(57)【要約】【課題】片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の寸法を効果的に推定する。【解決手段】片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部１２と、取得された共晶セルサイズが大きくなるほど片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部１３とを備えた。【選択図】図１
2019189921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部と、
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部と、を備える
ことを特徴とする推定装置。
【請求項２】
推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定する疲労限度推定部をさらに備える
請求項１に記載の推定装置。
【請求項３】
片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得するステップと、
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定するステップと、を有する
ことを特徴とする推定方法。
【請求項４】
推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定するステップをさらに有する
請求項３に記載の推定方法。
【請求項５】
コンピュータを
片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部、
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部、として機能させる
ことを特徴とする推定プログラム。
【請求項６】
前記コンピュータを
推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定する疲労限度推定部、としてさらに機能させる
請求項５に記載の推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、推定装置、推定方法及び、推定プログラムに関し、特に、鋳鉄の黒鉛寸法の推定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳鉄は、エンジン等の自動車部品や産業機械等の材料として広く用いられている。鋳鉄には、大きく分けて片状黒鉛鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄とがある。これら片状黒鉛鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄の組織、機械的性質は、鋳造時における各部の冷却速度を鋳造解析により求めることで予測することが可能である（例えば、特許文献１，２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１２６７３号公報
【特許文献２】特開２０１３−０８２００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、片状黒鉛鋳鉄鋳物（以下、単に片状黒鉛鋳鉄とも称する）においては、炭素の結晶である黒鉛結晶が片状になっており、その黒鉛結晶の寸法（大きさ）が片状黒鉛鋳鉄の疲労限度特性に大きく影響すると考えられている。上述の鋳造解析によれば、片状黒鉛鋳鉄の組織や機械的性質を予測することはできるが、黒鉛寸法を把握することはできず、結果として疲労限度も推定することができないといった課題がある。
【０００５】
本開示の技術は、上記課題に鑑みてなされたものであり、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の寸法を効果的に推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の推定装置は、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部と、
取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本開示の推定装置は、推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定する疲労限度推定部をさらに備えることが好ましい。
【０００８】
本開示の推定方法は、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得するステップと、取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定するステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本開示の推定方法は、推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定するステップをさらに有することが好ましい。
【００１０】
本開示の推定プログラムは、コンピュータを、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズを取得する取得部、取得された前記共晶セルサイズが大きくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の寸法を大きく推定する黒鉛寸法推定部、として機能させることを特徴とする。
【００１１】
また、本開示の推定プログラムは、前記コンピュータを、推定された前記黒鉛の寸法が小さくなるほど前記片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を高く推定する疲労限度推定部、としてさらに機能させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の技術によれば、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の寸法を効果的に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る推定装置を示す模式的な機能ブロック図である。
【図２】本実施形態に係る黒鉛寸法マップの一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る疲労限度マップの一例を示す模式図である。
【図４】片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大寸法を説明する概念図である。
【図５】本実施形態に係る推定処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る推定装置、推定方法及び、推定プログラムについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る推定装置１０を示す模式的な機能ブロック図である。
【００１６】
推定装置１０は、コンピュータ等の情報処理装置であって、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ、補助記憶装置等を備え、推定プログラムを実行する。また、推定装置１０は、推定プログラムの実行によって共晶セルサイズ算出部１１、取得部１２、黒鉛寸法推定部１３、疲労限度推定部１４及び、記憶部１５を備える装置として機能する。推定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば、光磁気ディスク、ＵＳＢ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、推定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００１７】
