January 2022

No.70

JFEテクノリサーチ株式会社

EVI（Early Vendor Involvement）評価技術 特集号
マルチマテリアル

機械試験

成形性評価

車両解体試験

アーク溶接

紫外線照射試験
抵抗スポット溶接

サイクル腐食試験

ねじり試験

EVI 評価技術特集号

電動車の車体開発のための材料評価技術

Material Evaluation Technique for Development of Electric Vehicle Structure
100年に一度のパラダイムシフトが生じている自動車分野でもカーボンニュー部材強度を上げなければなりません。 しています。
電池の保護については、衝突での電池

当社は、自動車車体のあるべき姿をトラル化が推進され、化石燃料燃焼かの変形による発火や内部薬品流出を抑追求するお客様のニーズに合わせて、らの脱却を目指した新たな自動車開発えるため、電池周りの部材を変形させあらゆる材料の評価をしながら、自動が加速しています。
電動車（EV）では、モーター化による駆動機器搭載スペースの小型化及び床ないようにします。つまり、今まで以上車のあるべき姿をお客様と一緒に目指に高強度部材を使うことで自動車をよりして行きます。

強固な構造にする必要があります。

下の大型電池スペース新設があり、構さらに、運転時の操作性向上や電池造変化が起きつつあります。駆動機器

充電1回当りの走行距離延長のために、小型化による自動車前方の省空間化で、従来から課題となっている自動車重量乗員保護のための衝突時の部材変形可軽量化は、今まで以上に進めて行く事能量が少なくなります。部材強度に変になります。そのため、自動車の車体

船川 義正

形量を乗じた衝突エネルギー吸収量はには高強度鋼板、アルミ合金、樹脂なと、

y-funakawa@jfe-tec.co.jp

省空間化で少なくなるため、その分、多彩な素材が適材適所に使われようと▶お問い合せ先
営業本部 プロジェクト営業部

EVI 評価技術特集号

Formability Evaluation Technology for High-Strength Steel Sheets for Automobiles

自動車用高強度鋼板の成形性評価技術

配を同定するなど多種多様です。

表1

引張と圧縮が複合した変形における降伏応力の変化を調べるバウシンガー▶なぜいまこれが？

（引張・圧縮）試験結果の例を図1に示しま

自動車用鋼板などのプレス成形においす。一般的な丸棒だけでなく、座屈を抑て、近年はCAEシミュレーションを活用し制する特殊な治具を使って薄板材料でたMBD（Model Based Development モデ

もバウシンガー試験を実施しています。

ルベース開発）が一般的になっています。

種々の応力状態に対応する応力3軸度

CAEシミュレーションの実施に当たっ依存変形試験の例を図2に示します。引張ては材料の基礎データ（パラメータ）の入試験片の形状を変えることにより平面ひ力が必須であるが、各種の材料試験にずみやせん断などの状態を再現し、DICてパラメータの採取が必要でありニー （Digital Image Correlation 画像相関法）により試験片のひずみ分布を計測します。
ズが高まっています。
▶これがポイント！

CAEシミュレーショ
ンに入力する材料パラ

験における応力―ひずみ曲線（S-S曲線） メータの取得についてご検討の際にはお気や曲げ限界だけではなく、表1に示すような各種評価パラメータが存在します。
等二軸張り出しから一軸引張までの種々のひずみ様式におけるネッキング限界を評価するFLD（Forming Limit Diagram）試験や、伸びフランジ性を評価する穴広げ試験において穴径を変化させてひずみ勾
EVI 評価技術特集号

自動車部品を対象とした
リバースエンジニアリング技術〜自動車部品を電子データ化する〜▶なぜいまこれが？

試験方法
引張試験
SSカーブ
CAEデータ作成（Tableデータ）
CAEデータ作成（SWIFTパラメータ）
張出し試験
FLD
（ISO方式）
ネッキング限界評価
曲げ試験
曲げ外割れ
限界
限界評価
曲げ試験
曲げ内割れ
限界
限界評価
バウシンガー（引張・圧縮）
試験
Y-Uパラメータ
CAEパラメータ同定
各種打抜および穴広げ試験
伸びフランジ限界線
ひずみ勾配同定
２軸引張試験YLD（降伏関数）
パラメータ
CAEパラメータ同定
各種引張・成形試験
応力３軸度依存
変形限界
CAE評価用限界線同定
摩擦係数
摺動試験
（低速～高速）軽にご相談ください。
▶お問い合せ先

