JPH0541403Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、セラミツクスなどの試料を高温炉に
て加熱しつつ圧縮する試験機における高温圧縮試
験用保護カバーに関する。

Ｂ 従来の技術 この種の高温試験に供される従来の材料試験機
は第４図に示すように構成されている。

一対のコラム１間に保持された真空高温槽２内
には断熱筒３が配置され、その断熱筒３内にヒー
タ４が配置されている。真空高温槽２には、その
上下面を貫通して上下圧盤５，６が挿設され、上
下圧盤５，６間に試料TPが挟持されている。下
圧盤６上には円盤状の試料受台７が設置され、第
５図に示すようにその受台７の上面に変位検出棒
８ａ，８ｂの一端が接している。また、上圧盤５
の軸心には変位検出棒８ｃが配置され、その一端
が試料TPの上面に接している。これら変位検出
棒８ａ〜８ｃの他端は真空高温槽２およびクロス
ヘツド９を貫通してベルジヤー１０まで延設さ
れ、ダイアルゲージ１１ａ〜１１ｃにそれぞれ連
結されている。ここで、上圧盤５はクロスヘツド
９の下面に固設され、下圧盤６は負荷ロツド１２
に接続されている。断熱筒３内の温度は、熱電対
１３で計測する。

試料TPを真空またはガス状態で1500〜1600℃
まで加熱しつつ上下圧盤５，６で圧縮し、試料
TPの歪を３つのダイアルゲージ１１ａ〜１１ｃ
の検出値に基づいて計測し、圧縮荷重を不図示の
ロードセルで計測する。詳しくは、試料TP上面
の位置変位を、検出棒８ｃからダイアルゲージ１
１ｃで検出し、試料TPの下面位置変位を、検出
棒８ａ，８ｂからダイアルゲージ１１ａ，１１ｂ
で検出される検出値の平均値として検出し、上下
面位置変位の検出値から試料TPの歪を計測する。

Ｃ 考案が解決しようとする課題 しかしながらこの種の材料試験機においては、
試料TPの破壊時にその爆裂によつてヒータ４、
温度検出用熱電対１３あるいは黒鉛製断熱筒３な
どの治具が破壊されるおそれがある。そのため、
これらの高価な機器が消耗品となり試験コストが
嵩むという問題がある。

そこで、セラミツクス製の筒状保護カバーで試
料を取り囲むことも考えられるが、保護カバーが
高価であり、消耗品とするにはランニングコスト
がかかりすぎる。また、保護カバーが破損するこ
ともあり、必ずしも確実に試料などの飛散を防止
できない。さらには、試料をすつぽりと取り囲ん
でしまうとヒータからの熱伝達効率も悪い。

本考案の技術的課題は、試料破壊に伴い高価な
ヒータや治具などが破壊しないように確実にかつ
安価な部材にて保護することにある。

Ｄ 課題を解決するための手段 第１図に示す実施例により本考案を説明する
と、本考案は、上下の圧盤間に挟持した試料を加
熱しつつ圧縮する試験機に用いられる保護カバー
に適用され、セラミツクス製の外筒５１と、この
外筒５１の内側に設けられるカーボンフエルト製
の内筒５２と、外筒５１の外周面を被覆するカー
ボンペーパ製の被覆材５３と、外筒５１を保持
し、外筒５１の内外を連通する通路５５が形成さ
れたセラミツクス製の環状台座５４とを具備する
ことにより、上述した技術的課題が解決される。

Ｅ 作用 試料が爆裂する際の破片は内筒５２に衝突し剛
性のある外筒５１で外部への飛散が防止される。
破片は外筒５１に直接衝突しないから、カーボン
フエルト製の内筒５２のみ交換すればよく、セラ
ミツクス製の外筒５１を交換する場合に比べてラ
ンニングコストが低減される。また、保護カバー
周囲に置かれるヒータの熱が台座５４の通路５５
から内側の試料に伝達されるから熱効率もよい。

なお以上では実施例の図面により本考案を説明
したが、それに限定されるものではない。

Ｆ 実施例 第２図は、真空槽２１内に設置した高温炉２２
内でセラミツクス試料TPを圧縮する場合を示す。
試料TPは、ロードセル２３と継手２４とを介し
てクロスヘツド２５に接続される下部治具７０
と、クロスヨーク２６に接続される上部治具８０
との間で上下圧盤２７と２８、補助圧盤２９およ
び試料受台４１を介して圧縮される。なお、３５
はヒータ、３６は温度センサである。

