JPH032603A - 耐熱性歪ゲージ及び歪測定方法 - 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〕 本発明は耐熱性歪ゲージ及び歪測定方法に関し、特にセ
ラミック部材等の使用条件と同じ高温下での歪を測定し
得る耐熱性歪ゲージ及び歪測定方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕各種の
部材の機械的強度を知るために、部材各部の歪を測定す
ることが広く行われている。この歪の測定には、通常歪
ゲージと呼ばれるものが使用され、被試験体となる部材
の測定位置に歪ゲージを貼付し、歪ゲージからの信号に
より、貼付部位の歪を測定する。このような歪ゲージの
典型的な例は第３図に示す通りである。第３図において
、歪ゲージはＣｕやＮｉ等の金属や合金からなる受感部
３１と、受感部３１に接続されたリード線３２と、受感
部３１を支えるベース３３とからなり、ベース３３を被
試験体５に固定するために接着剤３４が使用される。

受感部３１には、通常Ｃｕ合金が使用されているが、高
温用としてはＮ　＋Ｃｒ合金、ＦｅＣｒ合金、Ｐｔｗ合
金等が使用されている。ベース材としては、被試験体表
面の歪が良好に受感部３１に伝達されるように、フェノ
ール樹脂、ポリイミド樹脂等のプラスチックのように可
撓性の高い材料や、ステンレススチール等の高引張強度
材が使用されている。また、接着材３４には、樹脂系又
はゴム系のものが使用され、また特に高温用にセラミッ
クペーストも開発されているが、いずれにしても最高使
用温度は５００℃程度である。

ところで、最近、自動車や各種機械の部品として、各種
のセラミックスが使用されるようになってきており、タ
ービンロータ等１０００℃以上の高温度で使用される部
品には、高温強度の大きなＳｉＪ、等のセラミックスが
使用される。しかし、かかるセラミック部品の実際の使
用条件下での歪を測定しようとしても、歪ゲージの耐用
温度よりはるかに高いために、実際は不可能であるとい
う問題があった。

従って、本発明の目的は、セラミック部品等著しく高い
使用温度を有する部材の実際の使用温度での歪を測定す
ることができる耐熱性歪ゲージ及び歪測定方法を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

以上の目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は、接着
剤を用いることなく、高融点金属からなるゲージを直接
被試験体上に形成すれば、歪ゲジの耐熱温度を被試験体
の使用温度以上に上げることができることを発見し、本
発明に想到した。

すなわち、本発明の耐熱性歪ゲージは被試験体の表面に
直接形成された高融点金属の薄膜状ゲージパターンと、
前記ゲージパターンの端子に融着されたリード線とを有
することを特徴とする。

また本発明の歪測定方法は、被試験体の表面にゲージパ
ターン状の開口部を有するマスクを設け、化学蒸着法に
より高融点金属の薄膜状ゲージパターンを直接形成し、
その端子にリード線を融着後、高温下で被試験体の歪測
定を行うことを特徴とする。

〔実施例及び作用〕

第１図は本発明の一実施例により被試験体上に形成した
歪ゲージを示す。歪ゲージ１は、被試験体５の表面上に
直接形成されているが、その歪ゲージｌは、第２図に示
すように、高融点金属からなるゲージパターン２と、端
子３．３′と、端子３．３′に融着されたリード線４．
４′とからなる。

ゲージパターン２は、本実施例では、歪の測定方法に平
行に配列された複数の受感部（歪部）　２１が直列に接
続された形状を有し、全体が高融点金属の薄膜により形
成されている。高融点金属としては、融点、耐酸化性、
加工性等の観点から、白金が最も望ましいが、使用温度
の比較的低い被試験体に対しては、もう少し融点の低い
金属でも使用することができる。またゲージパターン２
の薄膜は一般に２〜２５μｍ程度であればよく、２μｍ
より薄いと歪測定感度が不十分であり、２５μｍより厚
くしても意味がない。なおゲージパターン２中の各歪部
の幅は種々設定できるが、良好な感度を得るためには１
００μｍ程度あればよい。