入力部３０は、例えば、推定装置１０に接続されたキーボードであって、推定装置１０に種々の情報や指示等を入力する。表示部４０は、例えば、推定装置１０に接続されたディスプレイであって、推定装置１０による出力結果や入力部３０から推定装置１０への入力内容等を表示する。
【００１８】
共晶セルサイズ算出部１１は、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルのサイズ（以下、共晶セルサイズＳ）を算出する。一般的に、片状黒鉛鋳鉄の共晶セルサイズＳは、溶湯の核物質量や凝固時間、冷却速度等、片状黒鉛鋳鉄鋳物の鋳造条件によって決まる。共晶セルサイズ算出部１１は、これら鋳造条件等を入力値として含むモデル式やマップ等に基づいて共晶セルサイズＳを算出する。これら鋳造条件等の各数値は、操作者によって入力部３０から入力すればよい。なお、図示例において、共晶セルサイズ算出部１１は、推定装置１０の一部の機能要素として示されているが、推定装置１０とは別体のハードウェアに設けることもできる。
【００１９】
取得部１２は、共晶セルサイズ算出部１１によって算出された共晶セルサイズＳを取得して黒鉛寸法推定部１３及び記憶部１５に出力する。記憶部１５は、取得部１２から入力される共晶セルサイズＳを記憶する。また、記憶部１５には、後述する黒鉛寸法マップＭ１（図２参照）及び、疲労限度マップＭ２（図３参照）が記憶されている。
【００２０】
黒鉛寸法推定部１３は、取得部１２から入力される共晶セルサイズＳ及び黒鉛寸法マップＭ１（図２参照）に基づいて、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛の最大黒鉛寸法Ｄ（例えば、図４に示す片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶１００の最大径）を推定する。
【００２１】
具体的には、黒鉛寸法マップＭ１には、予め異なる鋳造条件で作成した複数個の片状黒鉛鋳鉄の供試体を顕微鏡（例えば、光学顕微鏡や電子顕微鏡等）で計測することにより取得した共晶セルサイズＳと最大黒鉛寸法Ｄとの関係が規定されている。黒鉛寸法マップＭ１において、共晶セルサイズＳが大きくなるほど最大黒鉛寸法Ｄは大きくなるように、言い換えれば、計測値の各プロットの線形近似曲線Ｌ１は上方に凸となる曲線状に設定されている。黒鉛寸法推定部１３は、黒鉛寸法マップＭ１を取得部１２から入力される共晶セルサイズＳに基づいて参照することにより最大黒鉛寸法Ｄを推定する。黒鉛寸法推定部１３によって推定された最大黒鉛寸法Ｄは、疲労限度推定部１４及び記憶部１５に出力される。なお、最大黒鉛寸法Ｄの推定に用いる共晶セルサイズＳは、共晶セルサイズ算出部１１から取得部１２に入力される値を直接的に用いることなく、記憶部１５に記憶された値を用いてもよく、或は、操作者によって入力部３０から取得部１２に入力される入力値を用いてもよい。また、黒鉛寸法マップＭ１は、必ずしもグラフ化する必要はなく、数値データとして記憶してもよい。
【００２２】
疲労限度推定部１４は、黒鉛寸法推定部１３により推定算出される最大黒鉛寸法Ｄ及び疲労限度マップＭ２（図３参照）に基づいて、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を推定する。
【００２３】
具体的には、疲労限度マップＭ２には、予め試験機（例えば、回転曲げ疲労試験機や引張圧縮疲労試験機等）を用いて取得した片状黒鉛鋳鉄の最大黒鉛寸法Ｄと疲労限度（例えば、供試体に振幅一定の繰り返し応力を加え、所定回数負荷を繰り返しても疲労破壊に至らない応力値）との関係が規定されている。疲労限度マップＭ２において、最大黒鉛寸法Ｄが小さくなるほど疲労限度は高くなるように、言い換えれば、計測値の各プロットの線形近似曲線Ｌ２は下方に凸となる曲線状に設定されている。疲労限度推定部１４は、疲労限度マップＭ２を黒鉛寸法推定部１３により推定される最大黒鉛寸法Ｄに基づいて参照することにより疲労限度を推定する。疲労限度推定部１４によって推定された疲労限度は、記憶部１５及び表示部４０に出力される。なお、疲労限度マップＭ２は、必ずしもグラフ化する必要はなく、数値データとして記憶してもよい。
【００２４】
次に、図５に基づいて、本実施形態に係る推定処理のフローを説明する。
【００２５】
ステップＳ１００では、共晶セルサイズ算出部１１により算出された共晶セルサイズＳを取得する。次いで、ステップＳ１１０では、取得した共晶セルサイズＳに基づいて黒鉛寸法マップＭ１を参照することにより、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Ｄを推定する。最後に、ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で推定算出した最大黒鉛寸法Ｄに基づいて疲労限度マップＭ２を参照することにより、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を推定する。
【００２６】
以上詳述した本実施形態によれば、予め実験等により共晶セルサイズＳと片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Ｄとの関係を黒鉛寸法マップＭ１に定めておき、この黒鉛寸法マップＭ１を片状黒鉛鋳鉄鋳物の鋳造条件等から求めた共晶セルサイズＳに基づいて参照することで、片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Ｄを推定するように構成されている。これにより、従来の鋳造解析では測定が困難であった片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大寸法を容易且つ効果的に把握することが可能になる。
【００２７】
また、予め実験等により片状黒鉛鋳鉄の黒鉛結晶の最大黒鉛寸法Ｄと疲労限度との関係を疲労限度マップＭ２に定めておき、この疲労限度マップＭ２を推定される最大黒鉛寸法Ｄに基づいて参照することで、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度が容易且つ効果的に推定できるように構成されている。これにより、異なる応力振幅毎に破断までの繰り返し数を求める疲労破壊試験等、手間が掛かる長時間の試験等を行うことなく、片状黒鉛鋳鉄の疲労限度を短時間且つ極めて容易に把握することが可能になる。また、片状黒鉛鋳鉄が、例えばエンジン等の自動車部品や産業機械等の材料として用いられる場合には、それらの寿命を的確に把握することができる。
【００２８】
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００２９】
例えば、上記実施形態において、共晶セルサイズ算出部１１、黒鉛寸法推定部１３、疲労限度推定部１４等の各機能要素は、一体のハードウェアである推定装置１０に含まれるものとして説明したが、これらの何れか一部を別体のハードウェアに設けて構成してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  推定装置
１１  共晶セルサイズ算出部
１２  取得部
１３  黒鉛寸法推定部
１４  疲労限度推定部
１５  記憶部
【図１】
2019189921.tif 000003
【図２】
2019189921.tif 000004
【図３】
2019189921.tif 000005
【図４】
2019189921.tif 000006
【図５】
2019189921.tif 000007