JPH02132347A - 破壊試験におけるクラック検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、重ね溶接継手等の被検体の破壊試験における
クラック検出方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、自動車の製造工程等において薄板を接合する方
法として、重ね溶接継手の一種である点溶接か多用され
ている。車体外板用の冷延鋼板、強度部材に用いられる
熱延鋼板とも、この方法により接合されることが多い。

そのため、自動車用鋼板の重要な特性の１つとして、点
溶接継手の静的、動的強度の高いことが要求される。そ
れ故、これらの鋼板については、点溶接継手の疲労強度
及び引張、曲げ強度特性試験を行い、疲労限、時間疲労
強度を求める必要がある。又、これら鋼板の使用目的上
可能な限り正確にこれら強度を求める必要がある。

とこて、引張強度特性、曲げ強度特性に関しては、破断
強度で定義されるため、比較的簡単に求められる。

然るに、点溶接の疲労試験ては、データのばらつきが大
きいことが知られている。この原因は、通常の疲労試験
と比較すると良く理解てきる。即ち、通常の疲労試験の
疲労強度は試験片の破断て定義され、測定上は負荷荷重
か０になるという明瞭な指標があるのに対し、点溶接の
疲労強度の場合には疲労クラックか一定の長さに達した
時点で定義され、負荷荷重の低下は指標とならない。

又、最近の疲労試験機では、負荷荷重を一定に保つ制御
系が進歩し、微小なクラックが発生しても荷重の変動と
して現われない場合が多く、益々クラックの検出を困難
にしている。

従来、点溶接部の疲労クラックを検出するためには、ク
ラックか発生ずる場所を予想し、その部分に、歪ゲージ
を貼付し、疲労試験中の歪の変化て、疲労試験停止時期
、即ち疲労強度を決定していた。

［発明が解決しようとする課題］ 然しなから、上記歪ゲーシ法ては以下の如くの問題点が
ある。

■疲労クラックの発生場所が予想とは異なる場合があり
、長大なクラックに成長するまで疲労試験機か′停止し
ないことがある。

■歪ゲージの構造上、蒸着線間の微小な疲労クラックの
検出がてきない。

■これら２つの原因により、クラック長さと歪の変化の
リニアリティが悪い」二に再現性か良くない。

尚、」二記は主に疲労試験について述べたが、木来静的
破壊試験においてもクラック検出が容易であれは、最終
的な破断てはなく、クラックの貫通を強度の指標とずへ
きであることは言うまでない。

本発明は、引張及び／又ば曲げ応力下ての破壊試験にお
いて、精度、再現性共に良好な状態て機械特性を測定可
能とすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の破壊試験におけるクラック検出方法は、被検体
な引張及び／又は曲げ応力ｒて破壊試験するに際し、該
被検体の外表面に閉した空間を設け、該空間に大気に対
して正又は負の圧力を加えるとともに、該被検体に荷重
を加え、この負荷中における該空間の圧力変化から、該
被検体に生じたクラックの一方の表面から他方の表面へ
の貫通を検出するようにしたものである。

本発明の破壊試験におけるクラック検出装置は、被検体
に取付けられ、該被検体の外表面に閉した空間を形成す
る圧力アタッチメントと、該圧力アタツヂメントが形成
する上記空間に大気に対する正又は負の圧力を加える圧
力装置と、上記空間の圧力変化を検出する圧力検出器と
、該圧力検出器の検出結果から、該被検体に生じたクラ
ックの一方の表面から他方の表面への貫通を検出するク
ラック検出器とを有してなるようにしだものてある。

［作用］ 先ず、本発明成立の根拠として、重ね溶接継手の一種て
ある点溶接継手とその疲労試験について、本発明者が得
た知見を説明する。第２図、第３図は点溶接疲労試験片
１を示すものであり、２はナケット（溶融後凝固部）、
３は圧痕てある。

