信頼性工学的手法に基づくセラミックス部材の強度確認試験方法の開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555028
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 市川 昌弘 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (80017334)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡部 永年 株式会社東芝, 重電技術研究所, 主管 ; 松村 隆 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (00251710) ; 高松 徹 電気通信大学, 電気通信学部, 講師 (00106890)
• Keywords: セラミックス / セラミックス軸受 / 窒化硅素 / 強度確認試験 / 信頼性工学

Research Abstract

本研究は,セラミックス部材に対してばらつきを的確に考慮することのできる信頼性工学的手法に基づいた,しかも実用性のある強度確認試験方法を開発することを目的としたもので,本年度は3年継続の最終年度である.本年度の主な研究成果は次の通りである.
1.転動体に軸受鋼球,外輪に窒化硅素板の組み合わせによる転がり疲労試験を行い,はく離の発生・進展を詳細に観察した結果,窒化硅素板の転走痕上に微小なはく離が多数発生し,この微小はく離の中の一つが最終はく離(疲労寿命)にいたることを確認した.
2.1の試験における最終はく離の断面形状を測定した結果,その形状は軸受鋼において表面から発生した場合の最終はく離形状と類似していることを確認した.
3.1の試験より得られた窒化硅素板の最終はく離発生寿命の分布特性と,転動板に窒化硅素軸受球,外輪に軸受鋼板の組み合わせによる転がり疲労試験を行って求めた窒化硅素軸受球の最終はく離発生寿命の分布特性を比較した結果,いずれもほぼ2母数ワイブル分布に従い,さらに両者の分布特性はほぼ同一とみなせることを確認した.
4.窒化硅素軸受球の圧砕試験における球表面および内部のき裂発生・進展挙動を詳細に観察した結果,圧砕破壊(最終破壊)はラジアルクラックによって引き起こされることを確認した.
5・圧砕試験における窒化硅素軸受球内部のき裂発生・進展挙動を,試験球にリングクラック発生荷重と圧砕荷重の範囲で所定の荷重を負荷し,除荷後に研磨することにより調べたが,その結果,ラジアルクラックは表面から約80μm内部の位置から発生することを確認した.

Research Products

• [Publications] 市川 昌弘: "窒化硅素軸受球の転がり疲労による剥離の形態(レーザー顕微鏡による観察)" 日本機械学会第72期全国大会講演論文集(I). No.940-30. 226-228 (1994)
• [Publications] 市川 昌弘: "窒化硅素軸受球のリングクラック発生荷重の球内変動と球間変動" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集(Vol.B). No.940-37. 376-377 (1994)
• [Publications] Sung-In BAE: "Unification of Reliability and Confidence Level in Reliability-Based Design(The Case of 2-Parameter Weibull Distribution)" ISME International Journal,Series A. 38-1. 133-137 (1995)