JP2001159597A - 結合力測定方法及び装置 - Google Patents
結合力測定方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶接部等の異材結合面など、第１材料と第２
材料の結合面の結合力（剥離応力）を直接的に精度よく
測定することができる方法及び装置を提供する。 【解決手段】 飛翔板１と標的板２の衝突面でそれぞれ
発生する圧縮応力波が、飛翔板１と標的板１の自由面で
それぞれ反射して引張波となり標的板結合面２ｃで衝突
するように、飛翔板１と標的板２とを形成するととも
に、銃５で飛翔板１を高速で飛翔させて標的板２に衝突
させることにより、このときの標的板結合面２ｃで衝突
する引張波によって標的板結合面２ｃに界面剥離を発生
させ、レーザ速度干渉計６により、飛翔板１を標的板２
に衝突させたときの標的板裏面速度ｕを連続的に計測し
て、この計測した標的板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵ
を求め、この粒子速度差ΔＵに基づいて標的板結合面２
ｃの結合力σS を演算するように構成する。
材料の結合面の結合力（剥離応力）を直接的に精度よく
測定することができる方法及び装置を提供する。 【解決手段】 飛翔板１と標的板２の衝突面でそれぞれ
発生する圧縮応力波が、飛翔板１と標的板１の自由面で
それぞれ反射して引張波となり標的板結合面２ｃで衝突
するように、飛翔板１と標的板２とを形成するととも
に、銃５で飛翔板１を高速で飛翔させて標的板２に衝突
させることにより、このときの標的板結合面２ｃで衝突
する引張波によって標的板結合面２ｃに界面剥離を発生
させ、レーザ速度干渉計６により、飛翔板１を標的板２
に衝突させたときの標的板裏面速度ｕを連続的に計測し
て、この計測した標的板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵ
を求め、この粒子速度差ΔＵに基づいて標的板結合面２
ｃの結合力σS を演算するように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は結合力測定方法及び
装置に関し、例えば、溶接部、溶射コーティング部、セ
ラミックスと金属との結合部などの異材結合面の結合力
を定量的に測定する場合に適用して有用なものである。
また、溶接部の熱影響部や傾斜機能材料などの結合力測
定にも有用である。
装置に関し、例えば、溶接部、溶射コーティング部、セ
ラミックスと金属との結合部などの異材結合面の結合力
を定量的に測定する場合に適用して有用なものである。
また、溶接部の熱影響部や傾斜機能材料などの結合力測
定にも有用である。
【０００２】
【従来の技術】従来は、図７に示すように、３点曲げ試
験により、コーティング材又はセラミック１０２の曲げ
引張強度を測定し、これを母材１０１とコーティング材
又はセラミック１０２の結合力としていた。或いは、母
材１０１とコーティング材又はセラミック１０２とを、
両側から引っ張ることなどによって、両者の結合力を測
定していた。
験により、コーティング材又はセラミック１０２の曲げ
引張強度を測定し、これを母材１０１とコーティング材
又はセラミック１０２の結合力としていた。或いは、母
材１０１とコーティング材又はセラミック１０２とを、
両側から引っ張ることなどによって、両者の結合力を測
定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真に必
要な値は母材１０１とコーティング材又はセラミック１
０２との結合力（剥離応力）であり、かかる結合力は上
記従来の方法では決して正確に測ることはできなかっ
た。
要な値は母材１０１とコーティング材又はセラミック１
０２との結合力（剥離応力）であり、かかる結合力は上
記従来の方法では決して正確に測ることはできなかっ
た。
【０００４】従って本発明は上記の問題点に鑑み、溶接
部や溶射コーティング部等の異材結合面など、第１材料
と第２材料の結合面の結合力（剥離応力）を直接的に精
度よく測定することができる結合力測定方法及び装置を
提供することを課題とする。
部や溶射コーティング部等の異材結合面など、第１材料
と第２材料の結合面の結合力（剥離応力）を直接的に精
度よく測定することができる結合力測定方法及び装置を
提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の結合力測定方法は、第１材料と第２材料とを結合し
てなる標的板に対し、標的板結合面の結合力を測定する
方法であって、飛翔板と標的板の衝突面でそれぞれ発生
する圧縮応力波が、飛翔板と標的板の自由面でそれぞれ
反射して引張波となり標的板結合面で衝突するように、
飛翔板と標的板とを形成するとともに、飛翔板を高速で
飛翔させて標的板に衝突させることにより、このときの
標的板結合面で衝突する引張波によって標的板結合面に
界面剥離を発生させること、飛翔板を標的板に衝突させ
たときの標的板裏面速度を連続的に計測し、この計測し
た標的板裏面速度から粒子速度差を求め、この粒子速度
差に基づいて標的板結合面の結合力を演算することを特
徴とする。
明の結合力測定方法は、第１材料と第２材料とを結合し
てなる標的板に対し、標的板結合面の結合力を測定する
方法であって、飛翔板と標的板の衝突面でそれぞれ発生
する圧縮応力波が、飛翔板と標的板の自由面でそれぞれ
反射して引張波となり標的板結合面で衝突するように、
飛翔板と標的板とを形成するとともに、飛翔板を高速で
飛翔させて標的板に衝突させることにより、このときの