本発明者は、点溶接疲労試験片１の特殊性即ち該試験片
中央部にクラック４か入ること、２枚の板片を接合した
ものであることから、クラック４が板厚を貫通ずること
により、気体の通路が新たに生ずることに思い到り、溶
接界面から発生し、板表面まて貫通する種々の長さ４（
第３図参照）のクラック４を有する点溶接疲労試験片１
をめくら蓋として用いた真空容器５の真空度とクラック
長さでの関係を調べた結果、両者には例えば第４図に示
す如くの−義的な関係があることを見い出した。６は０
リンクである。

又、真空容器とは逆に、加圧容器について同様な測定を
行なフた場合もやはり、圧力とクラック長さとの間に−
義的な関係があることも見い出した。

従って、本発明のクラック検出方法及び装置によるよう
に、被検体に荷重を加えながら、該被検体の外表面に設
けた閉じた空間の圧力変化を検出することにより、被検
体に生じたクラックの一方の表面から他方の表面への貫
通を検出てきる。

この時、本発明においては、圧力とクラック長さとの間
に前述の如くの一義的な関係かあり、■微小クラックの
発生も精度良く検出てき、■検出結果の再現性も良い。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係るクラック検出装置を示
す模式図、第２図はクラック検出状態を示す模式図、第
３図はクラック発生状態を示す模式図、第４図は真空度
とクラック長さとの関係を示す線図、第５図（Ａ）は従
来法によるＳ　−　Ｎ　ｄ！］線を示す線図、第５図（
Ｂ）は本発明法によるＳＮ曲線を示す線図である。

クラック検出装置１０は、第１図に示す如く、例えは、
平板の点溶接継手を被検休１１として、これの疲労試験
を行なうのに用いられる。クラック検出装置１０は、２
個の圧力アタッチメント１２と、圧力装置１３と、圧力
検出器１４と、クラック検出器１５を有して構成され、
疲労試験制御装置１６を制御可能とする。

各圧力アタッチメント１２は、被検体１１に取付けられ
、被検体１１の両外表面に閉じた空間１７を形成する。

圧力装置１３ば、コンプレッサー又は真空ポンプからな
り、各圧力アタッチメン１〜１２が形成する上記空間１
７に大気に対する正又は負の圧力を加える。

圧力検出器１４は、正圧ゲーシ又は負圧ゲージからなり
、上記空間１７の圧力変化を検出する。

クラック検出器１５は、疲労試験制御装置１６にて制御
される試験機が被検体１１に荷重を加える状態下で、上
記圧力検出器１４の検出結果を転送され、被検体１１に
生じたクラックの一方の表面から他方の表面への貫通を
検出する。クラック検出器１５は、圧力検出器１４か検
出ずる空間１７の圧力が、所定のクラック長さでに一義
的に対応する予め設定した設定圧力に達すると、疲労試
験制御装置１６の機構に応してオン又はオフの信号を該
疲労試験制御装置１６に送り、疲労試験機の作動を停止
させる。これにより、所定の疲労クラック長さでて疲労
試験を停止させることがてきる。第４図はクラック検出
装置１０によるクラック長さρ（第３図参照）と真空度
との関係を示す線図である。使用する真空系により、こ
の第４図の関係は変わるが、第４図のような関係を予め
求めておけば、この曲線を用いて真空度からクラック長
さρを知ることができる。この関係が点溶接の疲労試験
以外の破壊試験にもそのまま応用できることは言うまて
もない。

尚、上記クラック検出装置１０の実施において、前記空
間１７に試験当初付与する試験圧力は、正圧の場合は１
気圧から５気圧、負圧の場合は、ＩＯ−１から１０””
ｔｏｒｒが適当てある。又、圧力アタッチメント１２の
被検休１１との接触部は例えは円形てあり、その直径は
、点溶接につい゜Ｃは、圧痕径の１．５倍から被検体１
１の板幅まてが適当てある。

