WEKO3
アイテム
大型鋳鋼品におけるポロシティと疲労強度との相関
https://doi.org/10.15118/0002000281
https://doi.org/10.15118/00020002811790bb50-164c-4864-b054-e72bd4edd1f8
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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A536.pdf (5.6 MB)
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A536_summary.pdf (235 KB)
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| アイテムタイプ | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||||||
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| 公開日 | 2024-11-07 | |||||||||
| タイトル | ||||||||||
| タイトル | 大型鋳鋼品におけるポロシティと疲労強度との相関 | |||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 言語 | ||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_db06 | |||||||||
| 資源タイプ | doctoral thesis | |||||||||
| ID登録 | ||||||||||
| ID登録 | 10.15118/0002000281 | |||||||||
| ID登録タイプ | JaLC | |||||||||
| アクセス権 | ||||||||||
| アクセス権 | open access | |||||||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |||||||||
| 著者 |
中橋, 篤
× 中橋, 篤
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| 抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||
| 内容記述 | プレス部材，圧延機用ロールスタンドなど数 100 トンを超える鋳鋼品は大型鋳鋼品と言われる．これらは，使用環境が過酷であることから高い靭性と繰り返し荷重に長時間耐えうることができる高い疲労限度を有し，溶接性に優れ高強度であることが求められる．しかし，鋳鋼品では不可避的に鋳造欠陥（ポロシティ）や割れが発生する．本研究では，鋳鋼品における鋳造欠陥と疲労強度との相関について解明し，鋳造方案立案や疲労限度を推定することを目的とした． 鋳鋼品において凝固解析技術を駆使し，鋳造欠陥（ポロシティや割れ）を精度よく予測することは，健全な鋳物を製造するため，欠かすことができない技術である．本論文では凝固解析における各種材料物性値を検討し，連続測温により得られた冷却曲線より最適な物性値を設定することができた．また，疲労限度を顕著に低下させる凝固割れを予測する技術も必要不可欠である．本実験結果より鋳鋼における割れ発生メカニズムを解明し，割れ感受性指標と割れとの相関を得た．得られた結果から凝固解析に反映することで複雑形状品でも凝固割れを予測することが可能となった． また，極値統計法，X 線 CT 装置を活用した疲労限度予測について検討した．NiCrMo鋼に発生するポロシティが疲労限度に与える影響について√𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎を用いて調査し，疲労限度予測式を推定することができた．そして，欠陥評価に産業用 X 線 CT システム及びマイクロ X 線 CT システムを使用し，一般的な大型鋳鋼品に用いられる SCW480 鋼において鋳鋼品内部に発生する欠陥と疲労限度の関係を調査した．その結果より応力勾配を考慮した予測式を導出し，X 線 CT を用い試験材内部の欠陥面積，中立線からの距離を測定することで疲労限度予測式を導出した．また、組織が異なる各種供試材においても疲労限度予測式から算出した値は誤差 10％以内で疲労限度を予測可能であることを確認した． 大型鋳鋼品において凝固解析によるポロシティ予測と疲労限度予測式を導出したことから実機品におけるポロシティ予測と疲労限予測を実施した．凝固解析及び疲労限度予測を実施し，製品品質を評価した．凝固解析では健全度予測を満足する鋳造方案を立案し可能な限り健全な鋳鋼品を製造する．凝固割れ解析を実施し，最大応力部に割れが発生しないよう製造する．応力解析を実施することで疲労限度を予測する．以上の手法，手順により製造することが健全な鋳鋼品を製造する上で最重要であることが分かった．今後，本製造方法を適用し製造すべきである． |
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| 言語 | ja | |||||||||
| 抄録 | ||||||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||||||
| 内容記述 | Steel castings that weigh more than several hundred tons, such as press components and roll stands for rolling mills, are called large castings. Because of the harsh operating environment, these products must have high toughness, a high fatigue limit that can withstand repeated loading for a long period of time, and high strength with excellent weldability. However, cast steel products inevitably suffer from casting defects (porosity) and cracking. The purpose of this study is to elucidate the correlation between casting defects and fatigue strength of cast steel products and to estimate the casting method and fatigue limit. The accurate prediction of casting defects using solidification analysis technology is an indispensable technique for the production of sound castings. In this paper, various material properties in solidification analysis are investigated, and the optimum property values are determined from cooling curves obtained by continuous temperature measurement. It is also essential to have a technique to predict solidification cracking, which significantly reduces the fatigue limit. From the experimental results, the mechanism of cracking in cast steel was clarified, and a correlation between cracking susceptibility indices and cracking was obtained. The obtained results can be reflected in solidification analysis to predict solidification cracking even in complex-shaped products. The influence of porosity generated in NiCrMo steel on fatigue limit was investigated using extreme value statistical method and X-ray CT system, and the fatigue limit prediction equation was estimated. In addition, the relationship between the fatigue limit and the defects inside the castings of SCW480 steel, which is generally used for large castings, was investigated by using an industrial X-ray CT system and a micro X-ray CT system for defect evaluation. From the results, a prediction equation considering the stress gradient was derived, and the fatigue limit prediction equation was derived by measuring the defect area and the distance from the neutral line inside the specimen using the X-ray CT system. It was confirmed that the fatigue limit could be predicted within an error of 10% for various specimens with different microstructures. Porosity and fatigue limit prediction equations were derived for large cast steel products by solidification analysis. The product quality was evaluated by solidification analysis and fatigue limit prediction. In the solidification analysis, a casting plan that satisfies the soundness prediction is developed to produce as sound a cast steel product as possible. Solidification cracking analysis is conducted to ensure that cracking does not occur in the area of maximum stress. To predict the fatigue limit by conducting stress analysis. It was found that the above methods and procedures are the most important for producing sound cast steel products. This manufacturing method should be applied in the future. |
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| 言語 | en | |||||||||
| 学位授与機関 | ||||||||||
| 学位授与機関識別子Scheme | kakenhi | |||||||||
| 学位授与機関識別子 | 10103 | |||||||||
| 学位授与機関名 | 室蘭工業大学 | |||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 学位授与機関名 | Muroran Institute of Technology | |||||||||
| 言語 | en | |||||||||
| 学位名 | ||||||||||
| 学位名 | 博士（工学） | |||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 学位の種別 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 課程博士 | |||||||||
| 学位授与番号 | ||||||||||
| 学位授与番号 | 甲第536号 | |||||||||
| 報告番号 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 甲第536号 | |||||||||
| 学位記番号 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 博甲第536号 | |||||||||
| 研究科・専攻 | ||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||
| 値 | 工学専攻 | |||||||||
| 学位授与年月日 | ||||||||||
| 学位授与年月日 | 2024-09-24 | |||||||||
| 著者版フラグ | ||||||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||||||
| 開始ページ | ||||||||||
| 開始ページ | 1 | |||||||||
