とにより曲げ疲労強度を向上させることによって、ある
いは設計の面から負荷される曲げ応力を小さくすること
釦より対策が可能である。
る曲げ疲労負荷、さらに開時および閉時に弁座および弁
押えに当たり、ＩＦ撃疲労負荷を受ける。曲げ疲労によ
る折損に対１−では、弁材質の非金属介在物の低減やバ
レル研摩処理によって表面に圧縮残留応力を付加するこ
とにより曲げ疲労強度を向上させることによって、ある
いは設計の面から負荷される曲げ応力を小さくすること
釦より対策が可能である。
衝撃疲労による破損は、弁の先端にカケが生じ、これが
しだいに拡大していく形態をとる。このようなカケが生
じた場合、気密性が破れ弁の機能を失うだけでなく、こ
れが組み込まれる機器全体の機能停止につながる。
しだいに拡大していく形態をとる。このようなカケが生
じた場合、気密性が破れ弁の機能を失うだけでなく、こ
れが組み込まれる機器全体の機能停止につながる。
第１図かられからように、弁は弁座と弁押えの間を往復
運動する。この往復速度は、弁の開閉数により決オって
くるものであり、最近の高速化に対応しその速度も増加
することになる。圧縮機においては、−従来回転数（つ
まり弁の開閉数）が毎分１０００回〜６０００回であっ
たが小型化、高速化ネルギー２ｍ：質景、υ：弁の速度
）の関係から、衝撃時の９荷が大きくなることを青味し
ている。
運動する。この往復速度は、弁の開閉数により決オって
くるものであり、最近の高速化に対応しその速度も増加
することになる。圧縮機においては、−従来回転数（つ
まり弁の開閉数）が毎分１０００回〜６０００回であっ
たが小型化、高速化ネルギー２ｍ：質景、υ：弁の速度
）の関係から、衝撃時の９荷が大きくなることを青味し
ている。
従来、衝撃疲労による破損は認識されつつも、取り上げ
られることはなかったが上に述べた理由から、最近はし
だいに顕在イヒしつつあり、・今後は重要な問題になる
と考えられる。
られることはなかったが上に述べた理由から、最近はし
だいに顕在イヒしつつあり、・今後は重要な問題になる
と考えられる。
本発明は、弁の衝撃疲労に関する種々の研究から、その
影譬因子を把握することによって、衝撃疲労強度を高め
ることを見出し、弁の耐久性、信頼性向上を計るもので
ある。
影譬因子を把握することによって、衝撃疲労強度を高め
ることを見出し、弁の耐久性、信頼性向上を計るもので
ある。
二 問題点を解決するだめの手段
実機において、弁は通常密閉された内部にあり、その作
動状態や衝撃負荷を測定することは困難である。そこで
第２図に示す実際の弁と同様の作動状態を実現できる試
験機を作製した。試験片は、上下のエアーダクトより交
互に圧縮空気を吹きつ１けられ振動Ｅ７、弁座に繰返し
衝突する。この暗の衝撃負荷を弁座下部にある荷重変換
器を通し、衝撃波形として計測する。
動状態や衝撃負荷を測定することは困難である。そこで
第２図に示す実際の弁と同様の作動状態を実現できる試
験機を作製した。試験片は、上下のエアーダクトより交
互に圧縮空気を吹きつ１けられ振動Ｅ７、弁座に繰返し
衝突する。この暗の衝撃負荷を弁座下部にある荷重変換
器を通し、衝撃波形として計測する。
この試験機を用いて種々の研究を行なった結果、現状の
材質においても第３図に示す端面の表面粗さを変えるこ
とにより衝撃疲労強度が左右されることを知見した。つ
まシ現状のバレル研摩の面粗さく Ｒｍａｘ Ｏ，８〜
２．５ μｍ）より、高イ面粗す精度にすることにより
、衝撃疲労強度を向上させることが可能となったのであ
るｎこの効果を発揮するためには、後に述べるように端
面の面粗さとして少なくともＲｍａｘで０．５μｍ以下
必要である。
材質においても第３図に示す端面の表面粗さを変えるこ
とにより衝撃疲労強度が左右されることを知見した。つ
まシ現状のバレル研摩の面粗さく Ｒｍａｘ Ｏ，８〜
２．５ μｍ）より、高イ面粗す精度にすることにより
、衝撃疲労強度を向上させることが可能となったのであ
るｎこの効果を発揮するためには、後に述べるように端
面の面粗さとして少なくともＲｍａｘで０．５μｍ以下
必要である。
表面の仕上方法（ＪＩＳ規格）としては種々のものがあ
るが、板厚０．１Ｗ〜０．５ｍの薄板で、しかも端面を
仕上ける方法としてはいずれも適描でない。本発明では
、電解研摩あるいは化学研摩を用いることによりこの目
的を達成した。薄板の場合、端面部は平面部に比較して
化学的にポテンシャルが高く電解研摩あるいは化学研摩
により、端面部が優先的に、しかも短時間で溶解研摩さ
れ非１常に平担な面が得られる。この電解研摩あるいは
化学研摩は大量に処理する場合にも有効であるとともに
、設計において曲げ応力負荷を材質の曲げ疲労限より十
分小さくすることで圧縮残留応力を付加するためのバレ
ル研摩工程を省略でき、打抜き後直ちにこの処理を行な
うことができ省力化にもつながる。
るが、板厚０．１Ｗ〜０．５ｍの薄板で、しかも端面を
仕上ける方法としてはいずれも適描でない。本発明では
、電解研摩あるいは化学研摩を用いることによりこの目
的を達成した。薄板の場合、端面部は平面部に比較して
化学的にポテンシャルが高く電解研摩あるいは化学研摩
により、端面部が優先的に、しかも短時間で溶解研摩さ
れ非１常に平担な面が得られる。この電解研摩あるいは
化学研摩は大量に処理する場合にも有効であるとともに
、設計において曲げ応力負荷を材質の曲げ疲労限より十
分小さくすることで圧縮残留応力を付加するためのバレ
ル研摩工程を省略でき、打抜き後直ちにこの処理を行な