下部治具７０は、下圧盤２８の保持部７０１か
ら継手２４との接続部７０２にかけて負荷軸方向
に延在し、負荷軸と直交する水平方向に４つの領
域に分割され、各領域が分割部材７１〜７４で形
成される。最下段の分割部材７４はステンレス製
であり、フランジ部７４１と筒状体部７４２とか
ら成り、内部に冷却水の循環通路３０が形成され
る。この分割部材７４は継手２４に螺着される。
分割部材７４の上部には、袋ナツト７５によりイ
ンコネル製の分割部材７３が螺着積層され、更に
その上部に分割部材７２，７１が積層され、最上
段の分割部材７１の上面球状凹部に下圧盤２８が
保持される。各分割部材７１〜７４は水平方向に
ずれないように互いに凹凸係合されている。な
お、分割部材７１および下圧盤２８は炭化ケイ素
SiCから成り、また分割部材７２は窒化ケイ素Si₃
N₄から成る。更に、袋ナツト７５は耐熱性金属
から成る。

上部治具８０は、上圧盤２７の保持部８０１か
らクロスヨーク２６との接続部８０２にかけて負
荷軸方向に延在し、負荷軸と直交する水平方向に
５つの領域に分割され、各領域が分割部材８１〜
８４で形成される。最上段の分割部材８１はステ
ンレス製であり、フランジ部８１１と筒状体部８
１２とから成り、内部に冷却水の循環通路３１が
形成されクロスヨーク２６に螺着される。分割部
材８１の下部には、ホルダ８６と袋ナツト８７と
によりインコネル製の分割部材８２と、窒化ケイ
素Si₃N₄製の分割部材８３と、炭化ケイ素SiC製
の分割部材８４とが積層され、さらに最下段の分
割部材８４にはホルダ８６によつて炭化ケイ素
SiC製の上圧盤２７が接続される。上部治具８０
の内部と上圧盤２７の内部には温度勾配が極端に
生じないように空洞３２が形成されている。ま
た、ホルダ８６と上圧盤２７との間には緩衝部材
としてカーボンフエルト８５が介装されている。

下部圧盤２８上には、第３図に示すように円盤
部４１ａから３つの耳部４１ｂを等角度間隔で突
設した試料受台４１が載置される。この３つの耳
部４１ｂには、３本の検出棒４２の一端が当接さ
れる。３本の検出棒４２の他端はクロスヨーク２
６の上方まで延在して磁気式変位計などと連結さ
れる。

一方、上圧盤２７と試料TPとの間には高温下
でも所定の硬度が保持され剛性の高いセラミツク
ス製の補助圧盤２９が介在している。この補助圧
盤２９の上面には、上部治具８０内を貫設する検
出棒４３の一端が当接し、その他端はクロスヨー
ク２６の上方まで延在して磁気式変位計などと連
結される。

また、試料受台４１には、試料TPの周囲に保
護カバー５０が載置される。

この保護カバー５０は第１図に示すように、セ
ラミツクス製の外筒５１と、この外筒３１の内側
に設けられる２層構造（１層でもよい）のカーボ
ンフエルト製の内筒５２と、外筒５１の外側に設
けられたカーボンペーパ製の被覆材５３と、これ
らを一体に保持するセラミツクス製の台座５４と
から成る。台座５４の底部には、脚５４ａが突設
され、これにより台座５４と試料受台４１との間
に保護カバー５０の内外を連通する通路５５が形
成される。

この保護カバー５０は、試料TPが爆裂する際
に、その周囲のヒータ３５、高温炉２１などの破
損を防止するために設けられ、比較的安価な内筒
５２は破損の都度変換可能に設けられ、被覆材５
３は、外筒５１が破壊するときに周囲への飛散を
防止するものである。

このように構成された装置においては、試料
TPが高温炉２２内のヒータ３５によつて真空ま
たはガス雰囲気中で1500〜1600℃まで加熱され、
クロスヘツド２５を上昇することにより圧盤２
７，２８を介して試料TPが負荷される。加熱に
際しては、ヒータ３５の熱は保護カバー５０底部
の通路５５を介して保護カバー５０の内部に伝達
されるので、熱伝達効率がよい。

