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構造部品の疲労寿命予測とは?課題と対策・製品を解説

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耐久性における構造部品の疲労寿命予測とは?

自動車の構造部品は、走行中の様々な負荷(振動、衝撃、温度変化など)により、時間とともに微細な損傷が蓄積し、最終的に破壊に至る「疲労」という現象を起こします。疲労寿命予測とは、これらの構造部品がいつ頃、どのような状態になると疲労破壊を起こすかを、事前に科学的な手法を用いて推定することです。これにより、部品の設計段階での耐久性向上、適切な交換時期の設定、そして車両全体の安全性と信頼性の確保を目指します。

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『クラッチ試験機』の製作事例をご紹介いたします。

「制動式・駆動式のクラッチテスター」のほか、「遠心クラッチテスター」、
「高トルククラッチテスター」など豊富な製作実績がございます。

機械、電装部など、装置全体の製作を伴う場合や電装部のみを製作する場合、
装置内システム構築のみの場合など、お客様に応じて製品を提供しております。

【製作製品(一部)】
■クラッチテスター(制動式・駆動式)
■遠心クラッチテスター
■高トルククラッチテスター
■クラッチテスター用LANシステム

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【試験機製作事例】クラッチ試験機

株式会社伊藤熱処理は、東北でも数少ない総合熱処理工場として、東北6県
から関東、中部地区まで約500社もの取引先を有しています。

耐磨耗性や耐疲労性に優れ、衝撃や振動に強いため、自動車のミッション
シャフトやクランクシャフトに欠かせない処理である、鋼材の表面を硬く、
内面を柔らかく仕上げる「浸炭焼入」を最も得意としております。

自動車、オートバイ、建設業など幅広い分野の熱処理加工を行っており、
自動車部品の量産品から金型、治工具の多種少量品まで様々な分野に対応
することができることも、当社の強みです。
熱処理加工のことならぜひ当社へお任せ下さい。

【事業内容】
■金属製品の熱処理加工(自動車部品・産業機械部品・電気機器・ミシン・
 編み機・油圧機械・建設機械・農業機械・事務機器など、様々な分野の
 金属部品の熱処理)
■金属製品の表面処理加工(黒染め、ショットブラスト)

※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

株式会社伊藤熱処理 事業紹介

当社では『速度計試験器-F2型』を取扱っております。

当製品は、車種及び車輪径等の試験条件を設定し、試験器で速度を設定すると、
その速度に応じた疑似パルスを発生させます。試験は、CCSにある車種及び
車輪径を設定し、CCSと速度計を組み合わせます。

変速機と同等の疑似パルスを発生する発信器を備え、水晶発振子より制御される
デジタル基準速度計と組合せ、気動車を走行させることなく容易にかつ高精度に
試験することができます。

【特長】
■キハ189、キハ187、キハ121、キハ126、キヤ141等に対応
■変速機と同等の疑似パルスを発生する発信器を備えている
■デジタル基準速度計と組合せ、気動車を走行させることなく容易にかつ
 高精度に試験することが可能

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

速度計試験器-F2型

IMV株式会社は、電池試験および大型振動試験の最新技術・設備を採用した「高度試験センター」を開設しました。
山梨県上野原市に新たに開設しました「高度試験センター」は、東京都心から中央自動車道で45分、東名高速厚木IC、関越自動車道鶴ヶ島JCTからも圏央道で45分という便利なロケーションにあり、関東圏のみならず広域のお客様からのご要望にお応えできます。
また、現在の東京テストラボからも車で約15分の距離にあり、両テストラボの連携でさらに対応力をアップいたします。