又、被検体１１の表面租度が大きいとき、被検体１１と
圧力アタッチメント１２との間に接着剤を設けることに
より、圧力アタッチメント１２を被検体１１の表面に密
着させ、平滑な表面の被検体におけると同様の測定精度
を得ることかできる。

又、圧力装置１３が前記空間１７に形成ずる圧力は、正
圧よりは負圧の方が、圧力アタッチメント１２を被検体
１１に対し容易に装着できる。

以下、本発明の具体的実施結果について説明する。

板厚２．　８ｍｍの鋼板を用いて　１５０ｍｍ　（長手
）×５０ｍｍ　（幅）の短冊状の試験片を切り出し、重
ねしろ５０ｍｍて点溶接を行ない、引張疲労試験を行な
った。歪ゲージを添付する従来法（歪ゲージ法）と本発
明法て、各荷重１０本づつの試験片についてＳ−Ｎ曲線
を求め、比較した。第５図（Ａ）（Ｂ）にそれらの結果
を示す。点溶接の条件は表１に示す。又、疲労試験後、
クラック長さΩを測定した結果を表２に示す。

尚、本発明法において、試験片の外表面に形成した前述
の空間に試験当初付与した試験圧力はＬＸ　１０−”ｔ
ｏｒｒ、検出するクラツク長さＣに対応して定めた設定
圧力は３　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒてあった。

第５図（Ａ）　　　ＣＢ）によれば、それらのエラーパ
ーから分かるように本発明法により疲労試験を停止した
場合の方が、疲労強度のハラ付きが著しく少ない。これ
は、表２に定量的に示したように、疲労試験終了時の疲
労クラツク長さでか従来法では分散１．５５とばらつき
か大きいのに対し、本発明法では分散が０．０１２と非
常に小さいことによる。点溶接継手の疲労のデータはバ
ラ付きか大きいと言われていたが、これは溶接自体に起
因するのではなく、試験停止（クラツク検出）の方法に
問題があったためと言える。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれは、引張及び／曲げ応力下て
の破壊試験において、精度、再現性共にに良好な状態で
機械特性を測定できる。従って、本発明は、各種破壊試
験において強度測定データの信頼性を向上てき、例えは
高疲労強度鋼の開発、高疲労強度の車体設計等に広く用
いることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るクラック検出装置を示
す模式図、第２図はクラック検出状態を示す模式図、第
３図はクラック発生状態を示す模式図、第４図は真空度
とクラック長さとの関係を示す線図、第５図（Ａ）は従
来法によるＳ−Ｎ曲線を示す線図、第５図（Ｂ）は本発
明法によるＳ−Ｎ曲線を示す線図てある。 １０・・・クラック検出装置、 １１・・・被検体、 １２・・・圧力アタッチメント、 １３・・・圧力装置、 １４・・・圧力検出器、 １５・・・クラック検出器、 １７・・・空間。 代理人　弁理士　塩　川　修　治 表１ 第 図 第３図 第４図 ラ０，８ （ｍｍ） （Ｘ　１０−２） 真空 （Ｔｏｒｒ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体を引張及び／又は曲げ応力下で破壊試験す
   るに際し、該被検体の外表面に閉じた空間を設け、該空
   間に大気に対して正又は負の圧力を加えるとともに、該
   被検体に荷重を加え、この負荷中における該空間の圧力
   変化から、該被検体に生じたクラックの一方の表面から
   他方の表面への貫通を検出する破壊試験におけるクラッ
   ク検出方法。
2. （２）被検体に取付けられ、該被検体の外表面に閉じた
   空間を形成する圧力アタッチメントと、該圧力アタッチ
   メントが形成する上記空間に大気に対する正又は負の圧
   力を加える圧力装置と、上記空間の圧力変化を検出する
   圧力検出器と、該圧力検出器の検出結果から、該被検体
   に生じたクラックの一方の表面から他方の表面への貫通
   を検出するクラック検出器とを有してなる破壊試験にお
   けるクラック検出装置。