標的板結合面で衝突する引張波によって標的板結合面に
界面剥離を発生させること、飛翔板を標的板に衝突させ
たときの標的板裏面速度を連続的に計測し、この計測し
た標的板裏面速度から粒子速度差を求め、この粒子速度
差に基づいて標的板結合面の結合力を演算することを特
徴とする。
【０００６】また、本発明の結合力測定装置は、第１材
料と第２材料とを結合してなる標的板に対し、標的板結
合面の結合力を測定する装置であって、飛翔板と標的板
の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波が、飛翔板と標
的板の自由面でそれぞれ反射して引張波となり標的板結
合面で衝突するように形成した飛翔板及び標的板と、飛
翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させることによ
り、このときの標的板結合面で衝突する引張波によって
標的板結合面に界面剥離を発生させる飛翔手段と、飛翔
板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連続的
に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度差
を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の結合
力を演算する計測演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
料と第２材料とを結合してなる標的板に対し、標的板結
合面の結合力を測定する装置であって、飛翔板と標的板
の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波が、飛翔板と標
的板の自由面でそれぞれ反射して引張波となり標的板結
合面で衝突するように形成した飛翔板及び標的板と、飛
翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させることによ
り、このときの標的板結合面で衝突する引張波によって
標的板結合面に界面剥離を発生させる飛翔手段と、飛翔
板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連続的
に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度差
を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の結合
力を演算する計測演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【０００８】図１は本発明の実施の形態に係る結合力測
定装置の構成図、図２は前記結合力測定装置に用いられ
る飛翔板と標的板の斜視図、図３は前記結合力測定装置
の作用・効果を示す説明図である。
定装置の構成図、図２は前記結合力測定装置に用いられ
る飛翔板と標的板の斜視図、図３は前記結合力測定装置
の作用・効果を示す説明図である。
【０００９】図１に示すように、図中左側には、飛翔手
段としてガス銃又は火薬銃５が配置されており、この銃
５によって、飛翔板１を、図示しない固定部に固定され
た供試板である標的板２に向けて高速（例えば毎秒数百
メートルの速度）で発射することにより、飛翔板１の裏
面１ｂと標的板２の表面２ａとを衝突させるようになっ
ている。
段としてガス銃又は火薬銃５が配置されており、この銃
５によって、飛翔板１を、図示しない固定部に固定され
た供試板である標的板２に向けて高速（例えば毎秒数百
メートルの速度）で発射することにより、飛翔板１の裏
面１ｂと標的板２の表面２ａとを衝突させるようになっ
ている。
【００１０】図２に示すように、標的板２は母材３に溶
射コーティングなどによってコーティング材４を結合し
てなる円盤状のものである。飛翔板１は標的板２の母材
３と同一又はほぼ同一の材料からなる円盤状のものであ
る。そして、飛翔板１と標的板２は、詳細は後述する
が、飛翔板１と標的板２の衝突面でそれぞれ発生する圧
縮応力波が、標的板１と飛翔板２の自由面でそれぞれ反
射して引張波となり標的板結合面（界面）２ｃで衝突す
るように形成されている。
射コーティングなどによってコーティング材４を結合し
てなる円盤状のものである。飛翔板１は標的板２の母材
３と同一又はほぼ同一の材料からなる円盤状のものであ
る。そして、飛翔板１と標的板２は、詳細は後述する
が、飛翔板１と標的板２の衝突面でそれぞれ発生する圧
縮応力波が、標的板１と飛翔板２の自由面でそれぞれ反
射して引張波となり標的板結合面（界面）２ｃで衝突す
るように形成されている。
【００１１】また、図１に示すように、標的板２の図中
右側には、飛翔板１を標的板２に衝突させたときの標的
板裏面２ｂの速度（粒子速度）を連続的に計測して標的
板結合面２ｃの結合力を演算するための計測演算手段と
して、レーザ速度干渉計（ＶＩＳＡＲ）６が配置されて
いる。このレーザ速度干渉計６は公知のものであり、そ
の原理は図示の通りである。
右側には、飛翔板１を標的板２に衝突させたときの標的
板裏面２ｂの速度（粒子速度）を連続的に計測して標的
板結合面２ｃの結合力を演算するための計測演算手段と
して、レーザ速度干渉計（ＶＩＳＡＲ）６が配置されて
いる。このレーザ速度干渉計６は公知のものであり、そ
の原理は図示の通りである。
【００１２】即ち、レーザ源１４から発振したレーザ光
１６を、集光レンズ８で集光し反射鏡７で反射して標的
板裏面２ｂに照射する。標的板裏面２ｂで反射したレー
ザ光１６は、反射鏡７で反射され集光レンズ９で集光さ
