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SUP10を材料とした輪ばねのサイクル試験をした時の温度上昇

キーワード
輪ばね
SUP10
比熱
サイクル試験
温度上昇
クロム鋼
ニッケルクロム鋼
461[J/kg ℃]

【ご相談内容】 ばね初心者

SUP10を材料とした輪ばねのサイクル試験をした時の温度上昇を計算したいのですが,SUP10の比熱はどの程度か教えていただけないでしょうか。
クロム鋼やニッケルクロム鋼の461[J/kg ℃]程度でしょうか。

また,上記の温度上昇の計算式は下記であっていますでしょうか。
1サイクル当たりの輪ばねの仕事=500Jとする。(仮定)
輪ばねの質量を5kgとする。(仮定)
比熱をcと文字でおき,1000サイクルの試験を実施する場合,
温度上昇ΔT=(500J*1000サイクル)/(c*5kg)

ご教授の程宜しくお願いいたします。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ばね初心者さま

ご投稿ありがとうございます!
なかなか難しい質問ですね・・・

まず、SUP10の比熱ですが、炭素の含有量からおおよその推定をしてみます。
比熱=0.1134+0.00455×炭素(%)

SUP10の炭素含有量は、JIS G4801では0.47~0.64とされています。
上式で計算すると、0.115~0.116 [kcal/kg℃]

461[J/kg ℃] ≒ 0.11 [kcal/kg℃]ですので、461を適用しても差支えないように思われます。
(比熱を測定した値ではないので、あくまでも参考値です)

あとは、輪ばねの温度上昇についてですが、、、

弾性域で使用される場合は、Q = mC∆Tで計算することで算出できると考えられますが、
検証したことがないので不確実性を含むことをご了承くださいませ。

よろしくお願いします!

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