APRIL 2008

JFEテクノリサーチ株式会社

レーザー光

2500
温1000度800

MX1500（℃） 1000

600
400

500

200

050MN

(4.5kW,5mm/s）weld71

FEM
実測

2000

1454

1/2model kmm=2No.1525.0◆◆

13141516時

1718間（秒）192021

図2 温度変化解析結果と実測結果の比較

図1 レーザー溶接中の温度分布解析結果

3070

MX
1454

800

マクロ組織

温度分布

図3 マクロ組織観察結果と温度分布解析結果の比較

レーザー溶接の伝熱シミュレーション
いろいろな現象に対して実験による観察、時の等温度線図を示しています。
レーザー

温度分布解析結果を比較したものです。

調査、研究に加えて最近では、数値シミュが動いているために高温部の等温線が解析結果800〜1454℃の温度領域（緑レーションが盛んに利用されるようになって移動方向に長い楕円形状となっています。

色部）が実測したミクロ組織の熱影響部きました。

図2は、解析から得られた加熱冷却曲線に比較的合致しています。

レーザー溶接の伝熱解析事例と測定結果（当社で開発した測定可能溶接部の温度履歴を知ることで溶接構造物の製作の手段として溶接は、欠温度範囲500〜2000℃の光ファイバー温部の強度特性を推定に活用できます。さくことの出来ない重要な技術です。深い度計で測定；JFE-TEC News,No.7, April

らに、温度履歴データを基に応力変形解

溶け込みと小さな熱影響部の特徴を持2006）との比較を示したものです。測定結析をすれば、残留応力や変形解析およびつレーザー溶接に関して、伝熱シミュレーショ果と比較的よく一致した解析結果が得ら溶接割れ評価などが可能になります。当ンを行った事例を紹介します。解析にはれています。溶融凝固時の大きな変態潜社でも主に有限要素法解析による各種の代表的な有限要素法解析ソフトANSYS

熱のため1500℃付近で冷却速度が一時数値シミュレーションの受託解析を行ってを使用しています。

小さくなるのがわかります。

います。

図1は、鋼板を突き合わせ溶接していて、ちょうど中央位置までレーザーが移動した

数値解析結果の活用
図3は、溶接部のミクロ組織観察結果と吉原 直武
n-yoshihara@jfe-tec.co.jp

お問合せ先：計測システム事業部

Electronic Materialを行って品質の経時変化の有無を評価

電子材料（2）〜電子部品の故障解析・信頼性試験（2）〜原田 匡教

分析・評価事業部

図2の元素マッピングによると、ボイド付することがあります。

近でSn、Pb、Biが共存している様子が観信頼性試験の事例られました。これらの3元共晶合金の融点

m-harada@jfe-tec.co.jp

Pbフリーはんだと部品の端子めっきとのは100℃以下なので、温度サイクル試験の前号で電子部品の故障解析について組合せを温度サイクル試験で評価した事

高温側125℃保持時に、この3元共晶合紹介しました。今回は信頼性試験につい例を紹介します。Sn-8％/Zn-3％/BiのPb金が溶融してボイドが発生したものと推測て紹介します。

フリーはんだを使用し、端子めっきにSnめっしました。

信頼性試験

きとSn-Pbめっきの2種類を用いています。

当社ではこのような信頼性試験および信頼性試験では、電子部品が使用環

図1に示すように、Snめっきとの組合わ前号で示した故障解析により、電子部品、境で受けると推定される電気的、機械的、せでは、クラックが発生しているだけであ実装品、電子材料の評価・調査ニーズに熱的ストレスを加速、または限界ストレスとるのに対し、Sn-Pbめっきでは多数のクラッお応えします。

して印加します。さらに、はんだ接合部のクおよびボイドが発生していて、接合強強度測定、接合部の表面・断面観察など度低下から断線に至る懸念があります。
Sn

Sn-Pbめっき

Snめっき

BiPb

ボイド
ボイドとクラック
ボイド

クラック

200μm
図1 はんだ接合部のSEM断面観察結果

図2 ボイド周辺の元素マッピング結果

Characterization of Organic Material

有機材料の不具合解析事例（2） から未使用品との比較により破損原因を

写真1に劣化したゴムの破面を示します。

解析します。ゴムの劣化では、軟化あるい

この例では硬度の上昇、架橋密度の増

豆塚 廣章

は硬化のいずれかが起こっていることが加などが見られました。この劣化の原因

h-mametsuka@jfe-tec.co.jp

多く、硬度の測定により判断します。ついで、としては酸化劣化による硬化進行、脆化、ゴム種を熱分解赤外線吸収分光法によりその結果、屈曲亀裂発生に至ったと考えゴム製品はパッキンやロール等として産決定し、有機溶剤による抽出や熱重量分られます。その他にも、ゴムパッキンやOリ業分野や日常生活に広く使用されています。

