JPS62247236A - 機械部品の疲労・余寿命評価法 - Google Patents

機械部品の疲労・余寿命評価法

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JPS62247236A
JPS62247236A JP61090025A JP9002586A JPS62247236A JP S62247236 A JPS62247236 A JP S62247236A JP 61090025 A JP61090025 A JP 61090025A JP 9002586 A JP9002586 A JP 9002586A JP S62247236 A JPS62247236 A JP S62247236A
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徹 後藤
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分骨〕 本発明は機械部品の余寿命評価に適用される方法に関す
る。
〔従来の技術〕
(1)従来、機械部品の保守管理法では探傷検査が行わ
れており、寿命かそうでないかの判断しか出来なかった
(2)割わが発生する時点以前の検査で、その結果から
いつ頃割れが発生するかを推定する方法として、86割
れ発生前に生じる材1変化を検知する方法、及びす、ミ
クロな割f1’+m察する方法の2方法が考えらhるが
、いずhも硝度が悲〈実用的なものとして成功し7た例
はほとんどない。
に3)材質変化を検知する方法の代表的なものに、X線
回折法を用いてその回折X線のプロファイルの変化に注
目する方法がある。
次に本力法を第7図に基ついて概略説明する:第7図は
一般的なX線回折強度曲線の模式線図であり、同図に記
載されでいる半価幅は回折X線のプロファイルの帰高さ
における山中を示す。
半価幅をH5使用前のそれをHo  とすると、例えば
第8図に示すように、供試材表面の半価重比H/Hoは
疲労損傷比N/Nf (N :応力繰返し数、Nf:l
i!ll!断慄返し数)と良い対応を示す。従って半価
重比から疲労損傷度を求めることができる。
し発明が解決しようとする問題め〕 ’(11nil述のような探傷検査による場合は、精度
が悪く実用的なものではない。
(2)回折X線のプロファイルから疲労損傷度を求める
場合は、疲労寿命の大半をしめる第■期での変化勾配の
変化が少ないので、寿防予測精度が悲い。
又、イψ用前にHOを測定しておけばよいが、実機での
測定ではHOをなんらかの方法で推定することが必要で
あり、この推定相反が予測精度を左右する。
〔問題点を解決するための手段」 X線回折法を利用する方法において、次の2点で疲労損
傷の検出精度を高めろ。
m  @I−労第■朋では、表面゛の半価幅の変化は損
傷比に対して小さい。
一般に、疲労第1期は表面で材質変化が顕著に生じる時
期であるが、第■期では表面の材質変化が比較的安定化
して、繰返さねる応力によるエネルギーはむしろ表面層
での非可逆的且つミクロ的な変形についやされて割れの
核を作ると共にそれらが増殖される。第■期は割れの発
生と伝播1尚程で、こ\では寿命の対象外である。
これら疲労の割ね発生に至る機構を考えると、従来のX
線回折法を利用した表面の半価幅測定法では、寿命予測
の精度向上は図れない。
第■期では、上述のように割れの核の発生と増殖がある
ので、七ftらを四察する方法が精度向上で期待さhる
。又、一方、材質変化は表面では比較的安定するが、同
時に材η変化はこの時期には内部方向に進行する。
従って、材ヤ、変化を生じた表面層の深さを4111定
し、それを余寿命評価のパラメータにすれば、余寿命評
価精度が向上する。
(2)初期値が、一般の検査では不明なので、負夕1さ
れた応力が小さく疲労損傷を受けていない場所での半価
幅を代用する。しかしながら、機械構造物では製造時に
即に材や的に均一でないので。
疲労検出する位置に出来るだけ近い位置において疲労損
傷を受けていない場所を見出し、その場所での半価幅を
測定して初期値とする。
〔作 用〕
微小量研磨さ名た検査面における回折X線のプロファイ
ルの変化から、第3図に示すようなデータが得らhる。
各測定位置(XIにおける表面からの深さをdとすると 半価重比H/Hoを深さdに対してプロットすると第4
図のグラフが得られる。
第4図における2直線の交点より損傷域の深さdoが決
定されるので、別途試験片によるdoと疲労損傷甘りと
のデータに基づいて、疲労損傷部りが判定さ九る(第5
図内照)。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図乃至第7図により説明する。
[11検査すべき機械部品の表面層を微小量研磨して検
査面を形成する。この検査面の形成には。
例えは特願昭60−53796に記載さねている手段(
第6回診が)を用いることができる。
(2)上記検査面におけるX線回折強度曲線の模式線図
(第7図参罷)から、第3図に示すようなデータ(半価
巾H−測定位Kx)を採取する。第3図において1部材
の弦中央に相当する位置に平坦部があられれる場合、平
坦部の半価中■を未使用材の半価中Hoとし、弦の両端
の位置に半価中線を外挿し、て疲労損傷部の半価中Hを
求める。ここで得られる)ioは最も確度の高い)(w
oである。
このデータの採取には、例えば特卸昭60−53797