公称応力（MPa）

材料のパラメータには単純な引張試

各種材料評価パラメータ

評価パラメータ

西日本ソリューション本部
福山材料評価センター

角田 浩之

hi-tsunoda@jfe-tec.co.jp

公称ひずみ（%）

図1 バウシンガー試験結果例

図2 応力3軸依存変形試験例

Reverse Engineering Technology for Automotive Parts
シルのような大きな部品から、補強材に至製品との誤差が大きくなることが懸念さるまで、約50点の部品から構成されていれます。当社では製品とCADデータの誤ます。図2が側面骨格部品をパーツ単位差を極力無くしREする技術を開発しまに解体したときの図となります。まず、解した。図3に示すように、実製品のSTLと体された全骨格部品の形状測定を行い、 CADサーフェスの乖離が0.5mm以内に収リバースエンジニアリング（以下RE）

3角形の集合体で表現するSTLデータ（3次は幅広い産業において無くてはならな元形状データの標準的なフォーマット）とい技術です。一般的な工業製品は、設して出力します。

めることが出来ました。
また、CAEにより衝突解析を実施し製品の評価を行うこともできます（図4）。

計図面や簡易な仕様は公開されている

次にSTLデータとして出力されたデー製品の一部から、数量のまとまったものの、詳細な動作原理まで公表されタを、自由曲面形状の作成や編集がしプロダクト製品までの対応が可能ですていることは多くありません。また、古やすいサーフェスに変換を行います。 ので、REの必要性を感じたらお気軽にい製品の場合、設計図や仕様等の所在部品単位でサーフェスデータに変換し、 お声がけください。

が不明で、十分な情報を得ることが出最終的にはCADデータとして、自動車来ないことも多くあります。

側面の骨格部品に組み上げます。
自動車部品を解体すると、部品組付け能向上やデザインのアップグレードを時の残留応力により跳ね返りが生じ、実計測プロセスソリューション本部 CAEセンター

川西 昭

a-kawanishi@jfe-tec.co.jp

図る上で、REは欠くこ

0.50とのできない技術と考

0.25
0.00

えられます。

-0.25▶これがポイント！

-0.50

図3 実部品のSTLと作成サーフェスの乖離

当社で実施した自動車側面の骨格部品のRE衝突物

自動車側面の骨格部品です。Bピラーやサイド

図1 REの対象となる自動車側面の骨格部品
図2 側面骨格部品をパーツ単位に解体

2

大Mises応力

衝突によりBピラーが変形した様子

事例を紹介いたします。
図1は、REの対象となる実部品との乖離（mm）

製品の性能を知り、製品としての性▶お問い合せ先小図4 現物品に対して衝突解析（CAE）を実施した例

EVI 評価技術特集号

Evaluation and Analysis of Multi-Materials Used for the Body and Parts of Electric Vehicles

電動車の車体、部品に使用されるマルチマテリアルの評価・解析

電動車で使用される各種部品の構造調

当社では、これまでエンジン車を中心① 鋼、アルミ合金、繊維強化樹脂などに様々な車体解体サービスをご提供して材料調査（成分、強度特性等）に加えて、 ▶お問い合せ先の評価・解析② 上記材料を複合化して使用する場
合の接合部（接着や溶接等）の評価・解析
高耐熱絶縁材料等の機能性材料の▶なぜいまこれが？

評価・解析④ バッテリーパック（図 1）、モーター（図 2）ル」を受け、自動車の電動化へのシフトやギアボックスハウジング、ドアトが加速しています。電動車の航続距離をリム（図 3）などの内装、外装、ボ延長するためには、電池やモーターの小ンネット部、ラゲッジ部などに使用型・高出力化、並びに車体自体の軽量化される高分子材料の評価・解析が検討されています。自動車の骨格やボまた、電動化により変化してきた車体ディにはハイテン鋼やアルミ合金が、内・構造、部品構造および構成材料等につ外装部品等には高分子材料が適用され、いて細部にわたる情報をご希望の際は、高性能化や軽量化が進展しています。

