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プレス打ち抜き力から材料の引っ張り力を推定できますか？
2023/09/06 15:00
- プレス打ち抜き力からの引っ張り力推定の目安はあるのか？
- プレスで作製する円盤の疲労強度を知りたい
- プレス成形品の疲労強度を求める指標として、せん断力だけでは抜けがある
プレス打ち抜き力から材料の引っ張り力を推定できま…
2008/12/08 11:37
プレス打ち抜き力から材料の引っ張り力を推定できますか？
S12C材を使用し、周方向に長穴を配置した板厚５ｍｍの円盤をプレスで作製します。
円盤に板厚方向から応力が掛かるため疲労強度を知りたく考えます。（長穴部がスポークの様になり、この部分が疲労破壊します。）
本品はプレスで作製するため疲労強度は素材の引っ張り強度から割り出した値より強くなります。（切削穴品とプレス穴品では実機試験では10倍以上の疲労耐久性がありました（素材は何れも鍛造品））
硬度測定も実施しましたが、素材自体がS12C材を５ｍｍの板状に延ばした鍛造品であるため部分的な硬度差が大きく加工方法の影響が明確に言えません。大まかにはHv180～230（切削穴）とHv200～240（プレス穴）と若干の違いがありましたが、ところどころ逆転している部位もあります。
そこで質問ですが、
プレス時の打ち抜き力から逆算すると、プレス時のせん断力は38kg/mm^2でありました。このせん断力から引っ張り力を推定する目安はあるでしょうか？
この数値よりプレス後品の引っ張り力が推定できれば上記耐久試験結果の妥当性の証明に役立つのでは？と考えます。
宜しくお願いします。
皆さん有難う御座います。
プレス成形品の疲労強度を求める指標として、せん断力だけでは抜けがある様です。もう少し視野を広げて検討します有難う御座いました。
質問者が選んだベストアンサー
>切削穴品とプレス穴品では実機試験では10倍以上の疲労耐久性がありました
その事実だけでいいように思うのですが。
>上記耐久試験結果の妥当性の証明に
試験結果の妥当性の証明とは何を指すのでしょう？
プレスによりなぜ疲労強度が上がったのかその要因を知りたいのではなく
タイトルにあるように「プレス打ち抜き力から材料の引っ張り力を推定できますか？」ということを知りたいのですか？
あなたが本当に知りたい事を少し整理してみて下さい。
回答するほうも混乱してしまいます。
材料の疲れ強さを知りたいのですか。出来上がった製品の疲れ強さと材料の疲れ強さは必ずしも同じではありません。
>引っ張り強度の５０％が片振り振幅時の疲労強度で仮定できます
間違いではないです。
>切削穴品とプレス穴品では実機試験では10倍以上の疲労耐久性がありました
この違いはどこから来るのでしょうか？材料の疲労強度の差でしょうか？
くどいようですが、疲労強度を上げるのに引張り強度を上げることは間違いではありません。
それ以外にも、疲労強度を上げる方法があり、プレスによって疲労強度が上がる現象というのもそのうちの一つです。
つまり、表面に圧縮の残留応力を与えることです。ショットピーニングも同様の効果があります。
高周波焼き入れは疲労強度アップに効果があります。それは引張り強さを上げるのと、表面に圧縮の残留応力を与える２つの効果によるものです。
>そこで、打ち抜き強度→引っ張り強度→疲労強度と言う流れで疲労強度を求めようと考えています。
従って、引張り強さだけで疲労強度を推定するのは今回は適していないような気がします。
残留応力は一例で、他にも切削の微小なツールマークが疲労の起点になるケースもあります。
疲労試験しているのであれば、下手な計算よりもずっと信頼できると思うのですが。
＞引っ張り強さ×０．８＝せん断抵抗
一般に引張り強さの８０％がせん断強さです。
だれも否定しないはずです。
補足
2008/12/09 08:53
回答有難う御座います。
私が最終的に知りたいのは材料の疲れ強さであります。
上記試験結果は、今回設計中の部品の類似仕様であります。
（現在検討中の製品は未だ金型が無い為オール切削品しか試作できません）
今回製品の疲労強度を計算で求め、今回の設計仕様が強度上問題ないことを証明する必要があります。
その場合計算に用いる材料の疲れ強度を幾つに設定するのが重要であり。
その設定根拠をどの様に求めたか？も説明する必要があります。
（引っ張り強度の５０％が片振り振幅時の疲労強度で仮定できます）
その為、先ずは製品の硬度より引っ張り強度を推測しようと考えたのですが、本文に説明した様に製品内部でもバラツキが大きく明確に説明出来ませんでした。
そこで、打ち抜き強度→引っ張り強度→疲労強度と言う流れで疲労強度を求めようと考えています。
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その他の回答 （4件中 1～4件目)
疲労強度は実際の材料試験における統計的なデータに基づくものと考えて
います。疲労曲線(S-N曲線)は信頼性のあるデータに基づくべきです。
物質材料機構によって金属材料の多数のデータが公開されていますので，
利用をお勧めします。限界的な設計をされるのであればとくに実データに
基づくべきであると考えます。ラフな検討であれば，せん断強度＝
(0.7～0.8)×引張り強度，疲労強度＝(0.3～0.5)×引張り強度という見方
をしても良いかもしれませんが？
疲労現象は使用環境が影響する複雑な要素もあります。要求に応じてより
精細に検討が必要だと考えます。
プレス加工によるせん断部の残留応力（引張か圧縮か），亀裂の起点となるよ
うなミクロな応力集中部の有無などが，切削加工品と異なることによって疲労
強度の差が現れているのではないでしょうか。
このように考えると，せん断力→引張強度→疲労強度と推定することは無理が
多いように思います。
素人考えのため，考え違いだったら御免なさい。
理由は知りませんが、一般的なクリアランスの場合
引張強さ×0.8＝せん断抵抗と言われています。
打ち抜き力[Kgf}＝せん断抵抗[Kgf/mm^2]×周長[mm]×板厚[mm]といわれています。
上記のせん断力が圧力の単位になっていますので何を指しているか分かりませんが、これらの式から求められると思います
先にも書いたように裏ズケは分かりません。
下記のサイトを参照してみてください。
パンチ強度を設計するのに0.8係数を使用していますが、特に問題はないようです。
http://koza.misumi.jp/press/2003/12/164_1.html
補足
2008/12/09 08:16
申し訳有りません。
表現が適切では有りませんでした。
３８ｋｇ/ｍｍ^2は、打ち抜き力、周長、板厚より求めたせん断抵抗の事です。
私の持っている資料では、片振り振幅での疲労強度は引っ張り強さの５０％と言われています。
引っ張り強さ×０．８＝せん断抵抗と定義できれば
せん断抵抗から疲れ強さを推測できる事になり、問題解決です。
この
引っ張り強さ×０．８＝せん断抵抗
を裏付ける様な資料又はWebサイトはないでしょうか？
お礼
2008/12/18 13:08
有難う御座います。
少し見えた様に感じます。
残留応力と言う観点が抜けていました。確かに圧縮の繰り返し応力を受ける部位に圧縮方向の残留応力が掛かっていれば実際のストレスは小さくなる事が説明出来ます。
この方向でもう少し証明検証を行って見ようと思います。