JP3135143U - Material testing platen, material testing machine and hardness tester - Google Patents
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Abstract
【課題】粒状の試料に圧縮試験力を負荷する際の試料の位置ずれを防止する。
【解決手段】材料試験用の圧盤10の上面に、硬度計の圧子を用いて所定深さtの複数の圧痕(保持部11)を形成する。粒状の試料1に試験力を負荷する際は、圧盤上の保持部11に試料1を嵌入する。これにより保持部11によって試料1が拘束され、圧子4から圧縮試験力を負荷した際の試料1の位置ずれを防ぐことができる。
【選択図】図2An object of the present invention is to prevent sample displacement when a compression test force is applied to a granular sample.
A plurality of indentations (holding portions) having a predetermined depth t are formed on an upper surface of a platen 10 for material testing using an indenter of a hardness meter. When a test force is applied to the granular sample 1, the sample 1 is inserted into the holding portion 11 on the platen. As a result, the sample 1 is restrained by the holding unit 11, and the displacement of the sample 1 when the compression test force is loaded from the indenter 4 can be prevented.
[Selection] Figure 2
Description
本考案は、試験力に抗して試料を保持する材料試験用圧盤、材料試験機および硬度計に関する。 The present invention relates to a material testing platen, a material testing machine, and a hardness tester that hold a sample against a test force.
圧盤上に載置した試料に圧縮試験力を負荷して試料の強度評価を行う材料試験機が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1記載の材料試験機は、圧盤上に粒径が1mm以下の粒状の試料を載置し、この試料表面に圧子先端を当接させて圧縮力を負荷し、試料の圧縮破壊強度を測定するようにしている。
There is known a material testing machine that applies a compression test force to a sample placed on a platen and evaluates the strength of the sample (see, for example, Patent Document 1). In the material testing machine described in
しかしながら、上記特許文献1記載の試験機のように圧盤上に粒状の試料を載置したのでは試料の位置を固定できず、試料に圧縮力を負荷した際に、試料が位置ずれするおそれがある。
However, if a granular sample is placed on the platen as in the test machine described in
本考案による材料試験用圧盤は、上方からの試験力に抗して粒状の試料を保持する材料試験用圧盤であって、圧盤の上面には、試料を位置決めする凹部が設けられていることを特徴とする。
圧盤の上面に凹部を所定間隔で複数設けることが好ましい。
先端が角錐形状をなす硬度計の圧子によって位置決め用凹部を形成し、凹部を試料の大きさに応じた深さを有する圧痕とすることもできる。
圧盤の上面に、深さの異なる複数の圧痕を設けるようにしてもよい。
本考案による材料試験機は、上述の圧盤と、この圧盤の凹部で位置決めされた試料に対し、上方から試験力を負荷する負荷手段とを備えることを特徴とする。
また、本考案による硬度計は、圧痕が形成された圧盤と、この圧盤の凹部で位置決めされた試料に対し、圧子によって上方から試験力を負荷する負荷手段とを備えることを特徴とする。
The material test platen according to the present invention is a material test platen that holds a granular sample against the test force from above, and that the upper surface of the platen is provided with a recess for positioning the sample. Features.
It is preferable to provide a plurality of concave portions at predetermined intervals on the upper surface of the platen.
A concave portion for positioning may be formed by an indenter of a hardness meter whose tip is a pyramid shape, and the concave portion may be an indentation having a depth corresponding to the size of the sample.
A plurality of indentations having different depths may be provided on the upper surface of the platen.
A material testing machine according to the present invention includes the platen described above, and load means for applying a test force from above to a sample positioned in a concave portion of the platen.
In addition, the hardness meter according to the present invention is characterized by comprising a platen on which an indentation is formed, and load means for applying a test force from above to the sample positioned in the concave portion of the platen.
本考案によれば、圧盤の上面に、試料を位置決めする凹部を設けたので、試験力を負荷した際の試料の位置ずれを防ぐことができる。 According to the present invention, since the concave portion for positioning the sample is provided on the upper surface of the platen, it is possible to prevent the sample from being displaced when a test force is applied.