れて透光板１０に入射する。透光板１０は半透過ミラー
であり、この透光板１０ではレーザ光１６の一部１６ａ
は透過して直接透光板１７に入射する一方、レーザ光１
６の他の一部１６ｂは反射されプリズム１２を介して透
光板１１に入射する。そして、透光板１１ではレーザ光
の一部１６ａと他の一部１６ｂとが干渉し、この干渉光
１６ｃが光電変換器１３によって検出（光電変換）され
る。
１６を、集光レンズ８で集光し反射鏡７で反射して標的
板裏面２ｂに照射する。標的板裏面２ｂで反射したレー
ザ光１６は、反射鏡７で反射され集光レンズ９で集光さ
れて透光板１０に入射する。透光板１０は半透過ミラー
であり、この透光板１０ではレーザ光１６の一部１６ａ
は透過して直接透光板１７に入射する一方、レーザ光１
６の他の一部１６ｂは反射されプリズム１２を介して透
光板１１に入射する。そして、透光板１１ではレーザ光
の一部１６ａと他の一部１６ｂとが干渉し、この干渉光
１６ｃが光電変換器１３によって検出（光電変換）され
る。
【００１３】光電変換器１３で検出された干渉光１６ｃ
の光強度をあらわすデータは演算装置１５に送られる。
演算装置１５では、光電変換器１３から干渉光１６ｃの
光強度データを入力し、その干渉紋の数から標的板裏面
２ｂの粒子速度を求める。そして、演算装置１５では、
この標的板裏面速度から粒子速度差ΔＵを求め（詳細後
述）、この粒子速度差ΔＵに基づいて次式により標的板
結合面２ｃの結合力σ S を演算する。
の光強度をあらわすデータは演算装置１５に送られる。
演算装置１５では、光電変換器１３から干渉光１６ｃの
光強度データを入力し、その干渉紋の数から標的板裏面
２ｂの粒子速度を求める。そして、演算装置１５では、
この標的板裏面速度から粒子速度差ΔＵを求め（詳細後
述）、この粒子速度差ΔＵに基づいて次式により標的板
結合面２ｃの結合力σ S を演算する。
【００１４】 σS ＝１／２（ρｃΔＵ） ・・・（１）
【００１５】ここで、ρはコーティング材２の密度（コ
ーティング材以外の材料である場合には当該材料の密
度）であり、ｃはコーティング材２におけるスポール希
薄波の伝播速度（コーティング材以外の材料である場合
には当該材料におけるスポール希薄波の伝播速度）であ
る。これらのρ，ｃの値は材料によって決まる値であ
り、予め演算装置１５に入力されている。
ーティング材以外の材料である場合には当該材料の密
度）であり、ｃはコーティング材２におけるスポール希
薄波の伝播速度（コーティング材以外の材料である場合
には当該材料におけるスポール希薄波の伝播速度）であ
る。これらのρ，ｃの値は材料によって決まる値であ
り、予め演算装置１５に入力されている。
【００１６】上記の結合力測定装置を用いた結合力測定
の手順は、次の（１）〜（４）の通りである。
の手順は、次の（１）〜（４）の通りである。
【００１７】（１）飛翔板１と標的板２とを製作する。
飛翔板１は、標的板２の母材３と同一又はほぼ同一の材
料を用いて、直径１０φ程度、板厚２ｍｍ〜４ｍｍに形
成する。このとき、飛翔板１を、その平面度と平行度と
に注意して製作する。飛翔板１の板厚は最低でも１ｍｍ
以上必要であり、且つ、５ｍｍ以下であることが望まし
い。標的板の界面に剥離を発生させるためには、ある程
度の作用時間が必要である。いま、金属の音速を５ｋｍ
／ｓとすると、１ｍｍの板厚での作用時間Δｔは次の
（２）式のようになるが、この程度の作用時間Δｔが必
要である。
飛翔板１は、標的板２の母材３と同一又はほぼ同一の材
料を用いて、直径１０φ程度、板厚２ｍｍ〜４ｍｍに形
成する。このとき、飛翔板１を、その平面度と平行度と
に注意して製作する。飛翔板１の板厚は最低でも１ｍｍ
以上必要であり、且つ、５ｍｍ以下であることが望まし
い。標的板の界面に剥離を発生させるためには、ある程
度の作用時間が必要である。いま、金属の音速を５ｋｍ
／ｓとすると、１ｍｍの板厚での作用時間Δｔは次の
（２）式のようになるが、この程度の作用時間Δｔが必
要である。
【００１８】 Δｔ＝（2 ×1mm)／(5km/s) ＝(2mm) ／(5×106mm/s)＝0.4 ×10-6s （２）
【００１９】標的板２は、直径１０φ程度、板厚４ｍｍ
〜８ｍｍに形成する。このとき標的板２を、その平面度
と平行度とに注意して製作する。また、このとき標的板
２の母材３とコーティング材４との境界はあいまいであ
るので注意する必要がある。そして、標的板２の板厚は
飛翔板１の板厚の２倍とし、且つ、標的板２の母材３と
コーティング材４は同じ板厚とする。即ち、母材３とコ
ーティング材４と飛翔板１は同じ板厚とする。
〜８ｍｍに形成する。このとき標的板２を、その平面度
と平行度とに注意して製作する。また、このとき標的板
２の母材３とコーティング材４との境界はあいまいであ
るので注意する必要がある。そして、標的板２の板厚は
飛翔板１の板厚の２倍とし、且つ、標的板２の母材３と
コーティング材４は同じ板厚とする。即ち、母材３とコ
ーティング材４と飛翔板１は同じ板厚とする。
【００２０】（２）標的板２を所定の衝突位置に固定す
る。 （３）銃５により、サボ付きの飛翔板１を、標的板２と
平行に高速で発射して標的板２の母材３に平行に衝突さ
せる、即ち、飛翔板裏面１ｂと標的板表面（母材側の
面）２ａとを衝突させることにより、標的板結合面２ｃ
に界面剥離を発生させる。なお、サボ（sabot)とは、図
示は省略するが、砲と弾（飛翔板）との隙間を埋めるた
めに弾（飛翔板）に取り付けるものである。
る。 （３）銃５により、サボ付きの飛翔板１を、標的板２と
平行に高速で発射して標的板２の母材３に平行に衝突さ
せる、即ち、飛翔板裏面１ｂと標的板表面（母材側の