うことができ省力化にもつながる。
ホ作用
衝撃疲労に関する研究は、繰返しの曲げや引張。
圧縮等の静的な疲労の研究に比較し、極めて少ないのが
現状であり、特ＶＣ弁のような薄板の衝撃疲労では、負
荷応力の解析も困難である。本発明に関する研究では、
破壊の初期クラックが端面部より進展することをつきと
め、平面部の面粗さより、端面部の面粗さ、つまり微小
なキズが衝撃疲労の１つの影響因子であることを知見し
た０従来のバレル研摩は、曲げ疲労強度向上のための表
面圧縮残留応力の付加と打抜き後のエツジ部の平滑化を
目的としているが、逆に微小々キズが多くなり、衝撃疲
労強度に対して逆効果であることが判明した。従ってバ
レル研摩より、端面の面粗さを小さくシ、微小なキズを
少なくするとともに、キズの深さを浅くすることによっ
て衝撃疲労強度の向上が計られるわけである。さらに、
電解研摩あるいは化学研摩を用いることにより端面を優
先的に平担にでき、クラックの原因となるようなキズを
ほとんど除去することにより衝撃疲労強度を大＾〈向上
させることができる。
現状であり、特ＶＣ弁のような薄板の衝撃疲労では、負
荷応力の解析も困難である。本発明に関する研究では、
破壊の初期クラックが端面部より進展することをつきと
め、平面部の面粗さより、端面部の面粗さ、つまり微小
なキズが衝撃疲労の１つの影響因子であることを知見し
た０従来のバレル研摩は、曲げ疲労強度向上のための表
面圧縮残留応力の付加と打抜き後のエツジ部の平滑化を
目的としているが、逆に微小々キズが多くなり、衝撃疲
労強度に対して逆効果であることが判明した。従ってバ
レル研摩より、端面の面粗さを小さくシ、微小なキズを
少なくするとともに、キズの深さを浅くすることによっ
て衝撃疲労強度の向上が計られるわけである。さらに、
電解研摩あるいは化学研摩を用いることにより端面を優
先的に平担にでき、クラックの原因となるようなキズを
ほとんど除去することにより衝撃疲労強度を大＾〈向上
させることができる。
へ 実施例
第２図に示した試験機を用いて実施した結果を以下に述
べる。供試材は、現在一般に用いられている炭素鋼およ
び１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた。第
１表に化学成分および帯鋼の硬さを示す。
べる。供試材は、現在一般に用いられている炭素鋼およ
び１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた。第
１表に化学成分および帯鋼の硬さを示す。
第１表 供試材の化学成分および硬さ
これら、板厚０゜６間の帯鋼素材より第３図に示す試験
形状に打抜き、種々の処理を行なった。これを第２表に
、また電解研摩および化学研摩の条件を第６表に表す。
形状に打抜き、種々の処理を行なった。これを第２表に
、また電解研摩および化学研摩の条件を第６表に表す。
第２表 試験片の処理
第３表 電解研摩および化学研摩条件
衝盤疲労試験は、毎分８０００〜１００００回の衝徹回
数で行ない、衝撃疲労強度は、衝撃回数２×１０ にお
ける時間強度を５ｔａｉｒｃａｓｅ ｍｅｔｈｏｄ （
例えば横堀武夫著−材料強度学〃技報堂１９５５年）を
用いて評価１〜、破壊の平均衝撃値と標準偏差を求めた
。衝撃値は第２図の荷重変換器を通して検知される衝撃
波形の波高で表わすものであり、衝撃の強さの指標であ
る。用いた試験片の数は１条件につき４０枚である。第
４表に試験結果を示す。
数で行ない、衝撃疲労強度は、衝撃回数２×１０ にお
ける時間強度を５ｔａｉｒｃａｓｅ ｍｅｔｈｏｄ （
例えば横堀武夫著−材料強度学〃技報堂１９５５年）を
用いて評価１〜、破壊の平均衝撃値と標準偏差を求めた
。衝撃値は第２図の荷重変換器を通して検知される衝撃
波形の波高で表わすものであり、衝撃の強さの指標であ
る。用いた試験片の数は１条件につき４０枚である。第
４表に試験結果を示す。
第４表 試験結果
Ａは打抜ままの端面状態であり、エツジ部には鋭利な部
分や打抜時のパリが見られ、また端面粗さも大きく深い
ギスも多いためＢに比較して衝撃値は低下している。Ｃ
はエメリー紙１０００番で端面を研摩したもので、バレ
ル研摩で散在して見られる深いキズはない。Ｄ、Ｅは端
面粗さが小さいだけでなく、Ａ−Ｃに見られる微細に鏝
い凹凸は、研摩によりその凸部が優先的に溶解されるた
め、はとんど除去されてしまい平担な表面状態を呈して
いる。衝撃値においてもバレル研摩のものより３０％〜
４５％上昇している。このように端面の粗さが衝撃疲労
強度の影春因子の１つであることは明らかであり、この
粗さをＲｍａｘ Ｏ、５μｍ以下とすることにより、現
状のバレル研摩処理よりも衝撃疲労強度を向上させるこ
とができる。また電解研摩あるいは化学研摩を用いるこ
とにより、効率的にその強度を向上きせることが可能で
ある。
分や打抜時のパリが見られ、また端面粗さも大きく深い
ギスも多いためＢに比較して衝撃値は低下している。Ｃ
はエメリー紙１０００番で端面を研摩したもので、バレ
ル研摩で散在して見られる深いキズはない。Ｄ、Ｅは端
面粗さが小さいだけでなく、Ａ−Ｃに見られる微細に鏝
い凹凸は、研摩によりその凸部が優先的に溶解されるた
め、はとんど除去されてしまい平担な表面状態を呈して
いる。衝撃値においてもバレル研摩のものより３０％〜
４５％上昇している。このように端面の粗さが衝撃疲労
強度の影春因子の１つであることは明らかであり、この