試料TPの歪は、次のように計測する。

試料受台４１上に接する３本の検出棒４２のそ
れぞれの変位を不図示の変位計で検出し、その平
均をとつて試料TPの上面位置の変位を求める。
また、補助圧盤２９上に接する１本の検出棒４３
の変位を不図示の変位計で検出して試料TPの上
面位置の変位を求める。そして、試料TPの下面
位置変位を示す上記平均値と、試料TPの上面位
置変位を示す検出値とに基づいて、試料TPの歪
を計測する。

ここで、下圧盤２８は分割部材７１上に球座を
介して保持されているので、第４図に示す従来の
ように２本の検出棒８ａ，８ｂで試料TPの下面
の位置変化を検出すると、試料受台４１が傾くと
正確な歪検出ができない。しかし、第３図に示す
ように、３本の検出棒４２を試料受台４１に等角
度間隔で当接させ、試料受台４１の３箇所の変位
の平均値をとれば、たとえ試料受台４１が傾いて
も試料TPの下面の位置変化を正確に検出でき、
これにより歪検出が正確になる。

また、試料受台の半径方向の温度勾配が大きく
第５図に示す円盤状の受台７では、その半径が大
きくなると熱応力によつて破損し易くなる。その
ため、第３図のように試料受台４１を、円盤部４
１ａから耳部４１ｂを突出させて形成し、その耳
部４１ｂに検出棒４２を当接するようにし、円盤
部４１ａの半径を極力小さくし熱応力による破損
を防止している。

さらに、高温試験においては試料TPの硬度が
低下するので、第４図に示す従来例のように試料
TPの上面に直接に検出棒８ｃを当接させると試
料TPが上圧盤５の検出棒孔にめり込んで正確な
歪検出ができないことがある。そのため、第２図
に示すように、試料TPの上面に補助圧盤２９を
置き補助圧盤２９の上に検出棒４３を当接させれ
ば、たとえ試料TPの硬度が低下しても剛性の高
いセラミツクス製の補助圧盤２９の硬度は低下し
ないから、試料TPが上圧盤５の検出棒孔にめり
込まず正確な変位の検出が可能となる。

さらにまた、試料TPが爆裂するときに飛散す
る破片は保護カバー５０の内筒５２に当り周囲へ
の飛散が防止され、また、内筒５２は比較的安価
なカーボンフエルトを外筒５１の内周面に縫合し
ているから、内筒５２が破損した場合でも、高価
なセラミツクス製の外筒５１を交換するのに比べ
て容易にかつ低コストで交換できる。また、外筒
５１が万一破損してもその周面のカーボンペーパ
製の被覆材５３により周囲への飛散が防止され、
ヒータ３５や高温炉２２などを破損から防止す
る。

なお、この実施例においては、上下の治具８
０，７０にはその負荷軸方向に1000℃以上の温度
勾配が生じるが、各分割部材７１〜７４，８１〜
８４のそれぞれの温度勾配は比較的小さく、一体
物の治具のような破損が防止される。

Ｇ 考案の効果 本考案は以上のように構成したから、ヒータや
各種治具の破損が確実に防止されるとともに、廉
価な内筒のみが消耗品となるから保護カバーに関
するランニングコストの低減を図ることが可能と
なる。また、保護カバーの内外とが連通通路を介
して連通されるので、ヒータの熱が効率良く試料
に伝送される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は一実施例を示し、第１図は保
護カバーの斜視図、第２図は全体構成を示す断面
図、第３図は試料受台の平面図である。第４図は
従来の材料試験機の正面図、第５図はその試料受
台の平面図である。 ２１……真空槽、２２……高温炉、２３……ロ
ードセル、２４……継手、２５……クロスヘツ
ド、２６……クロスヨーク、２７……上部圧盤、
２８……下部圧盤、２９……補助圧盤、４１……
試料受台、４１ａ……円盤部、４１ｂ……耳部、
４２，４３……検出棒、５０……保護カバー、５
１……外筒、５２……内筒、５３……被覆材、７
０……下部治具、８０……上部治具。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上下の圧盤間に挟持した試料を加熱しつつ圧縮
   する試験機に用いられる保護カバーにおいて、セ
   ラミツクス製の外筒と、この外筒の内側に設けら
   れるカーボンフエルト製の内筒と、前記外筒の外
   周面を被覆するカーボンペーパ製の被覆材と、前
   記外筒を保持し、外筒の内外を連通する通路が形
   成されたセラミツクス製の環状台座とを具備する
   ことを特徴とする高温圧縮試験機用保護カバー。