面）２ａとを衝突させることにより、標的板結合面２ｃ
に界面剥離を発生させる。なお、サボ（sabot)とは、図
示は省略するが、砲と弾（飛翔板）との隙間を埋めるた
めに弾（飛翔板）に取り付けるものである。
【００２１】（４）レーザ速度干渉計６により、飛翔板
１を標的板２に衝突させたときの標的板裏面速度を連続
的に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度
差ΔＵを求め、この粒子速度差ΔＵに基づいて上記
（１）式により標的板結合面２ｃの結合力σS を演算し
て求める。
１を標的板２に衝突させたときの標的板裏面速度を連続
的に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度
差ΔＵを求め、この粒子速度差ΔＵに基づいて上記
（１）式により標的板結合面２ｃの結合力σS を演算し
て求める。
【００２２】ここで、図３に基づいてことのきの状況を
説明する。図３中の左側にｘ−ｔ線図（横軸ｘ：飛翔板
及び標的板の板厚方向の座標、縦軸ｔ：時間）を示すよ
うに、飛翔板１が標的板２に衝突したとき、飛翔板１と
標的板２の衝突面には、それぞれ応力波２１ａ，２２ｂ
が発生する。この応力波２１ａ，２２ａは圧縮波であ
る。飛翔板側の圧縮波２１ａは、自由面である飛翔板裏
面１ａで反射して引張波２１ｂになる。標的板側の圧縮
波２２ａも、自由面である標的板裏面２ｂで反射して引
張波２２ｂとなる。
説明する。図３中の左側にｘ−ｔ線図（横軸ｘ：飛翔板
及び標的板の板厚方向の座標、縦軸ｔ：時間）を示すよ
うに、飛翔板１が標的板２に衝突したとき、飛翔板１と
標的板２の衝突面には、それぞれ応力波２１ａ，２２ｂ
が発生する。この応力波２１ａ，２２ａは圧縮波であ
る。飛翔板側の圧縮波２１ａは、自由面である飛翔板裏
面１ａで反射して引張波２１ｂになる。標的板側の圧縮
波２２ａも、自由面である標的板裏面２ｂで反射して引
張波２２ｂとなる。
【００２３】これらの引張波２１ｂ，２２ｂは、標的板
２の板厚が飛翔板１の板厚の２倍であり、且つ、標的板
２の母材３とコーティング材４は同じ板厚であるため、
標的板２の板厚方向中央に位置する標的板結合面（異材
結合面）２ｃで衝突する。その結果、引張波２１ｂ，２
２ｂによって、標的板結合面２ｃに界面剥離（クラッ
ク）２０が発生する。この界面剥離２０の発生現象は、
界面剥離２０の影響によって生起する標的板裏面速度の
変化（粒子速度差）として現れる。
２の板厚が飛翔板１の板厚の２倍であり、且つ、標的板
２の母材３とコーティング材４は同じ板厚であるため、
標的板２の板厚方向中央に位置する標的板結合面（異材
結合面）２ｃで衝突する。その結果、引張波２１ｂ，２
２ｂによって、標的板結合面２ｃに界面剥離（クラッ
ク）２０が発生する。この界面剥離２０の発生現象は、
界面剥離２０の影響によって生起する標的板裏面速度の
変化（粒子速度差）として現れる。
【００２４】即ち、飛翔板１を標的板２に衝突させたと
きの標的板裏面速度（粒子速度）は、図３中の右側に示
す粒子速度線図（横軸ｕ：標的板裏面速度（粒子速
度）、縦軸ｘ：時間）のようになる。この粒子速度線図
は、図３中の左側のｘ−ｔ線図と対応させて概念的に示
したものである。
きの標的板裏面速度（粒子速度）は、図３中の右側に示
す粒子速度線図（横軸ｕ：標的板裏面速度（粒子速
度）、縦軸ｘ：時間）のようになる。この粒子速度線図
は、図３中の左側のｘ−ｔ線図と対応させて概念的に示
したものである。
【００２５】同図に示すように、標的板結合面２ｃに生
じた界面剥離２０の影響によって、標的板裏面速度ｕの
当該部分には粒子速度差ΔＵが生じる。従って、レーザ
速度干渉計６により、飛翔板１を標的板２に衝突させた
ときの標的板裏面速度ｕを連続的に計測すれば、この計
測した標的板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵを求めるこ
とができ、この粒子速度差ΔＵに基づいて標的板結合面
２ｃの結合力σS を演算することができるのである。
じた界面剥離２０の影響によって、標的板裏面速度ｕの
当該部分には粒子速度差ΔＵが生じる。従って、レーザ
速度干渉計６により、飛翔板１を標的板２に衝突させた
ときの標的板裏面速度ｕを連続的に計測すれば、この計
測した標的板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵを求めるこ
とができ、この粒子速度差ΔＵに基づいて標的板結合面
２ｃの結合力σS を演算することができるのである。
【００２６】なお、図３の粒子速度線図における各点
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆについて詳述すると、点Ａは微
小応力の大きさの弾性波が標的板裏面２ｂに到達した時
間であり、点Ｂは弾性限の大きさの弾性波が標的板裏面
２ｂに到達した時間である。点Ｃは最大応力の塑性波が
標的板裏面２ｂに到達した時間をあらわし、点Ｄは飛翔
板表面１ａからの希薄波が標的板裏面２ｂに到達した時
間をあらわす。そして、点Ｅは標的板結合面２に生じた
スポール破壊である界面剥離２０のために、飛翔板表面
１ａからの希薄波が標的板裏面２ｂに到達しなくなり始
める時間をあらわし、点Ｆは標的板結合面２ｃの界面剥
離２０からの希薄波が標的板裏面２ｂに到達し始める時
間をあらわす。このときに粒子速度差ΔＵが生ずる。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆについて詳述すると、点Ａは微
小応力の大きさの弾性波が標的板裏面２ｂに到達した時