析法により、ゴム成分、添加剤量等を求め

ングなどの破損の際、無数の筋状の模様（ミゴム製品の不具合原因には、大きく（1）材ます。さらにゴム性能に大きく影響する架クロクラック）が見られるオゾン劣化（写真2）料の強度や性能不足等の製品・部品原橋程度を架橋密度により判断します。
これや、水道水の殺菌に使用される次亜塩

材料の問題（2）成形加工条件などの成らの結果と使用環境等とを総合的に勘案

素酸により、水道パッキンゴムが脆くなっ形加工の問題（3）光、オゾン、熱、油、陰イ

して劣化原因・破損原因を解析します。てゴム表面からゴムが微粉となって脱落オン、金属イオン等の使用環境下での材ゴムの劣化事例

する黒粉現象が見られる例などがあります。

〜ゴム製品の劣化事例〜
分析・評価事業部

ゴム製品の不具合原因

料劣化問題があります。ゴム製品の劣化

NBRゴムの酸化劣化事例を示します。

はプラスチック成形品の劣化と比べて、材料が劣化して不具合となる事例が多く見受けられます。

亀裂断面脆化

不具合原因の解明手法
ゴム製品の場合、その性質上プラスチックの破壊のようにその原因を特定するような痕跡が残ることは少なく、破面の

写真1 NBRゴムの亀裂発生事例

形態分析よりはむしろ材料面

2

写真2 NBRゴムのオゾン劣化事例

Environment and Energy

環境・エネルギー（2）〜地球温暖化ガス（CO2）削減に向けて〜

効果を検証して次の計画に反映することキャラバン隊」として海外にも活動の場をを繰り返すことで進められています。

広げ、省エネ調査・測定等を実施し設備

豊

当社では、「省エネキャラバン隊」の呼y-suzukawa@jfe-tec.co.jp

称で認知されつつある「省エネ診断」を環境技術事業部

鈴川

省エネルギーの必要性改造や操業改善について具体的提案を行っています。
省エネルギー活動に終りはありません。

実施し、2007年度には、国内で約30事業所・本年1月1日、京都議定書第一約束期

当社では、この活動を通じて企業の収益工場の診断を行いました。

間が始まりました。我が国は、本年4月以ある工場の診断事例では、加熱炉の降2012年までの5年間の温室効果ガス燃料使用量の増加原因が、炉体放散熱（GHG)排出量平均値を、1990年度排出と冷却水損失の増加に量に比べ6％削減することが義務付けらよることを指摘し、断熱材れています。
しかし、2005年度のGHG排補修により6％の燃料原出量は1990年度に比べすでに7.8％増加

単位改善が可能で、年していて、6％削減は困難な状況にあります。

間3千万円のコスト削減

GHGの排出増加は、運輸、業務、家庭部効果が期待できることが門での増加によるところが大きいが、工場分かりました。など産業部門からの排出は全体の40％と我が国では、省エネル大きく、まだまだ工場の省エネルギー推進

ギー技術を中国やインドの必要性が大きいと言えます。

等、GHGの排出量が多工場の省エネルギー

い開発途上国に普及さ工場の省エネルギーは、例えば表に示せる取り組みを進めていすチェック項目を、計画的に診断・改善し、ます。当社でも「 省エネ改善、さらには地球温暖化対策に貢献できることを願っています。

表 工場の省エネルギー対策チェック項目例
1

一般管理事項2

空調・冷凍設備

3

ポンプ・ファン
コンプレッサ4

ボイラ・工業炉
蒸気系統
熱交換器
廃熱・廃水、等

5

受変電設備
電動機、照明電気加熱設備エネルギー管理体制
計測・記録の実施状況
機器の保守管理運転管理省エネルギー対策
ポンプ・ファンの運転管理
コンプレッサー系統の運転管理
炉の燃焼管理炉の運転、効率管理
炉の断熱・保温および放熱防止
炉の排ガス温度管理、廃熱回収
蒸気の運転管理
受変電設備管理
電動機容量・運転管理
照明設備の運用管理

Tensile Test at a Wide Range of Strain Rate

高速変形試験（3）〜高速引張り試験機〜
材料技術事業部

橋口 耕一

機と呼ばれています。の間に試験片を取り付け、片側の応力棒

ホプキンソンバー試験機

端部に衝撃（圧縮または引張）を加え、そ第2の方法は、試験片の変形が進行しの衝撃弾性波で試験片を変形させる方

hashiguchi@jfe-tec.co.jpている間に弾性波が戻ってこない程度に前回、高速変形試験では弾性波の往ロードセルを長くする方法で、ホプキンソン導入された衝撃弾性波は応力棒（入復伝播によって応力振動が起こってしまうバー試験機と呼ばれています。例えば破力棒）の中を伝わり、試験片を通過してさことを説明しました。このような応力振動を断までの歪量が0.5の材料を歪速度1000/s