【特長】
○最先端の設備とセキュリティを完備した最新テストラボ
○最先端の環境試験
○万全のセキュリティ
○試験所認定

詳しくはお問い合わせ、またはカタログをダウンロードしてください。

高度試験センター『東京テストラボ 上野原サイト』

当製品は、ゴム弾性マウントの動的剛性用に開発されたテストリグです。

3,000Hzまでのゴム弾性マウント動的テストを可能とし、研究室等の
屋外でのテストを高速で信頼の高い結果を得る事ができます。

また、ドイツm+p International社のVibControl計測システムと
振動制御ソフトウエアーと組み合わせて、高速で効率的な試験を
可能としました。

【特長】
■ゴム弾性マウントの動的剛性周波数:50Hz to 3,000Hz(Max)
■プリロード(Preload):5,000N(Option:8kN)
■クローズループ加振制御:最大加速度 10g(98m/sec2)

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせください。

HFe3テストリグ

「スタータ」は、エンジンを始動させるため、燃料の着火に必要な
最小の回転数(クランキングスピード)をエンジンに与えます。

小型・軽量化で車両搭載性、燃費を向上させ、アイドリングストップに
対応した耐久性向上を実現します。

また、トラック・バス用、建機・舶用など、用途に合わせた多彩な
ラインアップをご用意しております。

【特長】
■耐久性
・アイドリングストップに対応した耐久性向上を実現
■小型・軽量化
・車両搭載性の向上、燃費の向上
■用途に合わせた多彩なラインアップ

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【電装品】スタータ

当社は、熱間鍛造金型の製造を行っております。

図面をもとにCAD/CAMを用いて加工し、製品の仕上げ・検査までを
行っており、号口品だけでなく試作品も短納期でご対応できます。

鉄製品の鍛造金型を得意としておりますが、アルミニウム製品の金型も
数多く製作しています。

【主な製作部品】
■熱間鍛造・金型製作
■試作品製作
■その他、金型部品等多数製作

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

熱間鍛造金型 製造サービス

『WPC処理』は、微粒子を圧縮性の気体に混合して金属表面へ
高速衝突させることで金属表面の改質を行う技術です。

改質された表面は、高硬度化されるとともに形状が微小ディンプルに
変化するので、摩擦摩耗特性が向上。

また、微粒子を高速度で衝突させることにより、表面が微細化し、
圧縮残留応力が付与され、強靭化します。

【特長】
■フリクション低減
■摩耗防止
■油膜保持効果
■疲労強度アップ

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

WPC処理

自動車用材料としての実績があります。
Super-Dolceは自動車用途として長年にわたり流動がございます。
伸線・熱処理・その他の処理によって様々な要求に対応しています。
また、幅広い線径で流動しているので、迅速な試作対応にも応じれます。

SuperDolce(スーパードルチェ)

○輸送関連物、機械類、建造物等に使用するねじのゆるみを多方向から把握で
 きる試験機。
○ねじの締付状態(軸力)の変化を記録・表示できる。
○DIN規格に準拠して製造されているので、試験結果について信頼性の高い
 データが得られる。
〇デモ機にて受託試験も行っております。(M8、M10、M12限定)

ユンカー式ねじゆるみ試験機

当社は、従来のFCD450はもちろん、FCD1200に至るまで幅広いグレードで
後工程まで一貫対応します。

また鋳造ノウハウを生かし、様々な分野のニーズに応えられるよう、
新技術H-FCDを開発。様々なメリットで貴社の悩みを解決します。

アズキャスト(鋳放し)FCD、熱処理、表面処理など気軽に
お問い合わせください。

【H-FCDのメリット】
■鋳放し状態でFCD800の強度を満足(コストメリット)
■複雑な形状を一発で成形(コストメリット)
■鍛造と比較して複雑な構造の成形が可能(高強度・軽量化)
■極小の穴あけ加工等が可能(優れた加工性)
■焼準処理により、更なる高強度化が可能(高強度)