以下、図1〜図6を参照して本考案による材料試験機の実施の形態について説明する。
図1は、本考案の実施の形態に係る材料試験機の概略構成を示す図である。この材料試験器は、ガラスビーズや樹脂ビーズ等、小粒径(例えば粒径が1mm以下)の粒状の試料1に圧縮力を負荷する微小圧縮試験機である。
Hereinafter, an embodiment of a material testing machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a material testing machine according to an embodiment of the present invention. This material tester is a micro compression tester that applies a compressive force to a
試験機100は、フレーム1と、フレーム1に昇降可能に設けられる試料台2と、試料台2上に設置され、水平方向(XY方向)に移動可能なXYステージ3と、図示しない圧盤つかみ具を介してXYステージ3上に固定され、試料1が載置される圧盤10と、圧盤10上の試料1を押圧する圧子4とを備える。フレーム1内には、圧子4を介して試料1に試験力を与える負荷装置5と、圧子4の変位を測定する検出器6とを備えている。圧子4は、先端が平坦面な平面圧子であり(図3)、先端部の径は例えば50〜100μm程度である。
The
フレーム1には、レボルバに装着された複数の対物レンズ7が設けられ、対物レンズ7に入射した観察光は、撮影光学系8を介し接眼レンズ9で拡大して観察される。検出器6は例えば差動トランス式変位検出器で構成され、検出器6からの信号はコントローラ101に入力される。負荷装置5は例えば電子天秤タイプの可変負荷装置で構成される。この負荷装置5は電磁コイル51を有し、電磁コイル51の電磁力により圧子4が試料1を押圧する。電磁コイル51の供給電流はコントローラ101により制御される。これにより試料1に対し一定の増加割合で圧縮力を負荷するとともに、このときの試料1の変形量を検出器6で自動計測し、試料1の圧縮破壊強度を評価する。
The
以上の圧縮試験では、試料1に圧縮力を負荷した際に、試料1が滑ってあるいは転がって、圧盤上を試料1が位置ずれするおそれがある。これを防止するために、例えば接着剤を用いて圧盤10の上面に試料1を固定すると、接着層の影響により試験結果にばらつきが生じ、試料1の強度評価を精度よく行うことができない。また、試験終了の度に、圧盤10に付着した接着剤を取り除く必要があり、清掃作業も面倒である。そこで、本実施の形態では圧盤上に試料1を保持するために、以下のように圧盤10の上面に凹状の保持部11を設ける。
In the above compression test, when a compressive force is applied to the
図2(a)は、本実施の形態に係る圧盤10を上方から見た平面図であり、図2(b)は図2(a)のb−b線断面図である。圧盤10の上面には所定深さtの複数の保持部11が、図のX方向およびY方向にそれぞれ所定ピッチPx、Py毎に規則的に設けられている。なお、図では保持部11をX方向に3列、Y方向に4列に設けているが、保持部11の数はこれに限らない。
2A is a plan view of the
圧縮試験に用いる圧盤10には、高い硬度(例えばHv500程度以上)が必要とされる。このような圧盤10の表面に保持部11を加工するために、本実施の形態ではビッカース硬度計を用いる。ビッカース硬度計は、正四角錐のダイヤモンド圧子を一定の試験力で試料の試験面に押し込み、生じた圧痕の大きさから試料の硬さを測定する試験機である。
The
保持部11を加工する場合、まず、ビッカース硬度計に圧盤10をセットする。次いで、ダイヤモンド圧子を用いて圧盤10の表面に所定の試験力F0を負荷し、一の圧痕を形成する。さらに、圧盤10をX方向またはY方向に所定ピッチPx、Pyだけずらして同様に試験力F0を負荷し、所定の数だけ圧痕を形成する。以上により、圧盤10の上面に複数の圧痕が形成され、保持部11が設けられる。
When processing the
本実施の形態では、ビッカース硬度計に例えば対面角が136°の正四角錐のダイヤモンド圧子を用いる。このため、図2(a)に示すように保持部11は上から見ると対角線の長さがLの正方形の形状をなし、点Oを中心にして登り勾配の4つの三角形状斜面11aを有している。なお、点Oはダイヤモンド圧子の頂点位置に相当する。
In the present embodiment, a diamond indenter having a regular quadrangular pyramid having a facing angle of 136 ° is used for the Vickers hardness tester, for example. For this reason, as shown in FIG. 2A, when viewed from above, the
圧痕の深さtと対角線長さLの間には所定の関係があり、試料1の粒径に応じて対角線長さLが決定される。例えば試料1の粒径が400μmのとき、対角線長さLを90μm程度とすればよい。このとき圧痕のピッチPx、Pyを例えば100μm程度とすることが好ましい。このような圧痕を形成するのに必要な試験力F0は、例えば20N程度である。
