JP3106850U - 剪断試験用試験片保持治具 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便確実に試験片を保持することができかつ、剪断試験の過程において試験片が面外変形することがない剪断試験用試験片保持治具を提案する。
【解決手段】試験機本体の一方の保持治具に装着される第１の試験片装着基板１と、前記試験機本体の他方の保持治具に装着され第１の試験片装着基板１と共同して剪断試験用試験片を保持する第２の試験片装着基板２と、第１の試験片装着基板１と第２の試験片装着基板２を組み合わせ状態に維持する締結具からなり、第１の試験片装着基板１と第２の試験片装着基板２には、その組み合わせ状態において両者を幅方向に貫通して剪断試験用試験片の収容部を形成する溝部が形成されており、第１の試験片装着基板１と第２の試験片装着基板２が前記溝部を挟む少なくとも一対の締結具によりスライド可能に組み合わせ保持されている。
【選択図】図３

Description

本考案は剪断試験用試験片保持治具、特にガラスやシリコンなどの脆くて硬い接合体の接合強度を測定するために利用される剪断試験用試験片保持治具に関する。

シリコンとシリコンあるいはシリコンとガラス等の脆くて硬い材料を高温熱処理、陽極電気接合等の手段により接合した試験片の接合強度を測定するためには、たとえば特許文献１に記載のインストロン型試験機が用いられる。この場合、試験片の保持治具はその第9頁図11に示されているように、試験機本体の一方のチャックに装着される第１の試験片装着基板と、前記試験機本体の他方の保持治具に装着され前記第１の試験片装着基板からなり、これらに試験片を接着したものとなっている。また、特許文献２には、試験機本体の１対のチャックにそれぞれ装着されている供試体をその間に保持して剪断試験に供する剪断治具として、チャック間の負荷荷重に軸線を合わせて前記チャックに装着される基部と、この基部に前記軸線の方向に突設され、前記軸線から変位した位置に該軸線と平行に対峙する前記供試体の保持面を設けた保持片を備えたものが提案されている。

特開平６−２０７９０２号公報 特開２０００−９６２１号公報

しかしながら、これら特許文献記載の試験片保持治具は、いずれも試験片を保持治具に対して固定するに際して、接着などの手段が用いられており、そのため保持治具は試験を行なうたびに新たにしなければならず、また保持治具と試験片との接着強度を確保するために所定の接着剤硬化時間が必要であるという問題がある。さらに試験片の剪断強度が高いときには、試験の際、上記接着部が試験片より先に破断してしまうことがあり、そのため特に接合強度が高い材料の剪断強度の測定が不可能になるという問題があった。

本考案は、これらの問題を解決することを目的としてなされたものであって、簡便確実に試験片を保持することができかつ、剪断試験の過程において試験片が面外変形することがない剪断試験用試験片保持治具を提案するものである。

本考案の剪断試験用試験片保持治具は、試験機本体の一方の保持治具に装着される第１の試験片装着基板と、前記試験機本体の他方の保持治具に装着され前記第１の試験片装着基板と共同して剪断試験用試験片を保持する第２の試験片装着基板と、前記第１の試験片装着基板と第２の試験片装着基板を組み合わせ状態に維持する締結具からなり、前記第１の試験片装着基板と第２の試験片装着基板には、その組み合わせ状態において両者を幅方向に貫通して剪断試験用試験片の収容部を形成する溝部が形成されており、前記第１の試験片装着基板と第２の試験片装着基板は、前記溝部を挟む少なくとも一対の締結具によりスライド可能に組み合わせ保持されている。

前記考案において、剪断試験用試験片を収容する溝部は、該剪断試験用試験片の幅及び1/2厚さに相応する幅及び深さを有するものとすることが望ましくまた、また、第１の試験片装着基板には、締結具を構成する締結ボルトに相応するボルト孔及び該締結ボルトを長手方向に移動可能に固定する長孔とが設け、他方の試験片装着基板には、前記第１の試験片装着基板に設けたボルト孔及び長孔に対応してそれぞれ長孔及びボルト孔を設けるのが好ましい。

本考案により、ガラスやシリコンなどの脆くて硬い接合体の接合強度の測定を、剪断試験の過程における試験片が面外変形を防止しながら行なうことができる。また、本考案の剪断試験用試験片保持治具は、剪断試験用試験片を接着剤等で接着・固定するものではないので、試験片の保持治具への取り付けが極めて簡便であり、試験工数を大きく低減することができる。

図１は、本考案の剪断試験用試験片保持治具を構成する第１の試験片装着基板の（a）正面図、(b)平面図であり、図２は、本考案の剪断試験用試験片保持治具を構成する第２の試験片装着基板の（a）正面図、(b)平面図である。また、図３は、本考案の剪断試験用試験片保持治具の組み合わせ状態を示す正面図である。これらの図面から明らかなように、本考案の剪断試験用試験片保持治具は、試験機本体の一方の保持治具に装着される第１の試験片装着基板1と、前記試験機本体の他方の保持治具に装着される第２の試験片装着基板2と、これら第１の試験片装着基板1と第２の試験片装着基板2を組み合わせ状態に維持する締結具（7，8）からなっている。

上記第１の試験片装着基板1には、幅方向に横切る溝部11がその長さ方向中央部から偏った位置に設けられており、同様に第２の試験片装着基板2にも溝部12が設けられ、これら溝部11、12は図３に示すように試験片装着基板1、2を組み合わせ状態に置いたとき、互いに向き合って剪断試験用試験片の収容部13を形成する。