間であり、点Ｂは弾性限の大きさの弾性波が標的板裏面
２ｂに到達した時間である。点Ｃは最大応力の塑性波が
標的板裏面２ｂに到達した時間をあらわし、点Ｄは飛翔
板表面１ａからの希薄波が標的板裏面２ｂに到達した時
間をあらわす。そして、点Ｅは標的板結合面２に生じた
スポール破壊である界面剥離２０のために、飛翔板表面
１ａからの希薄波が標的板裏面２ｂに到達しなくなり始
める時間をあらわし、点Ｆは標的板結合面２ｃの界面剥
離２０からの希薄波が標的板裏面２ｂに到達し始める時
間をあらわす。このときに粒子速度差ΔＵが生ずる。
【００２７】また、上記では標的板２の板厚を飛翔板１
の板厚の２倍にし、且つ、標的板２の母材３とコーティ
ング材４の板厚を同じにすることによって、引張波２１
ｂ，２２ｂが標的板結合面２ｃで衝突するようにしてい
るが、これに限定するものではなく、母材３の板厚を適
宜変更しても、引張波２１ｂ，２２ｂを標的板結合面２
ｃで衝突させることができる。
の板厚の２倍にし、且つ、標的板２の母材３とコーティ
ング材４の板厚を同じにすることによって、引張波２１
ｂ，２２ｂが標的板結合面２ｃで衝突するようにしてい
るが、これに限定するものではなく、母材３の板厚を適
宜変更しても、引張波２１ｂ，２２ｂを標的板結合面２
ｃで衝突させることができる。
【００２８】例えば、図４（ａ）には、飛翔板１とコー
ティング材４の板厚は同じにし、母材３の板厚は飛翔板
１やコーティング材４の板厚よりも厚く（１．５倍）に
した場合のｘ−ｔ線図を示し、図４（ｂ）には、飛翔板
１とコーティング材４の板厚は同じにし、母材３の板厚
は飛翔板１やコーティング材４の板厚よりも薄く（２／
３倍）にした場合のｘ−ｔ線図を示すが、このような場
合にも、引張波２１ｂ，２２ｂは標的板結合面２ｃで衝
突する。つまり、両側の飛翔板１とコーティング材４の
板厚を同じにすれば、中央の母材３の板厚は適宜変更し
ても、引張波２１ｂ，２２ｂを標的板結合面２ｃで衝突
させることができる。
ティング材４の板厚は同じにし、母材３の板厚は飛翔板
１やコーティング材４の板厚よりも厚く（１．５倍）に
した場合のｘ−ｔ線図を示し、図４（ｂ）には、飛翔板
１とコーティング材４の板厚は同じにし、母材３の板厚
は飛翔板１やコーティング材４の板厚よりも薄く（２／
３倍）にした場合のｘ−ｔ線図を示すが、このような場
合にも、引張波２１ｂ，２２ｂは標的板結合面２ｃで衝
突する。つまり、両側の飛翔板１とコーティング材４の
板厚を同じにすれば、中央の母材３の板厚は適宜変更し
ても、引張波２１ｂ，２２ｂを標的板結合面２ｃで衝突
させることができる。
【００２９】更に、図３、図４では飛翔板１と母材３と
コーティング材４の応力波伝播速度が同じ場合について
示しているが、これに限定するものではなく、これらの
応力波伝播速度が異なる場合にも、それぞれの板厚を適
宜設定することによって、引張波２１ｂ，２２ｂを標的
板結合面２ｃで衝突させることができる。
コーティング材４の応力波伝播速度が同じ場合について
示しているが、これに限定するものではなく、これらの
応力波伝播速度が異なる場合にも、それぞれの板厚を適
宜設定することによって、引張波２１ｂ，２２ｂを標的
板結合面２ｃで衝突させることができる。
【００３０】例えば、図５（ａ）には、飛翔板１と母材
３の応力波伝播速度は同じであるが、コーティング材４
の応力波伝播速度は飛翔板１や母材３の応力波伝播速度
よりも速い（２倍）場合のｘ−ｔ線図を示す。この場合
には、図示のように飛翔板１の板厚をコーティング材４
の板厚の１／２倍にすることによって、引張波２１ｂ，
２２ｂを標的板結合面２ｃで衝突させることができる。
なお、図示例では母材３とコーティング材４の板厚を同
じにしているが、両者の板厚は異なっていてもよい。ま
た、図５（ｂ）には、飛翔板１と母材３の応力波伝播速
度は同じであるが、コーティング材４の応力波伝播速度
は飛翔板１や母材３の応力波伝播速度よりも遅い（１／
２倍）場合のｘ−ｔ線図を示す。この場合には、図示の
ように飛翔板１の板厚をコーティング材４の板厚の２倍
にすることによって、引張波２１ｂ，２２ｂを標的板結
合面２ｃで衝突させることができる。なお、図示例では
飛翔板１と母材３の板厚を同じにしているが、両者の板
厚は異なっていてもよい。
３の応力波伝播速度は同じであるが、コーティング材４
の応力波伝播速度は飛翔板１や母材３の応力波伝播速度
よりも速い（２倍）場合のｘ−ｔ線図を示す。この場合
には、図示のように飛翔板１の板厚をコーティング材４
の板厚の１／２倍にすることによって、引張波２１ｂ，
２２ｂを標的板結合面２ｃで衝突させることができる。
なお、図示例では母材３とコーティング材４の板厚を同
じにしているが、両者の板厚は異なっていてもよい。ま
た、図５（ｂ）には、飛翔板１と母材３の応力波伝播速
度は同じであるが、コーティング材４の応力波伝播速度
は飛翔板１や母材３の応力波伝播速度よりも遅い（１／
２倍）場合のｘ−ｔ線図を示す。この場合には、図示の
ように飛翔板１の板厚をコーティング材４の板厚の２倍
にすることによって、引張波２１ｂ，２２ｂを標的板結
合面２ｃで衝突させることができる。なお、図示例では
飛翔板１と母材３の板厚を同じにしているが、両者の板
厚は異なっていてもよい。
【００３１】以上のように、本実施の形態によれば、飛
翔板１と標的板２の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力
波２１ａ，２２ａが、飛翔板１と標的板２の自由面でそ
れぞれ反射して引張波２１ｂ，２２ｂとなり標的板結合
面２ｃで衝突するように、飛翔板１と標的板２とを形成