There is a predetermined relationship between the depth t of the indentation and the diagonal length L, and the diagonal length L is determined according to the particle size of the
以上のようにして形成された圧盤10の上面に試料1を載置すれば、圧盤上を試料1が転がり、いずれかの保持部11に嵌入する。圧縮試験を行う場合は、どの保持部11に試料1が入り込んだのかを接眼レンズ9を介して確認し、XYステージ3を操作して圧盤10を所定量移動し、圧子4の下方に試料1を位置させる。この状態で、試料1の上部に圧子4を当接させ、負荷装置5により圧縮力を負荷する。
When the
図3は、試料1に圧縮試験力を負荷した状態を示す図である。試料1の底部周面は、保持部11の4つの斜面11a(図2)にそれぞれ当接し、試料1は4点で保持されている。これにより試料1の周囲が保持部11により拘束されるので、試料1に圧縮力が作用した場合に試料1が位置ずれすることを防ぐことができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a compression test force is loaded on the
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏する。
(1)圧盤10の上面にダイヤモンド圧子により複数の圧痕を形成し、球形状の試料1を保持するための保持部11を設けるようにした。これにより圧縮試験力が負荷された際の試料1の位置ずれを防ぐことができ、精度よく試料の物性評価を行うことができる。
(2)ビッカース硬度計を用いて圧盤10の上面に圧痕を形成するので、高硬度の圧盤10にも保持部11を容易に加工できる。
(3)ビッカース硬度計を用いて圧盤10の上面に圧痕を形成するので、ダイヤモンド圧子の押し込み深さを精度よく調節することができ、保持部11の大きさを容易に変更できる。
(4)圧盤10の上面に所定ピッチPx,Py毎に規則的に圧痕を形成するので、圧盤上の試料1の相対位置を容易に把握することができ、圧子4と試料1の位置合わせを簡単に行うことができる。
According to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(1) A plurality of indentations are formed on the upper surface of the
(2) Since the indentation is formed on the upper surface of the
(3) Since an indentation is formed on the upper surface of the
(4) Since indentations are regularly formed on the upper surface of the platen at predetermined pitches Px and Py, the relative position of the
なお、上記実施の形態では、圧盤10の上面に一定形状の複数の保持部11を設けたが、図4に示すように1枚の圧盤10の上面に形状の異なる複数の保持部11を設けるようにしてもよい。図4では、圧盤10の表面を10A、10B、10Cの3領域に分け、各領域10A〜10Cにそれぞれ対角線長さがLA,LB,LCおよび圧痕深さtA,tB,tCの複数の保持部11A〜11Cを設けている。ここで、各対角線長さLA〜LCと圧痕深さtA〜tCには、LA<LB<LC、tA<tB<tCの関係がある。保持部11Aで粒径が小(例えば10μm)の試料1を保持し、保持部11Bで粒径が中(例えば50μm)の試料を保持し、保持部11Cで粒径が大(例えば400μm)の試料1を保持する。これにより1枚の圧盤10で粒径の異なる試料1を保持することができ、試料1の粒径を変更する度に圧盤10を交換する必要がない。
In the above embodiment, a plurality of holding
上記実施の形態では、圧縮試験機に圧盤10を適用したが、球形状の試料1の物性を評価する他の材料試験機にも適用可能である。その一例を図5に示す。図5は微小硬度計に適用した例であり、保持部11で保持した試料1の上面にダイヤモンド圧子12の先端を当接した状態を示している。硬度計の圧子12の形状は圧縮試験機の圧子4(図1)の形状と異なるが、これ以外の構成は図1に示したものと同様である。すなわち、硬度計は試料台2、XYステージ3、負荷装置5、検出器6、対物レンズ7、接眼レンズ9等を有する。図5の状態から、負荷装置5によりダイヤモンド圧子12を試料1に押し込むことで、硬さ試験を行うことができ、これにより球状の試料1の硬度を容易に測定することができる。
In the above embodiment, the
この場合、ダイヤモンド圧子12により圧盤10の上面に圧痕(保持部11)を形成し、この保持部11に試料1を嵌入して、硬さ試験を行うようにしてもよい。これにより1台の試験機で、保持部11の加工と試料1の硬度計測を行うことができる。硬さ試験においては、試験力と圧子12の押し込み深さの変化を把握することができ、ナノインデンターとしての硬度計測が可能である。
In this case, an indentation (holding portion 11) may be formed on the upper surface of the