また、上記第１の試験片装着基板1と第２の試験片装着基板2とは、上記のように溝部11、12を向き合わせて剪断試験用試験片の収容部13を形成するようにしたとき、その状態で締結具７，8により保持されるようになっている。この締結具7，8は、それぞれ締結ボルト3,4、ナット5，6の組み合わせからなり、その締結力をたとえばトルクレンチにより調整できるものである。

これら締結具を構成する締結ボルト3，4とナット5，6の締結は次のようにして行われる。まず、図１に示すように上記の第１の試験片装着基板1には、溝部11を挟んで一方には締結ボルト3に相応するボルト孔17を他方には長孔18を設ける。一方、第2の試験片装着基板2には、上記第１の試験片装着基板１に設けたボルト孔17及び長孔18に対応してそれぞれ長孔15及びボルト孔16を設ける。そして、図３に示すように、上記試験片装着基板1及び2を組み合わせ状態においた上で、これらに締結ボルト3，4を挿通し、ナット5，6を螺着して上記試験片装着基板1，2を摺動可能に固定する。

したがって、図３の拡大図に示すように、収容部13に剪断試験用試験片をセットし、前0記のように組み合わせ状態においた治具を、たとえばピン孔21，22を介してインストロン型試験機に取り付け、試験片装着基板1，2を互いに引張状態におけば、試験片Sに対して剪断力が掛かり、その特性値、たとえば剪断破壊応力、剪断破壊歪を測定できることになる。

この際、図３から明らかなように、剪断試験用試験片Sはその両面が試験片装着基板1，2により拘束されているので、剪断試験の際、試験片が面外変形することが効果的に防止できる。そのためには、剪断試験用試験片Sの収容部を形成するための溝部11，12は、剪断試験用試験片Sの幅を持ち、かつその1/2厚さに相応する深さを有するものとするのがよい。

上記剪断試験用試験片保持治具による剪断強度測定試験においては、試験機（たとえばインストロン型試験機）から剪断試験用試験片保持治具を通して剪断試験用試験片Sに対して抵抗なく所期の剪断力が加えられることが必要である。そのため、上記剪断試験用試験片保持治具を組み立てるに当っては、これらを構成する試験片装着基板1，2の接触面を十分に研磨し、その表面粗度をRaで1.2μｍ以下に調整することが望ましい。また、組立てに当っては接触面に適当な潤滑剤、たとえば極圧潤滑剤などを適当量塗布しておくのもよい。

本考案を用いて測定する剪断試験用試験片保持治具は、たとえばシリコン単結晶薄板の拡散接合強度の測定に好適に用いることができる。試験片のサイズ、剪断試験用試験片保持治具を構成する各部材のサイズ、材質などは以下のとおりとすることができる。
試験片のサイズ：１辺5ｍｍ×5ｍｍ、厚さ0.75ｍｍ（接合状態）
試験片装着基板のサイズ：幅30ｍｍ、長さ170ｍｍ、厚さ5ｍｍ
材質：ステンレス鋼又は工具鋼
締結ボルト：Ｍ６ボルト
長孔のサイズ：6.5ｍｍ×30ｍｍ

なお、本剪断試験用試験片保持治具は、試験機にピン孔21，22を利用して装着することもできるが、通常の引張引張試験用のチャックを介して装着することもできる。また、本剪断試験用試験片保持治具は、試験される物品によってそのサイズ等を適宜設計変更することができる。

本考案の剪断試験用試験片保持治具を構成する第１の試験片装着基板の（a）正面図、(b)平面図である。 本考案の剪断試験用試験片保持治具を構成する第２の試験片装着基板の（a）正面図、(b)平面図である。 本考案の剪断試験用試験片保持治具の組み合わせ状態を示す正面図である。

符号の説明

1：第１の試験片装着基板
2：第２の試験片装着基板
3，4：締結ボルト
5，6：締結ナット
７，8：締結具
11，12：溝部
13：（剪断試験用試験片の）収容部
16，17：ボルト孔
15，18：長孔
21，22：ピン孔

Claims (3)

1. 試験機本体の一方の保持治具に装着される第１の試験片装着基板と、前記試験機本体の他方の保持治具に装着され前記第１の試験片装着基板と共同して剪断試験用試験片を保持する第２の試験片装着基板と、前記第１の試験片装着基板と第２の試験片装着基板を組み合わせ状態に維持する締結具からなり、
   前記第１の試験片装着基板と第２の試験片装着基板には、その組み合わせ状態において両者を幅方向に貫通して剪断試験用試験片の収容部を形成する溝部が形成されており、
   前記第１の試験片装着基板と第２の試験片装着基板は、前記溝部を挟む少なくとも一対の締結具によりスライド可能に組み合わせ保持されていることを特徴とする剪断試験用試験片保持治具。
2. 剪断試験用試験片を収容する溝部は、該剪断試験用試験片の幅及び1/2厚さに相応する幅及び深さを有するものであることを特徴とする請求項１記載の剪断試験用試験片保持治具。
3. 第１の試験片装着基板には、締結具を構成する締結ボルトに相応するボルト孔及び該締結ボルトを長手方向に移動可能に固定する長孔とが設けられ、他方の試験片装着基板には、前記第１の試験片装着基板に設けたボルト孔及び長孔に対応してそれぞれ長孔及びボルト孔を設けてなる特徴とする請求項１又は２記載の剪断試験用試験片保持治具。
   

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