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いつもお世話になります。
題記の件、最近、工場で使用しているSUS316L製のロールの軸の折れが 頻発しているため、強度計算を実施しようと考えております。強度計算の方法は分かったのですが、SUS316Lの回転曲げ疲労強度の値が分からず、検討が とまってしまっております。機械設計便覧、機械設計図表便覧、ステンレス鋼便覧等を探しましたが、残念ながら見つけられていない状況です。
①SUS316Lの回転曲げ疲労強度の値をご教授いただけないでしょうか。
②回転曲げ疲労強度をはじめ、強度検討に必要なデータを掲載している書籍をご存知であれば、ご紹介いただけないでしょうか。
| | 強度計算用で疲労強度を知りたいいう事ですが、目的は対策だと思うので、折れが多発している事から、疲労強度がわからなくても、折れるまでの回数がわかれば対策に結びつけることができるのではないでしょうか。 回数が10＾6から10＾7であればわずかな改善（段付R緩和、圧入応力緩和、ｼｮｯﾄﾋﾟｰﾆﾝｸﾞ、曲げ応力減など）で防げると思いますが、10＾4から10＾5以下で破壊しているならば、小改善では無理だと思います。 |
「延性破壊」「ぜい性破壊」「疲労破壊」「遅れ破壊」「応力腐食割れ」「焼割れ」「クリープ破壊」「転がり疲労破壊」という代表的な破壊の特徴とそのメカニズムについてのｅ-ラーニング（無料）がありますので紹介します。
御回答ありがとうございます。
私の不勉強につき下記の部分の単位が分かりません。これは使用時間のことでしょうか、それとも回数のことでしょうか。回数であれば、10＾4～10＾7回という大きな値にはならないのですが・・・。
>回数が10＾6から10＾7であればわずかな改善（段付R緩和、圧入応力緩和、
>ｼｮｯﾄﾋﾟｰﾆﾝｸﾞ、曲げ応力減など）で防げると思いますが、10＾4から10＾5
>以下で破壊しているならば、小改善では無理だと思います。
また、上記の解決策は統計法に基づくものとお見受けできますが、どのような方法なのでしょうか。書籍で結構ですのでご紹介いただければ助かります。よろしくお願いします。
m-sudoさんが回転曲げ疲労強度が23kgf/mm2と書いて下さっています。SUS304の引張強さは 52kgf/mm2くらいなのでその半分以下の応力になります。これはご存知のように52kgf/mm2の静的引張応力で破壊するということですが、疲労 破壊の場合はその応力以下でも繰返し加わることにより破壊する事です。応力を変えて試験し、応力（応力振幅）を縦、繰返し回数を横にとり、破壊した点をプ ロットし、線で結んだものをウェーラ線図あるいはSN曲線と言います。鉄などはその線が10＾6～10＾7回で水平になります。そのときの応力振幅を疲労 限といい、その応力以下では疲労破壊しないと言われています。（永久に水平かどうか判らない。10＾10回試験するのに膨大な時間がかかる。また、アルミ などには疲労限はない）よって、10000回以下の繰返し回数で破壊しているのであれば破断面をみたり、応力を解析し、疲労破壊かどうか、まず調査しては いかがでしょうか？回転曲げであれば１回転で１回です。例えば1500ｒｐｍで２４ｈｒ/日稼動すると36000回/日、200日/年で7.2*10＾6 回になります。
| | ＳＵＳ３０４を参考にして良いと思います。 手元の資料ではＳＵＳ304の回転曲げ疲労限度は平滑試験片で23kgf/mm^2 と記載されています｡日本機械学会編集金属材料疲労強度の設計資料 (昭和５９年度）などと記載されています。 しかし､この数値は平滑試験片であり、実際の適用には平均応力、応力 振幅、表面粗さ、切欠き部がある場合のそれぞれの係数処理が必要に なります。当方ではこれらの場合の詳細な強度計算が可能です(有償）。 |
御回答ありがとうございます。
SUS304の回転曲げ疲労強度の値だけでなく、書籍までご紹介いただきましてまことにありがとうございます。
SUS304の引張り強さは520N/mm2(JISハンドブック鉄鋼Ⅰ2003年度版より)、回転曲げ疲労強度23kgf/mm2、
SUS316Lの引張り強さは480N/mm2(JISハンドブック鉄鋼Ⅰ2003年度版より)、
以上のことより、
SUS316Lの回転曲げ疲労強度は23kgf/mm2より少し低いオーダーということで設計が進められそうです。本当にありがとうございました。
SUS316なら機械特性はSUS304と思っていいと思います．
疲労強度の値は分かりませんが，ザックリと計算するのであれば
引張強度が60kgf/mm2として（実際には加工度によってもっと強くなります．現物の硬度を測定して強度換算するのがベストです），疲労強度はその半分で30kgf/mm2と言う感じでいかがでしょうか．
SUS316Lの引張り強さは480N/mm2(JISハンドブック鉄鋼Ⅰ2003年度版より)ということで60kg/mm2という回答を頂いたものと存じます。但し、回転曲げ疲労強度はもう少し低い値になるのではと感じました。
いずれにいたしましても、ざっくりとした計算でのヒントが得られましたことを感謝いたします。
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