粗さをＲｍａｘ Ｏ、５μｍ以下とすることにより、現
状のバレル研摩処理よりも衝撃疲労強度を向上させるこ
とができる。また電解研摩あるいは化学研摩を用いるこ
とにより、効率的にその強度を向上きせることが可能で
ある。
ト 発明の効果
以上述べたごとく、本発明は弁に対する使用条件の苛酷
化、とくに衝撃疲労破損に対処するためになされたもの
であり、現状の材質において本その端面粗さを小さくす
ることにより、衝撃疲労強度を改善でＡることを見出し
たものである。
化、とくに衝撃疲労破損に対処するためになされたもの
であり、現状の材質において本その端面粗さを小さくす
ることにより、衝撃疲労強度を改善でＡることを見出し
たものである。
従って本発明は弁および弁の組み込まれる機器の信頼性
、耐久性の向上に大きく貢献するものである。
、耐久性の向上に大きく貢献するものである。
第１図は圧縮機に組み込まれる弁の構造を示す説明図、
第２図は衝撃疲労試験機の説明図、第３図は試験片の形
状と各部の説明図。 １・・・・弁脚え、２・・・・吐出弁、５・・・・弁
座。 ４・・・・圧縮機、５，６・・・・エアーダクト。 ７・・・・試験片、８・・・・弁 座、９・・荷重変換
器。 １０・・・・衝撃波形測定装置、１１・・・・台 座。 １２・・・・端面部、１３・・・・平面部第 ｌ 図 悴 ２ 図 第 こ
第２図は衝撃疲労試験機の説明図、第３図は試験片の形
状と各部の説明図。 １・・・・弁脚え、２・・・・吐出弁、５・・・・弁
座。 ４・・・・圧縮機、５，６・・・・エアーダクト。 ７・・・・試験片、８・・・・弁 座、９・・荷重変換
器。 １０・・・・衝撃波形測定装置、１１・・・・台 座。 １２・・・・端面部、１３・・・・平面部第 ｌ 図 悴 ２ 図 第 こ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、帯鋼から形成された弁において、その端面粗さをＲ
ｍａｘ０．５μｍ以下にしたことを特徴とする衝撃疲労
強度に優れた弁。 ２、特許請求の範囲第１項において電解研摩又は化学研
摩を用いたことを特徴とする衝撃疲労強度に優れた弁。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、帯鋼が
ステンレス鋼からなることを特徴とする衝撃疲労強度に
優れた弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP461985A JPS61165079A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 衝撃疲労強度に優れた弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP461985A JPS61165079A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 衝撃疲労強度に優れた弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61165079A true JPS61165079A (ja) | 1986-07-25 |
| JPH0559303B2 JPH0559303B2 (ja) | 1993-08-30 |
Family
ID=11589071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP461985A Granted JPS61165079A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 衝撃疲労強度に優れた弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61165079A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150030870A1 (en) * | 2012-03-08 | 2015-01-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Carbon tool steel strip |
| SE1950679A1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-08 | Voestalpine Prec Strip Ab | Steel strip for flapper valves |
-
1985
- 1985-01-14 JP JP461985A patent/JPS61165079A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150030870A1 (en) * | 2012-03-08 | 2015-01-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Carbon tool steel strip |
| US10294545B2 (en) | 2012-03-08 | 2019-05-21 | Hitachi Metals, Ltd. | Method of producing a carbon tool steel strip |
| SE1950679A1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-08 | Voestalpine Prec Strip Ab | Steel strip for flapper valves |