上記実施の形態では、圧盤10の表面にビッカース硬度計により圧痕(凹部)を形成したが、ロックウェル硬度計、ヌープ硬度計、ブリネル硬度計等により凹部を形成し、保持部11としてもよい。また、イオンビーム加工等により圧盤10の表面に凹部を形成し、保持部11としてもよい。図6に示すように圧盤10の表面に格子状に窪み15を形成し、窪み15の交点を保持部11としてもよく、試料1を位置決めするための凹部の形状は上述したものに限らない。圧盤10の表面に所定ピッチPx,Py毎に保持部11を設けたが、保持部11をランダムに設けてもよい。
In the above embodiment, the indentation (recessed portion) is formed on the surface of the
負荷装置5と圧子4、12を用いて試験力を負荷したが、負荷手段の構成はこれに限らない。例えば電磁力による負荷方式でなく、モータ駆動による負荷方式としてもよい。すなわち、本考案の特徴、機能を実現できる限り、本考案は実施の形態の材料試験機に限定されない。
Although the test force is loaded using the
1 試料
5 負荷装置
10 圧盤
11 保持部
12 ダイヤモンド圧子
1
Claims (6)
前記圧盤の上面には、試料を位置決めする凹部が設けられていることを特徴とする材料試験用圧盤。 A material test platen that holds a granular sample against a test force from above,
A platen for material testing, wherein a concave portion for positioning a sample is provided on an upper surface of the platen.
前記凹部は、前記圧盤の上面に所定間隔で複数設けられていることを特徴とする材料試験用圧盤。 In the material test platen according to claim 1,
The material test platen, wherein a plurality of the recesses are provided at predetermined intervals on the upper surface of the platen.
前記凹部は、先端が角錐形状をなす硬度計の圧子によって形成され、試料の大きさに応じた深さを有する圧痕であることを特徴とする材料試験用圧盤。 The platen for material testing according to claim 1 or 2,
2. The material test platen according to claim 1, wherein the recess is an indentation formed by a hardness meter indenter having a pyramid tip at a depth corresponding to a sample size.
前記圧盤の上面には、深さの異なる複数の圧痕が設けられていることを特徴とする材料試験用圧盤。 The material test platen according to claim 3,
A platen for material testing, wherein a plurality of indentations having different depths are provided on an upper surface of the platen.
この圧盤の凹部で位置決めされた試料に対し、上方から試験力を負荷する負荷手段とを備えることを特徴とする材料試験機。 The platen according to any one of claims 1 to 4,
A material testing machine comprising load means for applying a test force from above to a sample positioned in a concave portion of the platen.
この圧盤の凹部で位置決めされた試料に対し、前記圧子によって上方から試験力を負荷する負荷手段とを備えることを特徴とする硬度計。 A platen according to claim 3 or 4,
A hardness meter comprising load means for applying a test force from above to the sample positioned in the concave portion of the platen by the indenter.
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CN106872302A (en) * | 2017-03-24 | 2017-06-20 | 陕西瑞之源农牧科技有限公司 | Feed composite particles carrier Determination of Hardness device and hardness balance's assay method |
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