材料・製品の不具合調査

より良い製品のための調査追究

材料の不具合（劣化、破損、変形等）、故障、破損破壊の原因特定でお困りではないでしょうか。
工業製品や構造物の構成部品等は繰り返し応力や、衝撃荷重の負荷により破壊に至る場合があります。
オオスミでは、破損物等に対して調査内容をご提案したうえで、破壊の破断面、素材の物性等のあらゆる角度から詳細に調査解析し、破損原因を追究いたします。
類似の不具合を出さないことを目的に、お客様の声を丁寧に聴き、改善案を提出いたします。

破壊とは？（物が壊れる現象について）

破壊とは、材料の持つ許容応力を超えることで壊れる現象をさします。
また、瀬戸物やガラスなどの様に一気に割れる『衝撃破壊』、腐食などの環境的要因による『静的・環境破壊』、素材の許容応力以下の応力を絶えず受け続けて破壊される『疲労破壊』　に分類され、全体の約80%を『疲労破壊』が占めています。
しかし、疲労破壊の引き金（起点）となる水素脆化、表層での粒界すべり破壊等が主原因となります。
オオスミでは、真の原因となるその起点に注目して調査を行い、対策案を提示します。

観察例（鉄鋼材料・鋳鉄・非鉄金属・プラスチック材料）

鉄鋼材料

破面SEM観察例

疲労破壊破面
延性破壊破面
粒界・擬へき開破面

断面ミクロ組織観察例

フェライト金属組織
フェライト・パーライト金属組織
マルテンサイト金属組織

腐食進行による破壊例

応力腐食割れ(SCC/Stress Corrosion Cracking)破壊断面図(SUS304)

プラスチック材料

破面SEM観察例

Al鋳物凝固欠陥
樹脂材フィプリル破壊破面
ゴム材凝固欠陥破面

断面ミクロ組織観察例

球状黒鉛鋳鉄組織
6000系 Al材(Al-Mg-Si)組織
Alダイカスト組織

塗膜層の断面観察例

問題解決の流れ

STEP01

お問い合わせ

対象品の材質や不具合が発生したときの状況、対象品の使用状況及び対象品の大きさと数量をご連絡ください。

STEP02

お打合せ・調査方法のご提案・見積もり

調査目的や対象品の材質・形状・大きさ等に合わせた調査方法をご提案いたします。また、必要に応じて事前打ち合わせなどを行います。その内容に基づき、お見積もりを作成いたします。

DMS

SEM

マイクロビッカース硬さ試験機

機器性能紹介
DMS：デジタルマイクロスコープ　20～2,500倍まで撮影可能
SEM：走査電子顕微鏡　25倍～1,000,000倍まで撮影可能

STEP03

調査・解析

下記例の流れに沿って、調査・解析を実施します。

STEP04

結果のご報告

調査・解析で得られた結果をまとめた報告書を作成し、破損に至った原因と改善への解決口をご提案いたします。

対象業種例

建設業、製造業、運輸業、医療業、自動車整備業、機械等修理業、学術研究、専門・技術サービス業、その他サービス業など

事例‧実績

不具合調査　60件（2024年1月現在）

調査事例

ボルト・ねじ折損原因調査　ばね、歯車破損調査
ニップル　シャフト折損
各種配管（孔食原因調査、漏れ、割れ）
製品の外観品質調査　製品の数値解析
各種樹脂製品の破断原因調査（ケミカルアタック、応力割れ、劣化等）
各型製品、ケーブル、タンク、塗装剥離など
ゴムチューブ破損調査

原付ミラーの破損調査事例～破損の原因は？

FLOW01

原付ミラーが破損。原因は？

FLOW02

破面全形
断面全形

FLOW03

A：疲労破面
(ストライエーション)

B：延性破面

C：延性破面

FLOW04

D：金属ミクロ組織
(腐食痕)

E：金属ミクロ組織
(フェライト・パーライト組織)

F：金属ミクロ組織
(SEM像)

FLOW05

ビッカース硬さ試験機による硬さ測定結果

FLOW06

雨風の影響で塗装やメッキ層が剥がれ落ち、素材近傍まで腐食進展した。
また、走行時の繰返し応力を受け疲労破壊に至ったことが判明した。

金属組織ではフェライト・パーライト組織であり、硬さは平均約240HVと一般的な炭素鋼と思われるが、介在物が多い鋼材であったため、破壊の助長要因のひとつとしても考えられる。

技術資料

弊社技術者にて作成しました技術資料を公開いたします。

■：Osumi Technical Report (001)

タイトル：塗膜剥離の原因調査　Investigation of the cause of paint peeling
執筆者　：Osumi Corporation. Namie Suzuki

■：Osumi Technical Report (002)
タイトル：プラスチック製容器蓋の破損原因調査　Investigation of the cause of paint peeling
執筆者　：Osumi Corporation. Namie Suzuki

■：Osumi Technical Report (003)
タイトル：ステンレス製品の折損原因調査　Breakage of the cause of stainless-steel product
執筆者　：Osumi Corporation. Takashi Ueta