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

鋳放し(アズキャスト) FCD 熱処理

当社は、従来のFCD450はもちろん、FCD1200に至るまで幅広いグレードで
後工程まで一貫対応します。

また鋳造ノウハウを生かし、様々な分野のニーズに応えられるよう、
新技術H-FCDを開発。様々なメリットで貴社の悩みを解決します。

鋳造品に限らず、加工や熱処理、表面処理など何でもお気軽に
お問い合わせください。

【H-FCDのメリット】
■鋳放し状態でFCD800の強度を満足(コストメリット)
■複雑な形状を一発で成形(コストメリット)
■鍛造と比較して複雑な構造の成形が可能(高強度・軽量化)
■極小の穴あけ加工等が可能(優れた加工性)
■焼準処理により、更なる高強度化が可能(高強度)

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

鋳造 試作 量産 加工 熱処理(焼準、焼入、焼鈍、ADI、窒化)

<応力発光とは?>
応力発光技術の核は、応力発光粒子(セラミックスで、代表的材料はSrAl2O4:Eu2+、発光色は緑)です。
この応力発光材料を含む塗料、もしくはシートをセンサーとして「力の情報」 を知りたい対象箇所に塗布、もしくは貼り付け。
そして、荷重を印加した際に得られる応力発光をカメラなどで撮影し、
その発光によってどこに力が加わり、どの程度ひずみが発生したのかが見えます。これが"応力発光"です。

<応力発光の活用事例>※産総研提供
■対象:車両
■開発例:応力発光を教師データとするシミュレーションの高度化

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お問い合わせ下さい。

【応力発光技術-活用事例】衝突等の自動車シミュレーションの高度化

当社は金属材料を中心として、材料試験片・超音波探傷用試験片・試作部品等の製作を行っています。
鉄鋼(超耐熱鋼を含む)・非鉄金属だけでなく、セラミックやプラスチックも含む全工業材料について、
破壊及び非破壊試験用のテストピースを、最高級の加工品質と短納期で製作致します。

【対応品目】
■材料試験片
■超音波感度標準試験片
■自動車用特殊試作部品
■医療機器用特殊試作部品
■タービン用特殊部品 など

※詳しくはPDFをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

自動車、重電関連でも実績多数!『試験片製作』

Sinco Tec社は、自動車・鉄道・風力発電・航空業界向け部品・
材料試験機メーカです。

「SincoTec Test Systems」は、自動車・鉄道・風力・医療分野といった
様々な産業部門へ対し、共振・油圧サーボ・電動サーボ・圧縮サーボ
といった標準試験機と、カスタム試験機を開発・販売。

共振試験機「POWER SWING」シリーズに加えて、広範囲の異なる
カスタマイズされた試験機と同様に、異なる駆動システムの荷重
フレームを提供します。

【事業内容】
■共振・油圧サーボ・電動サーボ・圧縮サーボといった標準試験機と、
 カスタム試験機を開発・販売

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

Sinco Tec会社紹介

従来はガス軟窒化を使用し、10,000ショットにてクラックによる欠損を
起こし廃棄となっており、要因としては熱疲労によるヒートチェックの
発生と鍛造時のたわみによる金属疲労が考えられました。

ニューカナック処理後、16,000ショットにて同じくクラックが発生し欠損、
廃棄となりましたが、ヒートチェックは抑制。

更新型は金型寿命のクラック発生までの操業を避け、8,000ショットで
再処理(残留応力の除去、圧縮応力の付加)を繰り返すことにより長寿命化が
可能となりました。

【従来の悩み】
■クラックの発生
■ヒートチェックの発生
■金属疲労

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【事例】アルミ鋳造2輪ピストン金型の繰り返し処理による寿命向上

西武電機株式会社が取り扱う『エンジン始動試験装置』をご紹介します。

当製品を使用する事により、自動車用エンジンの始動試験をエンジン専用
コンピュータを用いずに、各種センサ入力データに基づき、点火制御、
燃料噴射制御、高圧燃料ポンプ制御、電子スロットルバルブ制御などを行い
エンジン単体での始動試験を行うことが可能となります。