らに右の応力棒（出力棒）の中を伝わってなくして滑らかな応力−歪曲線を得るためで引張る場合の変形時間は0.5msで、このいきます。衝撃弾性波は応力棒の右端部の方策には、大別して2つの方法があり、間に伝播速度5000m/sの弾性波は、2.5mで反射しますが、歪ゲージから応力棒端それぞれの方法を用いた高速変形試験の距離を移動します。この長さが弾性波部までの距離を長く取り、反射波の影響を機があります。の往復の距離になりますからロードセル長受けずに歪ゲージによる荷重計測ができ

検力ブロック式試験機さが半分の1.25m以上であれば反射波るようになっています。また、入力棒と出力の影響を受けずに歪ゲージによる荷重計棒の両方に貼り付けた歪ゲージの出力か測が可能となります。

ら試験材の応力と歪を求めることができま

第1の方法はロードセル内に発生した弾性波の反射を抑制する方法です。歪ゲー式となっています。

ジ部通過後の弾性波を大きなブロックにホプキンソンバー試験機には圧縮用、す。つまりホプキンソン試験法では他の試誘導し、その中で乱反射させ、歪ゲージに引張り用があり、いずれも基本構成は同じ

験法で必要とされる変位計は不要で、図戻ってくる弾性波を極力小さくします。こで図に示すように長い棒（歪ゲージを貼りに示す非常にシンプルな構成から成ることの方式の試験機は検力ブロック式試験ロードセルとし、通常は応力棒と呼ぶ）2本が特徴といえます。

歪ゲージ
衝撃負荷端

入力棒

試験片
図 ホプキンソンバー試験機の基本構成

3出力棒

Recent Movement in Regard to Patent

特許に係わる最近の動向（2） る場合が多いからです。非侵害と判断さ〜特許・実用新案の権利侵害訴訟判決の動向〜
知的財産事業部

小松 正文

komatsu002@jfe-steel.co.jp
特許権、実用新案権の権利侵害に関する東京・大阪地方裁判所、知的財産高審理を行い、判決を出します。毎年20数れた案件（権利者敗訴）の約半分は権件の判決が出ていますが、これらのうち、0利無効と判断されています。無効理由は〜3件は逆転判決となります。逆転判決で進歩性なし（例えば、最適材料の単なるは、権利者が敗訴する場合が多く、原因置換、最適化、組合せ等）が大半です。

は権利無効です。

知的財産高等裁判所の判決

従って、無効理由のない権利を確保す

地方裁判所の判決に不服の者は知的ることが大切といえます。

等裁判所の判決動向を紹介します。

財産高等裁判所へ控訴できます。控訴

また、権利の有効性の判断基準は特許

東京・大阪地方裁判所の判決

件数は判決の30〜50％程度と推定されま庁と裁判所間で完全には一致していません。

す。高等裁判所でも地方裁判所と同様の両者の判断基準の統一が望まれます。

権利者が権利行使を行う場合、通常は当事者同士で話合いを行い、決着が■権利者敗訴（権利無効）つかない場合には、東京または大阪地方裁判所へ提訴されます。特許、実用新案

100に関する提訴件数は毎年概ね150件程

90度です。裁判では、侵害の有無、権利の80有効性、損害賠償の算定、差止めの可否等を審理します。審理の結果、判決が出るのは約35％であり、残りは和解、取下げ等で決着します。

■権利者敗訴（権利無効以外）■権利者勝訴

判決61件

判決39件

判決49件

2005年

2006年

2007年

2005年

2006年

2007年

70
60

割
合 50（%）4030

図に最近3年間の判決の結果を示しま20す。毎年、40〜60程度の判決が出ています。

10

権利者の勝訴率は15〜30％程度であり、0意外に低いことが分かります。権利者が図 東京・大阪地方裁判所の判決動向

勝てない理由は、権利が無効と判断されお問い 合わせ 先【営業本部】【環境技術事業部】【計測システム事業部】

東kankyoeigyobu@jfe-tec.co.jp
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JFE-TEC News〈 2 0 0 8 〉 発行人／緒方順一
発行所／JFEテクノリサーチ㈱ 技術情報事業部
No.15
2008年4月発行〒103-0027 東京都中央区日本橋2−１−10（ 柳屋ビル）
Tel: 03 - 3510 - 3425

4

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