技術者紹介

山本健二　執行役員（製品・材料試験事業統括）

大手鉄鋼メーカーにおいて30年以上にわたり、鉄鋼製品の材料開発や材料解析に携わり、『国家技術開発プロジェクト』に首座として参画した経験もある鉄鋼材料の専門家。現在は、㈱オオスミにて、鉄鋼、鋳鉄、非鉄金属、プラスチック、複合材料等の不具合の調査解析、機械的物性試験などにより、多くの不具合原因を究明している。

Q＆A

部品等が壊れた場合、先ず最初に何を確認すればいいでしょうか？: 部品にどのような素材が使用されているかを確認致します（ミルシートでの確認等）。
例：SS400、S45C、SUS304、6000系Al、鋳鉄、Al・Cu鋳物等々の素材名を確認下さい。

部品等が壊れた場合、どのような調査を行うのでしょうか？: 下記の①～⑤の順に調査を行います。
①部品の使用環境を確認します。（部品が使われた機械の運転状況、使用環境等々）
②破壊破面の形態から破壊の起点、破壊モードを調査します。
③破壊部の断面観察から、素材の異常有無を調査します。
④素材の物性（硬度、引張強度等）を調査します。
⑤素材の化学的成分（各元素の濃度）を調査します。（JIS規格との照合）

部品はどれくらいの大きさまで調査対象になりますか？ また切断も行って頂けますか？: 決まった制限は設けておりませんが、小さいものは試料により観察できない場合もございます。
また、特に大きい試料は運搬や切断などもございますので、事前にご相談させて頂ければと思います。

使用環境を確認することで、どのようなことが解るのでしょうか？: 運転状況、破壊に至るまでの経過時間から、破損部にかかった負荷量が想定されます。
また回転軸では軸の偏芯（ベアリング異常）が想定されます。
使用環境（沿岸地区、化学工場、道路近傍等々）の判明で破壊の原因となる腐食について想定されます。

破壊の破面調査では、どのようなことが解るのでしょうか？

破面の特徴を確認することで破壊に至るモードが判明します。
破面の特徴には以下のパターンがあります。

疲労破壊破面
繰返し受ける応力（一定サイクル、不定期サイクル）負荷により破壊した場合は、ストライエーションと呼ばれる縞状の紋様が確認されます。
延性破壊破面
常に引張応力（クリープ応力）を受け、この応力が素材の許容応力を超え破壊に至る場合は、ディンプルと呼ばれるゴルフボール表面のような紋様が確認されます。
脆性破壊破面
衝撃的過大荷重を受けて破壊に至った場合は、素材の粒界を起点にへき開的に割れるパターンと粒界に破壊が伝播し割れるケースがあります。
また脆性破壊の中で、水素が起因して破壊に至る擬へき開破壊破面とに区別されます（下図参照）。

疲労性破壊破面
(ストライエーション)
延性破壊破面
(ディンブル)
脆性破壊破面
(へき開)
脆性破壊破面
(粒界・擬へき開)

断面でのミクロ組織観察では、どのようなことが解るのでしょうか？

断面を観察することで異常組織・結晶粒の異常有無、表面硬化処理の正常適用の確認を行い、材料の健全性を確認できます。（下図、代表的断面ﾐｸﾛ組織参照）
組織現出には、試料を樹脂に埋込し、断面部を研磨し組織を現出させます。（エッチング）

フェライト
フェライト＋バーライト
球状黒鉛鋳鉄
Al材(6000系)

素材の物性試験はどのような方法ですか？: 素材の物性試験には、引張試験、曲げ試験等の静的試験と、疲労試験があります。
試験はJISに準拠した試験片を用い行いますが、部品からでは試験片の採取は困難なことから、断面からマイクロビッカースで素材の硬さを測定し、その硬さから引張強度を換算する方法が一般的です。

素材の化学分析の目的は何でしょうか。またどのような分析方法でしょうか？: 化学分析の目的は、部品の設計仕様に合致した素材（JIS準拠）が用いられていたかの検証です。
もし仕様と違った素材が使用されていた場合、破壊の要因になることも考えられます。
分析方法は、鉄鋼材料であれば蛍光X線、ICP分析法等で行い、樹脂系ではFT-IR等を使用します。

報告書はどのような形式でしょうか？: 報告書は、調査目的から調査結果はもちろん、結果から推定される原因とその追究および対策案等も含めた形式で作成し、ご報告させていただきます。

調査完了後の技術者からの説明は可能でしょうか？: 調査完了、報告書完成後は、お伺いまたは来社いただき調査の詳細をご説明させて頂きます。またZoom等によるWebでの説明も対応可能です。

調査の納期と費用はどれくらいでしょうか？: 一般的な破損調査日数(例えば、ボルトの破壊、ギアの破損等々)は、成約試料拝受後約10営業日を予定しています。
なお大型試料に関しては、現地踏査や調査部位採取の切断が必要な場合もあるため、別途ご相談のうえ進めさせていただきます。
費用に関しては、試験試料及び試験内容で異なりますので、お見積もりしてご連絡いたします。