ガソリンエンジンをはじめ、ディーゼルエンジンやハイブリットエンジンに
対応しております。

【特長】
■エンジン単体での始動試験を行うことが可能
■対応気筒数:最大12気筒まで対応
■各種高圧燃料ポンプ制御:エンジンに付属する各種燃料系のポンプ制御
■入力信号系:クランク角度検出センサ、水温センサ、吸気温センサなど
■出力信号系:イグニッション制御、インジェクタ制御、各燃料ポンプ制御など

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

エンジン始動試験装置

弊社では板バネ、コイルバネ、皿バネ、ウェーブスプリング、
薄板バネ、精密プレスなどの各種金属プレス製品に対応できます。
また、インサート成形製品やかしめプレス製品、熱接着プレス製品なども行っております。

【製作事例紹介】
2021年コロナによるロックダウンの影響でお客様が依頼している
海外の⼯場でが⽣産停⽌になってしまい困られていました。
そこで、弊社には様々な自動車用バネ製品の加工実績が多数ある為、
お客様より急遽、⾃動⾞⽤バネ製品の⽣産依頼がありました。

緊急対応分約30万個を⽣産でしたが、他の量産品も抱えながらも
しっかりとご要望に応え希望生産数を納品させて頂きました。

今回は約30万個の部品を納めることにより、
日本の自動車メーカーの部品供給を代替えで届けることで
自動車メーカーのラインを止めることなく、
日本の自動車産業に貢献することができました。

その為、緊急事態の短納期依頼に迅速に対応し、
品質も一切落とさずにお客様より『特別貢献賞』を頂きました。

※詳しくはPDFをダウンロード頂くかお問合せ下さい。

自動車部品のコイルバネの製作事例紹介!

私たちは高周波焼入専業メーカーとして永年培われた技術力を活かし、他に真似することができない小物から中物品、シンプルな物から複雑な形状の部分焼入を実施しております。
自動車、二輪車、フォークリフト等の重要部品の量産体制を整えています。
一般熱処理等の処理手配など、お客様の御要望に合わせ、「お客様第一」を信念とした生産体制を整えています。

部品加工 高周波加工

当社は、熱処理 焼準 焼入 焼鈍 オーステンパ(ADI)窒化などの
熱処理全般に対応します。

自社、協力工場にて精密加工も対応可能。3Dプリンターの導入により、
早くて安く且つ小ロットで受注できる試作体制も実現しました。

鋳鉄でお困りの方は是非お気軽にお問い合わせください。

【特長】
■実績分野:自動車部品、産業機械部品、鉄道用部品、エクステリア部品等
■加工
 ・自社、協力工場にて精密加工も対応可能
 ・熱処理全般対応
■表面処理:鍍金、電着塗装、粉体塗装etc

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

ダクタイル鋳鉄 加工 熱処理

海外のアフターマーケット向けに開発した、高速精密伝動がスムーズで
高耐久性の自動車用タイミングチェーンです。

スタンダートタイプからスタンダートの強化型、小型・軽量で超寿命の
タイミングチェーンまで揃えております。

【特長】
■高速精密伝動がスムーズ
■高耐久性

※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

自動車用タイミングチェーン 

SincoTec社製電動・油圧サーボ式疲労試験機の実績例をご紹介いたします。

2個のロータリー駆動が可能な「2軸ステアリングコラム試験機」をはじめ、
フレキシブルな調整ができる「コンポジットリーフスプリング用3軸試験機」や
「4点回転曲げ試験機」「スタビライザー試験機/ ばね試験機」など、
多数の実績がございます。

下記PDF資料ではその他にも、豊富な製品ご紹介していますので、
ぜひご覧ください。

【実績例(一部)】
■2軸試験機
■3軸試験機
■4点回転曲げ試験機
■多軸油圧試験機

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【実績例】疲労試験機(電動・油圧サーボ式)