するとともに、銃５で飛翔板１を高速で飛翔させて標的
板２に衝突させることにより、このときの標的板結合面
２ｃで衝突する引張波２１ｂ，２２ｂによって標的板結
合面２ｃに界面剥離２０を発生させるようにし、レーザ
速度干渉計６により、飛翔板１を標的板２に衝突させた
ときの標的板裏面速度ｕを連続的に計測して、この計測
した標的板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵを求め、この
粒子速度差ΔＵに基づいて標的板結合面２ｃの結合力σ
S を演算するようにしたため、標的板結合面２ｃの結合
力σS を直接的に精度よく測定することができる。ま
た、この測定結果に基づいて、母材３とコーティング材
４とが十分な結合力を有しているか否か等の評価を行う
こともできる。
翔板１と標的板２の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力
波２１ａ，２２ａが、飛翔板１と標的板２の自由面でそ
れぞれ反射して引張波２１ｂ，２２ｂとなり標的板結合
面２ｃで衝突するように、飛翔板１と標的板２とを形成
するとともに、銃５で飛翔板１を高速で飛翔させて標的
板２に衝突させることにより、このときの標的板結合面
２ｃで衝突する引張波２１ｂ，２２ｂによって標的板結
合面２ｃに界面剥離２０を発生させるようにし、レーザ
速度干渉計６により、飛翔板１を標的板２に衝突させた
ときの標的板裏面速度ｕを連続的に計測して、この計測
した標的板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵを求め、この
粒子速度差ΔＵに基づいて標的板結合面２ｃの結合力σ
S を演算するようにしたため、標的板結合面２ｃの結合
力σS を直接的に精度よく測定することができる。ま
た、この測定結果に基づいて、母材３とコーティング材
４とが十分な結合力を有しているか否か等の評価を行う
こともできる。
【００３２】なお、図６には本発明の結合力測定方法を
用いて、弁座当り面の材料などに用いられるステライト
と、弁座の材料などに用いられるＳＵＳＦ３１６Ｌとの
結合面の結合力の導出に成功したときの粒子速度線図
（標的板裏面速度波形）を示す。同図に示すように標的
板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵを求めることができ、
この粒子速度差ΔＵに基づいて上記（１）式よりステラ
イトとＳＵＳＦ３１６Ｌとの異材接合面の結合力σS を
求めることができた。
用いて、弁座当り面の材料などに用いられるステライト
と、弁座の材料などに用いられるＳＵＳＦ３１６Ｌとの
結合面の結合力の導出に成功したときの粒子速度線図
（標的板裏面速度波形）を示す。同図に示すように標的
板裏面速度ｕから粒子速度差ΔＵを求めることができ、
この粒子速度差ΔＵに基づいて上記（１）式よりステラ
イトとＳＵＳＦ３１６Ｌとの異材接合面の結合力σS を
求めることができた。
【００３３】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、本発明の結合力測定方法は、第１材料
と第２材料とを結合してなる標的板に対し、標的板結合
面の結合力を測定する方法であって、飛翔板と標的板の
衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波が、飛翔板と標的
板の自由面でそれぞれ反射して引張波となり標的板結合
面で衝突するように、飛翔板と標的板とを形成するとと
もに、飛翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させるこ
とにより、このときの標的板結合面で衝突する引張波に
よって標的板結合面に界面剥離を発生させること、飛翔
板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連続的
に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度差
を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の結合
力を演算することを特徴とする。
説明したように、本発明の結合力測定方法は、第１材料
と第２材料とを結合してなる標的板に対し、標的板結合
面の結合力を測定する方法であって、飛翔板と標的板の
衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波が、飛翔板と標的
板の自由面でそれぞれ反射して引張波となり標的板結合
面で衝突するように、飛翔板と標的板とを形成するとと
もに、飛翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させるこ
とにより、このときの標的板結合面で衝突する引張波に
よって標的板結合面に界面剥離を発生させること、飛翔
板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連続的
に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度差
を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の結合
力を演算することを特徴とする。
【００３４】また、本発明の結合力測定装置は、第１材
料と第２材料とを結合してなる標的板に対し、標的板結
合面の結合力を測定する装置であって、飛翔板と標的板
の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波が、飛翔板と標
