JP2004125730A - 機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返し応力を受けている機器構造物の従来の金属箔応力ひずみ計測ゲージは感度が悪い欠点があった。
【解決手段】本発明の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージは、溝または貫通孔を形成した金属箔より成る。上記溝または貫通孔は少なくとも一つの直線、曲線または円形状である。また、上記金属箔の面に上記箔材料より再結晶が容易な金属が被着されている。また、上記溝または貫通孔部分に生じた光学的変化部分の面積と成長方向が判定される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ、特に、繰り返し応力を受けている機器構造物の応力ひずみ計測ゲージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
銅めっきを施した試験片に繰り返し応力又はひずみを与えると、めっき層内の結晶粒が再結晶し、めっき層表面に黒い斑点が発生する。この成長粒子並びにそれに対応する斑点の密度と大きさは、主としてせん断ひずみの振幅、繰り返しを一定とした場合にはある一定の大きさ以上のひずみに対して認められることが知られている。
【０００３】
また、銅めっき層内の繰り返し応力による結晶粒の成長過程が金属の熱的再結晶過程と類似な現象であることに着目し、金属めっきと予熱処理の併用により感度の向上があるとの報告もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでの銅めっきひずみ計測では感度が応力振幅１３０ＭＰａ、繰り返し数Ｎ＝１．０×１０^７以上が必要とされ感度が不十分であった。
【０００５】
本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージは、溝または貫通孔を形成した金属箔より成ることを特徴とする。
【０００７】
上記溝または貫通孔は少なくとも一つの直線、曲線または円形状であることを特徴とする。
【０００８】
また、上記金属箔の面に上記箔材料より再結晶が容易な金属が被着されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記溝または貫通孔部分に生じた光学的変化部分の面積と成長方向が判定されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【００１１】
本発明においては、ステンレス板に箔状に銅めっきを施し、この銅めっき箔１を剥がし、図１に示すようにこれに微細なスリット２を設けてひずみ計測ゲージ３を形成し、このひずみ計測ゲージ３を繰り返し応力が生ずる被試験体である機器構造物、例えば車軸上に貼布し、このひずみ計測ゲージ３のスリット２のひずみが集中する先端に現れる斑点等の光学的変化４を光学顕微鏡などにより観察して応力の大きさを判定するようにする。このようにすれば応力測定感度を、例えば応力振幅４５ＭＰａ、繰り返し数Ｎ＝１．０×１０^７のように従来の３倍程度に向上できることが実験により確かめられた。なお、上記スリット２は任意の長さ、角度の直線の単数または複数のものとなし得る。然しながらゲージ３の厚さが１０μｍ、スリット幅６μｍ、長さ５００μｍ、角度４５°であるのがより好ましい。上記スリット２は溝状でも貫通孔状でも良いが、貫通孔状のものが好ましい。
【００１２】
また、スリット２は微細加工装置、例えばフォーカストイオンビーム等を用いて形成する。
【００１３】
また、被試験体に対する上記ひずみ計測ゲージ３の面に再結晶しやすい金属、例えば純アルミニウムなどの金属を蒸着せしめれば応力に対する感度を更に上昇できる。
【００１４】
また、上記ゲージ３上に現れる斑点等の光学的変化４部分を電解研磨すればその視認が容易となる。
【００１５】
更に、上記斑点等の変化４の現れている部分の面積と成長方向を測定し画像処理すれば被試験体に加えられた繰り返し応力の大きさを確実に判定できるようになる。
【００１６】
また、銅めっき箔の製造上の品質のばらつきが応力の測定に影響しないように製造ロット毎に設定するキャリブレーション値をあらかじめ設定することにより上記斑点等の光学的変化４を読み取る際の製造ロットによる誤差を自動的に補正するようにすれば確度の高い応力値の測定が可能となる。
【００１７】
なお、上記スリット２を直線に限らず、曲線状、円形状としても良く、何れの場合もそのひずみ集中の生じた個所に同様の斑点等の光学的変化４が現れることが確かめられた。ここでスリット２を円形とし且つ貫通孔状とした場合は、スリット２は実質的に円形孔を形成するようになるが、これも本発明の一実施例である。
【００１８】
また、上記銅めっき箔の代りにニッケルめっき箔その他の金属めっき箔を用いても良い。
【００１９】
更に、内部にひずみエネルギが蓄積され易いものであれば金属めっき箔に限らずアルミ箔のような金属箔を用いても良い。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように本発明の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージによれば、被試験体の応力の大きさを従来よりも高感度に且つ容易に測定できるようになる大きな利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージの説明図である。
【符号の説明】
１　銅めっき箔
２　スリット
３　ひずみ計測ゲージ
４　光学的変化

Claims (6)

1. 溝または貫通孔を形成した金属箔より成ることを特徴とする機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ。
2. 上記溝または貫通孔が少なくとも一つの直線であることを特徴とする請求項１記載の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ。
3. 上記溝または貫通孔が少なくとも一つの曲線であることを特徴とする請求項１記載の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ。
4. 上記溝または貫通孔が少なくとも一つの円形状であることを特徴とする請求項１記載の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ。
5. 上記金属箔の面に上記箔材料より再結晶が容易な金属が被着されていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ。
6. 上記溝または貫通孔部分に生じた光学的変化部分の面積と成長方向が判定されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の機器構造物の応力ひずみ計測ゲージ。

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