お気軽にご相談下さい。

▶これがポイント！
当社では、車体の骨格調査やボディのEVI 評価技術特集号

足回り部材のガスシールド
アーク溶接技術

図1 バッテリーパック（ハイブリッド車）③ 電池材料、磁性材料、導電材料、ビスになります。
政府宣言「2050年カーボンニュートラ

h-ogata@jfe-tec.co.jp

解析サービス（下記）をご提供いたします。の車体軽量化、衝突安全性向上のためのボディ剛性アップ等に及ぼす骨格やボ

尾形 浩行

査、金属および高分子材料の特性評価・きました。具体的には、燃費向上のため

ディ形状、材質調査などの評価・解析サー

機能材料ソリューション本部 マルチマテリアル評価センター

図2 電動車駆動モーター

電池、モーターの解体、特性評価サー

図3 ドアトリム（内装材）

ビスも行っております。是非、ご相談下さい。

Welding Technologies for Automotive Chassisの経験が重要です。当社では、この経験に加えて最先端の計測技術である溶接▶お問い合せ先
構造材料ソリューション本部 接合評価センター

片岡 時彦

現象の高速度ビデオ観察・温度解析技術▶なぜいまこれが？
自動 車シャシーの溶 接 部に対 する

to-kataoka@jfe-tec.co.jp（図2）、さらに最新のデジタル化技術を取り入れることで、再現性の高い溶接継溶接金属

ニーズは高度化・多様化してきており、 手作製を可能としています。正確な試験
強度向上に加えて高い疲労強度特性、 体の作製は試験評価の効率を高め、得ら融雪剤塗布による腐食環境悪化に耐え重ね側スラグ

れた計測データはCAEへの展開を容易に酸化る耐食性が求められています。さらに、 することが可能になります。
加えて、当社では、溶接関連技術のほCO2低減、溶接施工のクリーン化（低ヒューム・低スパッタ化）に向けた技術開

かに、静的強度評価試験、疲労強度評価発も重要視されています。当社では、こ試験、各種環境を模擬した耐食性試験、れまでのマグ/ミグ溶接に加えて最新の実構造体での載荷試験等も可能で、これデジタルパルス電源を導入することで、 らの試験に対しても高い解析技術を保有より高度なアーク溶接継手の特性評価 しています。したがって、アーク溶接継を可能としました。

手の試作と強度評価とともに、疲労強度▶これがポイント！

評価・耐食性評価・実当社では、鋼溶接と継手評価の豊富構造物での載荷試験な経験を生かし、一般鋼から高張力鋼板等のトータルソリューの溶接評価（図1）、さらには高強度鋼用ションのご提案が可

溶接ワイヤ評価まで、組織解析から各種能です。溶接部強度強度試験に対応できます。鋼に加えて、 に課題がある、部材アルミ合金、チタン合金、ニッケル合金、 強度試験方法で迷わ銅合金にも対応可能です。

1.6mm

溶接金属

1.6mm

図1 高張力鋼板の重ね隅肉溶接

溶接ワイヤ
溶融池

れている等の課題をまた、アーク溶接は自動化が進んだ現お持ちであれば、お代においても、施工の最適化には熟練者気軽にご相談下さい。

3鋼板

図3 アーク現象の高速度ビデオ観察と温度解析

1mm

EVI 評価技術特集号

環境耐久性・腐食調査▶なぜいまこれが？

Environmental Durability Testing and Corrosion Survey
試験（各種複合サイクル試験、酸性溶液をラボ促進試験から暴露試験、環境評価、使った複合サイクル試験、ACTEなどの規試験後の各種評価（機械的特性、腐食解格試験やご要望の環境をカスタマイズし析等の調査）、腐食原因調査までの幅広た腐食試験）の様々なご要望にお応えしま

いニーズにお応えできるものと考えてお境まで温度、濡れ、日射、投射物、塩す。最近ではUV試験と温湿度、温度サイります。耐久性評価につきましては是非類などの様々な環境に晒され、軽量化クル試験の組み合わせ試験、振動試験のお気軽にご相談下さい。

自動車部材は、屋外環境から車内環やその動力変更などから新規かつ多様組み合わせ試験など複数の因子を試す試な材料が使われております。これらが験もあり、これらにも対応いたしております。

長期に亘り安全に使用できるためにはまた沖縄から北海道までの全国に暴露様々な環境因子による環境耐久性試験可能な試験地（一部協力会社含む）を有し、▶お問い合せ先
機能材料ソリューション本部 環境耐久性・腐食解析センター

村瀬 正次

m-murase@jfe-tec.co.jp

が必要になります。その因子は多様に材料の暴露環境評価も可能渡るため、多くの試験（耐塩害性、耐候な事からラボでの促進試験性、耐熱性等）が必要になります。との比較など一貫した評価・