『NAOMi-CT』は、様々な形状・素材の物体を、切らずに様々な角度から3Dで断面観察する非破壊検査装置です。

今回は断面撮影した際のサンプル画像と動画を公開致します。

【対象物】
エンジン部品/アルミ・金属

【NAOMi-CT特徴】
1、撮影スピード約16秒/表示45秒(※280万円CTの場合)
2、X線作業主任者資格不要
3、事務机で使えるコンパクトさ(X線室不要)

【その他活用事例】
アルミ・エンジン部品・アルミダイカスト・モニターケーブルなどの工業用部品、冷凍食品や果物といった食べ物、パウダー用コンパクトやアイライナーなどの化粧品、100円均一商品の検品など
※撮影に不向きな材質もございます。お問い合わせください。

他にもサンプル撮影受付中
宅配でも全国29事業所・店舗の解体研究所でも承ります

※詳しくはお気軽にお問い合わせください。

【CTサンプル画像】エンジン部品のCT撮影例※動画付き

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耐久性における構造部品の疲労寿命予測

耐久性における構造部品の疲労寿命予測とは?

自動車の構造部品は、走行中の様々な負荷(振動、衝撃、温度変化など)により、時間とともに微細な損傷が蓄積し、最終的に破壊に至る「疲労」という現象を起こします。疲労寿命予測とは、これらの構造部品がいつ頃、どのような状態になると疲労破壊を起こすかを、事前に科学的な手法を用いて推定することです。これにより、部品の設計段階での耐久性向上、適切な交換時期の設定、そして車両全体の安全性と信頼性の確保を目指します。

課題

複雑な負荷条件の再現性不足

実際の走行環境下では、予測困難な多様な負荷が複合的に作用するため、試験やシミュレーションでその全てを正確に再現することが難しい。

材料特性のばらつきと経年変化

製造時の材料特性のばらつきや、使用に伴う材料の劣化(酸化、腐食など)が疲労寿命に影響を与えるが、その影響度合いを正確に評価することが困難。

高精度な予測モデルの構築難易度

部品形状、材料、負荷条件など多くの要因が絡み合うため、高い精度で疲労寿命を予測できる汎用的なモデルを構築するには高度な専門知識と計算リソースが必要。

実車での検証コストと時間

開発段階で実車を用いた長期耐久試験を行うには、多大なコストと時間がかかるため、迅速な開発サイクルとの両立が難しい。

​対策

高度なシミュレーション技術の活用

有限要素法(FEM)などの高度な解析ソフトウェアを用い、複雑な応力分布やひずみ挙動を詳細に解析し、疲労損傷の蓄積をシミュレーションする。

材料データベースと劣化モデルの統合

様々な材料の疲労特性データに加え、環境要因(温度、湿度、腐食性物質など)による材料劣化を考慮したモデルを構築し、予測精度を高める。

機械学習・AIによる予測モデルの最適化

過去の試験データや実走行データを機械学習・AIに学習させ、複雑な関係性を自動的に抽出し、高精度かつ効率的な疲労寿命予測モデルを構築する。

センサーデータとリアルタイムモニタリング

車両に搭載されたセンサーから走行中の負荷や部品の状態をリアルタイムで収集し、そのデータに基づいて疲労度を推定・管理する。

​対策に役立つ製品例

構造解析ソフトウェア

部品にかかる応力やひずみを詳細に計算し、疲労損傷の発生箇所や度合いを可視化することで、設計段階での問題点特定と改善に貢献する。

材料特性評価サービス

様々な環境下での材料の疲労特性や劣化挙動を実験的に評価し、信頼性の高いデータを提供することで、予測モデルの精度向上を支援する。

データ駆動型予測システム

収集した走行データや試験データを統合・解析し、機械学習を用いて高精度な疲労寿命予測を行うための統合的なシステムを提供する。

組み込み型センサーシステム

車両の重要構造部品に組み込み、リアルタイムで負荷やひずみを計測し、そのデータを基に疲労度を監視・管理するソリューションを提供する。

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