| WO2020246937A1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-12-10 | Voestalpine Precision Strip Ab | Steel strip for flapper valves |
| SE543422C2 (en) * | 2019-06-07 | 2021-01-12 | Voestalpine Prec Strip Ab | Steel strip for flapper valves |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0559303B2 (ja) | 1993-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Arola et al. | Estimating the fatigue stress concentration factor of machined surfaces | |
| Komaraiah et al. | A study on the influence of workpiece properties in ultrasonic machining | |
| US5771729A (en) | Precision deep peening with mechanical indicator | |
| Longching et al. | Study on initiation and propagation angles of subsurface cracks in GCr15 bearing steel under rolling contact | |
| CN109211698B (zh) | 一种三点弯曲试样以及测试金属材料局部性能的方法 | |
| Chaudhri et al. | Quasi-static indentation cracking of thermally tempered soda-lime glass with spherical and Vickers indenters | |
| CN110967267A (zh) | 一种判定疲劳裂纹萌生寿命的试验方法 | |
| JPS61165079A (ja) | 衝撃疲労強度に優れた弁 | |
| Soyama et al. | Cavitation shotless peening for surface modification of alloy tool steel | |
| Svenzon | Impact fatigue of valve steel | |
| CN108080541A (zh) | 一种梯形截面强力弹簧加工工艺 | |
| Hironobu et al. | Behavior of a tip of non-propagating fatigue crack during one stress cycle | |
| Dugdale | Vickers hardness and compressive strength | |
| CN106194667A (zh) | 二氧化碳压缩机阀片及其制造方法 | |
| Thomas | Characteristics of abrasive waterjet cut-edges and the affect on formability and fatigue performance of high strength steels | |
| WO2009157874A1 (en) | Method and system for processing a sheet of material | |
| Sinclair et al. | Effect of surface finish on the fatigue strength of titanium alloys RC 130B and Ti 140A | |
| Weibel | The Correlation of Spring-Wire Bending and Torsion Fatigue Tests | |
| CN111411209A (zh) | 基于微粒子钢丝切丸的精细喷丸强化技术 | |
| CN112485118A (zh) | 一种估算高强钢疲劳失效临界夹杂物尺寸的方法 | |
| Swain | Microcracking associated with the scratching of brittle solids | |
| Dusil | Studies of Faults in Used Valves, a Case Studies | |
| Wang et al. | Characterization of contact damage of Syalon in contact with Waspaloy | |
| Chai et al. | Flapper valve steels with high performance | |
| RU2006105269A (ru) | Способ определения граничных условий и критериев формообразования металлических деталей |