的板の自由面でそれぞれ反射して引張波となり標的板結
合面で衝突するように形成した飛翔板及び標的板と、飛
翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させることによ
り、このときの標的板結合面で衝突する引張波によって
標的板結合面に界面剥離を発生させる飛翔手段と、飛翔
板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連続的
に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度差
を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の結合
力を演算する計測演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
料と第２材料とを結合してなる標的板に対し、標的板結
合面の結合力を測定する装置であって、飛翔板と標的板
の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波が、飛翔板と標
的板の自由面でそれぞれ反射して引張波となり標的板結
合面で衝突するように形成した飛翔板及び標的板と、飛
翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させることによ
り、このときの標的板結合面で衝突する引張波によって
標的板結合面に界面剥離を発生させる飛翔手段と、飛翔
板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連続的
に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速度差
を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の結合
力を演算する計測演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００３５】このため、本発明の結合力測定方法及び装
置によれば、標的板結合面の結合力（第１材料と第２材
料の結合力）を直接的に精度よく測定することができ
る。
置によれば、標的板結合面の結合力（第１材料と第２材
料の結合力）を直接的に精度よく測定することができ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係る結合力測定装置の構
成図である。
成図である。
【図２】前記結合力測定装置に用いられる飛翔板と標的
板の斜視図である。
板の斜視図である。
【図３】前記結合力測定装置の作用・効果を示す説明図
（ｘ−ｔ線図及び粒子速度線図）である。
（ｘ−ｔ線図及び粒子速度線図）である。
【図４】標的板の母材の板厚が異なる場合のｘ−ｔ線図
である。
である。
【図５】標的板のコーティング材の応力波伝播速度が異
なる場合のｘ−ｔ線図である。
なる場合のｘ−ｔ線図である。
【図６】本発明の結合力測定方法を用いてステライトと
ＳＵＳＦ３１６Ｌの結合力を求めたときの粒子速度線図
である。
ＳＵＳＦ３１６Ｌの結合力を求めたときの粒子速度線図
である。
【図７】従来の３点曲げ試験法を示す説明図である。
１ 飛翔板 １ａ 飛翔板表面 １ｂ 飛翔板裏面 ２ 標的板 ２ａ 標的板表面 ２ｂ 標的板裏面 ２ｃ 標的板結合面 ３ 母材 ４ コーティング材 ５ ガス銃又は火薬銃 ６ レーザ速度干渉計 ７ 反射鏡 ８，９ 集光レンズ １０，１１ 透光板 １２ プリズム １３ 光電変換器 １４ レーザ源 １５ 演算装置 ２１ａ，２２ａ 圧縮波 ２１ｂ，２２ｂ 引張波
Claims (2)
- 【請求項１】 第１材料と第２材料とを結合してなる標
的板に対し、標的板結合面の結合力を測定する方法であ
って、 飛翔板と標的板の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波
が、飛翔板と標的板の自由面でそれぞれ反射して引張波
となり標的板結合面で衝突するように、飛翔板と標的板
とを形成するとともに、 飛翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させることによ
り、このときの標的板結合面で衝突する引張波によって
標的板結合面に界面剥離を発生させること、 飛翔板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連
続的に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速
度差を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の
結合力を演算することを特徴とする結合力測定方法。 - 【請求項２】 第１材料と第２材料とを結合してなる標
的板に対し、標的板結合面の結合力を測定する装置であ
って、 飛翔板と標的板の衝突面でそれぞれ発生する圧縮応力波
が、飛翔板と標的板の自由面でそれぞれ反射して引張波
となり標的板結合面で衝突するように形成した飛翔板及
び標的板と、 飛翔板を高速で飛翔させて標的板に衝突させることによ
り、このときの標的板結合面で衝突する引張波によって
標的板結合面に界面剥離を発生させる飛翔手段と、 飛翔板を標的板に衝突させたときの標的板裏面速度を連
続的に計測し、この計測した標的板裏面速度から粒子速
度差を求め、この粒子速度差に基づいて標的板結合面の
結合力を演算する計測演算手段とを備えたことを特徴と