温度

高温、低温、温度サイクル試験 プログラム恒温槽、冷熱サイクル▶これがポイント！

調査が可能です。さらに、

湿度湿度、温湿度サイクル試験

塩・濡れ

複合サイクル試験（酸性含む） 複合サイクル腐食試験機等

紫外線

UV 照射試験（サイクル試験）

当社では、環境耐久性試験に求めら

表1
環境因子

実際の車体に各種環境評れる因子である、塩、紫外線、温度、濡れ、 価センサーや腐食センサー、環境因子と対応試験

耐久性試験

試験機
プログラム恒温恒湿槽

飛来物（石） グラベロ（チッピング）試験

グラベロ試験機

微量ガス

ガス腐食試験

ガス腐食試験機

振動振動試験

恒温恒湿槽付振動試験機

暴露試験

北海道、沖縄、千葉等

実車（腐食）環境評価

ACM センサー、腐食センサー

飛び石等を評価できる各種試験機を保暴露試験材等を取りつけ自有しており、部材に対して複数の評価

動車走行中の各部位におけが可能です（表1）。

る腐食速度・腐食環境評価（腐食）

遅れ破壊、ACTE、排気凝縮水

また腐食に特化した評価においても異も当社にて承っております。

その他

種材料継手や新規材料などの耐食性評価

このように材料・部材の洗車試験、耐薬品性等の評価
評価試験後の性能調査・解析

新技術・新商品紹介

サンシャイン、キセノン、メタルハライド、紫外線蛍光管

全般

Test for Determination of Forming Limit Diagram (FLD) According to ISO 12004-2

ISO規格による成形限界線図（FLD）取得試験▶なぜいまこれが？

関法（DIC：Digital Image Correlation）を採界ひずみを精度良く得られる方法とされ用することで、破断に至るまでのひずみています3）。当社ではお客様のニーズに量を高精度で取得できます。

応じ、両法での試験体制を確立しました。

図1に本規格で規定されている二つのプレス加工シミュレーションの高精

自動車用鋼板の高強度化に伴い、冷間試験方法1）の概略を示します。これまで度化や新規な鋼板の材料評価のために、プレス成形の難度が高まっています。成形

当社では、世界的に最も広く実施されて限界線図（FLD：Forming Limit Diagram） いる中島法（図1a）のみを実施してきまし

成形限界試験の実施をお考えの際にはお気軽にご相談ください。

は材料の変形様式（ひずみ比）と限界のひたが、この度、Marciniak（マルシニアッ▶お問い合せ先ずみ量を図示したもので、成形シミュレーク）法での試験を開始いたしました。

西日本ソリューション本部 福山材料評価センター

ション結果と比較して、割れ発生の可能髙橋 悠Marciniak法は、中島法と比較して、摩yu-takahashi@jfe-tec.co.jp

擦の影響がないことに加えて、近年、成形シミュレーションの重要性試験過程におけるひずみ経路が増し、成形限界線図をより高い精度でが直線的となることが特徴で取得することが求められています。しかす。図2に、中島法とMarciniakし、この試験には最近まで標準化された法で取得した980MPa級冷延鋼試験方法がなく、また、取得した成形限板の成形限界線図を示します。

界線図と実際のプレス成形結果との対応

中島法は、原理上ひずみ経路も不十分であるという課題もありました。

が曲線的になるため成形限界▶これがポイント！

線がズレることが知られていま

当社では、成形限界試験の国際規格す2）。Marciniak法ではこうしたであるISO 12004-2に従った試験を実施

問題はなく、特に重要とされるしており、ひずみ測定方法として画像相

成形限界線の最小点付近の限上ダイス試験片潤滑層試験片
駆動板

下ダイス

球頭パンチ

上ダイス

下ダイス

円筒パンチ

（a）中島法（b）Marciniak法

図1 成形限界試験方法
一軸変形最大主ひずみ性の評価に用いられます。

平面ひずみ変形

等二軸変形

中島法Marciniak法
材料：SPC980

最小主ひずみ図2 各試験方法による同一材料の成形限界線図

注釈： 1）ISO 12004-2:2021
2）J. Min et.al. International Journalof Mechanical Sciences. 2016, vol.117, p.115-134.
3）C.Butcher et.al. Journal of Materials Processing Tech. 2021, vol.287. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116887.

◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください

発行人／蛭田 敏樹
JFE-TEC News 〈 2 0 2 2 〉 発行所／JFEテクノリサーチ株式会社
営業企画部

No.70

2022年1月発行〒100-0004 東京都千代田区大手町2－7－1（7F）
0120-643-777

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