JPH085532A - 応力腐食疲労試験装置 - Google Patents

応力腐食疲労試験装置

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JPH085532A
JPH085532A JP16325994A JP16325994A JPH085532A JP H085532 A JPH085532 A JP H085532A JP 16325994 A JP16325994 A JP 16325994A JP 16325994 A JP16325994 A JP 16325994A JP H085532 A JPH085532 A JP H085532A
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JP
Japan
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test piece
stress corrosion
corrosive liquid
test
corrosion fatigue
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JP16325994A
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Shoichiro Nakada
昭一郎 中田
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TEKUNISU KK
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TEKUNISU KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属材料の応力腐食割れ試験を容易に、かつ
迅速に行うことのできる汎用性の高い応力腐食病労試験
装置を得ること。 【構成】 棒形状の試験片の一端を装着部に装着し、当
該試験片の他端である自由端に所望の重りを吊り下げ、
かつ当該試験片の所定位置に所定量の腐食液を滴下し
て、棒形状の試験片をその長手方向の軸を中心軸として
回転させることにより、当該試験片の応力腐食割れの試
験を実施できるように構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属材料の腐食環境下に
おける引張応力による腐食疲労を試験する応力腐食疲労
試験装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車、鉄道、航空機等に用いら
れる締結材の材料として鋼材に代り、軽量かつ成型が容
易なアルミ系金属材料が用いられている。アルミ系金属
材料により形成された締結材の使用は機器の軽量化を図
るうえで大きく貢献できるものであり、またアルミ系金
属材料は容易にリサイクル可能である点で鋼材の締結材
に比べて大きな利点を有している。しかし、アルミ系金
属材料は機械的強度の点で問題があるために、鋼材と同
等以上の機械的強度を有する材料を開発する必要があ
り、また、開発されたアルミ系金属材料の機械的強度を
正確に試験する装置が必要であった。特に、腐食環境下
において発生する応力腐食がこのようなアルミ系金属材
料の機械的強度を著しく阻害するために、アルミ系金属
材料における腐食と引張応力との相乗作用によって生じ
る応力腐食割れの試験は必要不可欠な試験であった。
【0003】このような金属材料の機械的強度を試験す
る場合、例えば、一般的な鋼材の曲げ応力試験を行う場
合には、その曲げ回数は1x106回行って試験するの
が一般的であるが、アルミ系金属材料の場合には、アル
ミ系金属材料の特性や安全係数を考慮して1x108
の曲げ回数の試験を行ってその機械的強度の確認を必要
とする場合があった。このために、アルミ系金属材料を
試験する場合には長期間の試験時間が必要な場合があ
り、このことがアルミ系金属材料の迅速な研究開発の作
業における障害となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、アルミ
系金属材料を開発するうえで応力腐食割れの試験は必要
不可欠であるが、応力腐食割れを試験する装置として完
成されたものは市場には存在しないため、材料開発会社
の研究室等においてそれぞれ独自に製作して、試験を行
っていた。また、アルミ系金属材料の応力腐食割れを試
験する場合には、前述のように長期間の試験時間を必要
とし、研究開発の作業が迅速に行われないという問題が
あった。
【0005】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、金属材料の応力腐食割れ試験を容易
に、かつ迅速に行うことのできる汎用性の高い応力腐食
疲労試験装置を得ることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る応力腐食疲
労試験装置は、実質的に棒形状を有する試験片の一端を
その長手方向の軸を中心軸として回転させうるよう装着
する装着部と、前記装着部に装着されて試験片を回転さ
せる駆動部と、前記試験片の所定の位置に腐食液を滴下