薄膜状ゲージパターン２の形成は、通常の薄膜技術によ
り行うことができるが、複雑形状の被試験体５の所望の
部位にゲージパターン２を形成するためには、化学蒸着
法（ＣＶＤ）が好ましい。化学蒸着法により薄膜状ゲー
ジパターン２を形成するには、まずゲージパターン状の
開口部を有するマスクを被試験体上に形成する。マスク
としては種々のものを使用することができるが、フォト
レジストにより形成するのが最も簡便である。フォトレ
ジストによるゲージパターン２の形成法自体は、半導体
製造において用いる手法と同じでよい。すなわち、被試
験体５上にフォトレジストを塗布し、ゲージパターン状
に光を照射して、その部分だけを可溶性し、溶剤洗浄に
よりゲージパターン状の開口部を形成する。次に、被試
験体５の全表面に化学蒸着法（ＣＶＯ）により高融点金
属の蒸着を行い、所望の厚さに達したら、蒸着を終了し
、余分のフォトレジスト層を洗い流す。このようにして
得られた薄膜状ゲージパターン２の端子３．３′に、ワ
イヤーボンディング法と同様の方法により、リード線を
融着する。

なお、ゲージパターン状の開口部を有する小さなマスク
を多数あらかじめ形成しておき、それらを被試験体５の
所望の部位に貼付し、その後他の被試験体表面に塗膜を
形成することによりマスクを行い、化学蒸着法を実施す
る方式によれば、複雑な表面形状を有する被試験体に対
しても、簡単にゲージパターンを形成することができる
。

このようにして得られた歪ゲージは、そのままでも使用
できるが、高温条件下での高融点金属の保護のために、
耐熱性、耐酸化性の良好なセラミックスの溶射膜を形成
するのが好ましい。セラミックの溶射膜は、ＺｒＬ等の
セラミックスをプラズマ溶射法等により溶射することに
より形成することができる。

なお本発明において用いる被試験体として、５１３Ｎ４
　、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の耐熱性セラミックスからな
る部材を用いることができる。これらの耐熱性セラミッ
クスの使用可能範囲は約１５００℃までであるが、本発
明の耐熱性歪ゲージの使用可能範囲は、例えば高融点金
属としてＰＬを用いた場合、１６００℃にも達するので
、被試験体の実際の使用温度での歪測定を十分に行うこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明の耐熱性歪ゲージは、高融
点金属からなる薄膜状ゲージパターンを直接被試験体上
に形成してなるものであるので、被試験体の実際の使用
温度である高温下でも十分に耐用性がある。その上、被
試験体の所望の部位にマスクを形成して、ＣＶＤ法によ
り簡単にゲージパターンを形成することができるという
利点もある。このように、本発明により、従来不可能で
あった高温における歪測定を行うことができるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による耐熱性歪ゲージを被試
験体に形成した状態を示す縦断面図であり、 第２図は本発明の一実施例による耐熱性歪ゲージのゲー
ジパターンを示す拡大平面図であり、第３図は従来の歪
ゲージを被試験体に貼付した状態を示す縦断面図である
。 １・・・歪ゲージ ２・・・ゲージパターン ２１・・・歪部 ３．３′　・・・端子 ４　４′　・　・　・　リード線 ５・・・被試験体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被試験体の表面に直接形成された高融点金属の薄
   膜状ゲージパターンと、前記ゲージパターンの端子に融
   着されたリード線とを有することを特徴とする耐熱性歪
   ゲージ。
2. （２）請求項１に記載の耐熱性歪ゲージにおいて、前記
   ゲージパターンが化学蒸着法により形成された白金パタ
   ーンであることを特徴とする耐熱性歪ゲージ。
3. （３）請求項１又は２に記載の耐熱性歪ゲージにおいて
   、前記ゲージパターン上にセラミック溶射膜からなる保
   護層を有することを特徴とする耐熱性歪ゲージ。
4. （４）被試験体の表面にゲージパターン状の開口部を有
   するマスクを設け、化学蒸着法により高融点金属の薄膜
   状ゲージパターンを直接形成し、その端子にリード線を
   融着後、高温下で被試験体の歪測定を行うことを特徴と
   する方法。
5. （５）請求項４に記載の歪測定方法において、前記ゲー
   ジパターン上にセラミック溶射膜を形成後高温下で歪測
   定を行うことを特徴とする方法。