に記載されている手段を用いることができる。
(3)各測定位j直は、Xで表示されるが、円形被検材
の手径R1横骨面として作成した弦の長さl、から次式
を用いて表面からの深さdに換算出来る。
そこで、H/Hoをdに対してプロットする。こねを第
4図に示す。
(4)  これらデータは2本の線より構成さねている
。即ち、dの深い位置では平坦であり、dの小さい損傷
域でのそれは平坦な線よりずれてくる。
そこで、統計的にデータを解析して画線の交点を求め、
こねより損傷域の深さd。を決定する。
(5) doと疲労損傷iDの関係は、別途試験片で求
めておく。この線図よりDを絖みとる。その例を第5図
に示す。
(6)  大きいDでは、ミクロなき裂が発生している
可能性が大きい。そこで、作成した検を而の両端近傍の
欅く表面で、その観察を行うことにより、X線による方
法で推定したDの検討を行うことが出来る。又、大きい
DではH/Ho (Hは表面での外挿による半価中)の
変化が大きい。それ故、第8図の従来の方法からもその
確認が出来る。
なお、ミクロなき裂は極く浅い表面層内にある。
それ故、使用によってスケールの付着したような実機で
のW帽士不可能であったが、本検査面の形成法では、表
面層が斜めに切断され露呈するので、lll!祭が容易
となる、 次に第1図に示すX線回折装置について説明する: (1)X線回折装置は、X線発生管1.スリット2、検
出器3から構成され、それらが検査部の形成装置(第6
1菌)と共通の可動台板4に設置される、検出器3から
の検出信号はデータ採取・コントロール部5を経てコン
ピュータ6に送らね、コンピユータ60制御信号はデー
タ採取・コントロール部5を経て可動台板4の駆動部及
び検出器3に伝えられる。
(2)  コンピュータ6により、X線回折装置がX線
回折曲線を採取後毎にステップ状に、自動送りされる。
その都度距離XとX線回折曲線の半価幅Hが求められ記
録される。
(3)  コンピュータ6により、H/Ho対d線図が
作成され、確度の高いHoが求めらねたか判断される。
不足の場合は検肴面を再研磨して、lを大きくする。
(4)H/Ho対d線図から損傷域d。が読みとられる
、 (5)  これより損傷(IDが求められる。Dが大き
い場合は、ミクロき裂観察の指示が出さhる。
(6)ミクロき裂観察の結果、ミクロき裂が認められれ
ば、早期処置するよう指示が出される。
(7)  ない場合は、早期再検査するよう指示が出さ
引る。
(8)Dが小さい場合は、l−Dより求められる値から
次に検査するべき時期が判定される。
上記(2)乃至(8)項がコンピュータ6にソフトとし
て組み込まれている。即ちコンピュータ6のフローチャ
ートは第2図のようKなる。
〔発明の効果〕
X線回折法により疲労損傷度を判定する際に、材質変化
を生じた表面層の深さを測定し、それを傘寿6δ評価の
パラメータとすることにより、余寿命評価精度が向上す
る。
また、被検出物の疲労損傷を受けていない個所で且つ疲
労検出個所に出来るだけ近接した個所における半価中を
初期値HOとすることにより余寿命評価精度が向上する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明機械部品の疲労・余寿命評価法の実施に
使用するX線回折装置の概略図、第2図は第1図のコン
ピュータのフローチャート、第3図は採取されたデータ
の説明図、第4図は第3図のデータをH/Ho (半価
重比)対d(表面からの深さ)に再整理したグラフ、第
5図はd。(損傷域の深さ)対D(疲労損CIIIff
−)のグラフ、第6図は横骨面形成装置の41−!略図
、第7図はX線回折線の半価中の説明図、第8図は被検
出個所の半価中変化より損傷度を推定する従来の検定曲
線を示す。 復代理人 弁理士  岡 本 重 文 外2名 第4図 Hwo ’ %uta7’)高℃’H。 第5図 υ 第7図 回1斤角 (a)軟らか℃\ネ大料 (b)碩ひお糾 01、O N/Nf

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)検査すべき機械部品の表面層を微小量研磨して検
    査面を形成し、前記検査面におけるX線回折強度曲線の
    半価巾のデータを求め、H/Ho(半価巾比)対d(表
    面からの深さ)のグラフより損傷域の深さd_oを求め
    、別途試験片より求められたd_o(損傷域の深さ)対
    D(疲労損傷量)のデータに基ついて疲労損傷量を判定
    することを特徴とする機械部品の疲労・余寿命評価法。
  2. (2)検査すべき機械部品の表面層を微小量研磨して検
    査面を形成し、前記検査面におけるX線回折強度曲線の
    半価巾のデータを求め、H/Ho(半価巾比)対d(表
    面からの深さ)のグラフより損傷域の深さd_oを求め
    、別途試験片より求められたd_o(損傷域の深さ)対
    D(疲労損傷量)のデータに基づく疲労損傷量、並びに
    前記検査面の両端近傍における極く表面のミクロき裂の
    観察により疲労・余寿命を判定することを特徴とする機
    械部品の疲労・余寿命評価法。
JP61090025A 1986-04-21 1986-04-21 機械部品の疲労・余寿命評価法 Expired - Lifetime JPH0621783B2 (ja)

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