する結合力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34286099A JP4215914B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 結合力測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34286099A JP4215914B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 結合力測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001159597A true JP2001159597A (ja) | 2001-06-12 |
| JP4215914B2 JP4215914B2 (ja) | 2009-01-28 |
Family
ID=18357062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34286099A Expired - Fee Related JP4215914B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 結合力測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4215914B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527538A (ja) * | 2004-03-05 | 2007-09-27 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ カリフォルニア | 超薄膜を分離するガラス改質応力波及びナノエレクトロニクス素子作製 |
| JP2010071819A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高速加速装置及び該高速加速装置を用いた衝突試験装置 |
| JP4838324B2 (ja) * | 2006-01-17 | 2011-12-14 | サンドビク マイニング アンド コンストラクション オサケ ユキチュア | 測定装置、破岩装置および応力波の測定方法 |
| CN105651689A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-06-08 | 天津大学 | 一种基于内聚力模型的无损检测薄膜粘附性的方法 |
| CN105891110A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-24 | 华中科技大学 | 一种往复式倾斜冲击滑移测试仪 |
| CN109975202A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 何林军 | 建筑涂料性能测试装置 |
-
1999
- 1999-12-02 JP JP34286099A patent/JP4215914B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527538A (ja) * | 2004-03-05 | 2007-09-27 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ カリフォルニア | 超薄膜を分離するガラス改質応力波及びナノエレクトロニクス素子作製 |
| JP4700680B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2011-06-15 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ カリフォルニア | 超薄膜を分離するガラスによって調節された応力波及びナノエレクトロニクス素子の作製 |
| JP4838324B2 (ja) * | 2006-01-17 | 2011-12-14 | サンドビク マイニング アンド コンストラクション オサケ ユキチュア | 測定装置、破岩装置および応力波の測定方法 |
| JP2010071819A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高速加速装置及び該高速加速装置を用いた衝突試験装置 |
| CN105651689A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-06-08 | 天津大学 | 一种基于内聚力模型的无损检测薄膜粘附性的方法 |
| CN105891110A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-24 | 华中科技大学 | 一种往复式倾斜冲击滑移测试仪 |
| CN109975202A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 何林军 | 建筑涂料性能测试装置 |
| CN109975202B (zh) * | 2019-04-03 | 2022-05-03 | 南方检测认证股份有限公司 | 建筑涂料性能测试装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4215914B2 (ja) | 2009-01-28 |
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