する腐食液滴下部と、前記試験片の自由端である他端に
所定荷重を鉛直下方向に付加する荷重付加部、前記試験
片に応力腐食割れが発生して当該試験片が破壊し、前記
荷重付加部が落下したことを検出する落下検出部と、前
記試験片の回転数と前記落下検出部の落下時の信号に基
づいて当該試験片の応力腐食割れのデータを算出する制
御部とを具備する。
【0007】
【作用】本発明における応力腐食疲労試験装置は、棒形
状の試験片の一端を装着部に取付け、試験片の他端に所
望の重りを有して試験片を回動可能に保持する荷重付加
部を装着して当該試験片の片側に鉛直方向の荷重を付加
する。上記のように装着された試験片をその長手方向の
軸を中心軸として回転させて、時間の経過にともない当
該試験片に対して付加方向が変動する応力を与えるとと
もに、当該試験片の所定位置に所望量の腐食液を断続的
に滴下して、当該試験片に応力腐食割れ状態を発生さ
せ、落下検出部によりその応力腐食割れ発生時を検出す
る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の応力腐食疲労試験装置の一実
施例を図を参照して説明する。図1は本発明の一実施例
の応力腐食疲労試験装置を示す正面図であり、図2は図
1の応力腐食疲労試験装置を示す側面図である。図1及
び図2において、本実施例の応力腐食疲労試験装置は、
フレーム1上に可変速モータ2と水平保持部4とを有す
る駆動部5が配設されており、この駆動部5の水平保持
部4は可変速モータ2によりタイミングベルト3を介し
て回転駆動される水平シャフト6を有している。水平シ
ャフト6は、2つの軸受け7a、7bにより常に水平方
向に、且つ真直に保持され、その長手方向の軸を回転中
心として回転駆動するように構成されている。なお、回
転力伝達手段としてタイミングベルト3は樹脂製又はゴ
ム製のベルトを使用し、可変速モータ2の振動が水平保
持部4へ伝わらないように構成されている。可変速モー
タ2は低速から高速まで変速可能であり、例えば50r
pmから2000rpmまでの所望の回転数に設定でき
るように構成されている。
【0009】前記水平シャフト6の導出端部(図1にお
ける右側端部)には装着部8が設けられている。この装
着部8には棒形状の試験片9の一端を実質的に水平に挟
着できるようにコレットチャックが設けられており、水
平シャフト6と装着された試験片9とは直線上に真直な
状態で保持される。なお、試験片9の形状は図3に示す
形状に形成されており、その両端部は予め決められた所
定径を有して狭着されるように形成されている。回転に
よって試験片9に繰り返し曲げ応力が有効に付加される
ためには、試験片9を実質的に水平に保持して回転させ
ることが好ましい。また、試験片9を実質的に水平に保
持することは、腐食液19を試験片9上に平均した液膜
厚で滞留させうる点で、腐食作用を安定して与えるのに
適している。
【0010】試験片9の他端には荷重付加部10が取付
けられている。荷重付加部10は、試験片9を回転可能
に保持する試験片受け部11とこの試験片受け部11か
ら吊り下げられた荷重部12を有している。試験片受け
部11は、ステンレス鋼、例えばSUS304により形
成されたベアリングホルダ内に収納された軸受け、例え
ば両面シール付きの調心式ラジアルボールベアリング等
が試験片9の一端9cを回転可能に保持するように構成
されたものである。試験片9は当該軸受けにボルトを締
付けることにより容易に装着できるように構成されてい
る。荷重部12には所望の重り13が載置できるように
円形の受け皿12aとその中心から鉛直上方向に導出す
る吊り下げ棒12bとにより構成されている。重り13
はその中心部に貫通孔を有する円環状に形成されてお
り、その一部が切り欠けて円周部から貫通孔へ至るスリ
ットが形成されているために、吊り下げ棒12bを重り
13の貫通孔に通して、重り13を受け皿12aの所定
位置に容易に載置できるように構成されている。本実施
例において、重り13は各種試験片9に応じて所望の荷
重が付加できるように複数の種類、例えば0.5kg、
1kg、2kg、3kg、4kg、5kg等が用意され
ている。なお、荷重部12の周りには円筒形のカバー1
4が配設されており、試験中における荷重部12の振動
状態を上下方向に案内し、且つ試験片9の試験部9aが
破断して荷重部12等が飛散するのを防止している。
【0011】図1及び図2に示すように、吊り下げられ
た荷重部12の下方には上下方向に摺動可能でバネによ
り通常上方向に突出しているピン15が設けられてい
る。このピン15は前述の荷重部12の落下時に押圧さ
れて、下方へ移動し、その移動が近接スイッチ16によ
り検出されるように構成されており、落下検出部24は
ピン15及び近接スイッチ16を具備するものである。
近接スイッチ16により検出された荷重部12の落下時
を示す信号は、制御部17へ伝送されて当該試験片9の
応力腐食割れ時間が算出される。落下検出部24の電気
部品に腐食液19が侵入しないように防液カバー25が
落下検出部24を覆うように配設されている。
【0012】図1及び図2に示すように、装着された試
験片9の略中央部分である試験部9aの鉛直上方には、
腐食液滴下部18の滴下ノズル18aが配設されてい
る。腐食液滴下部18には透明体のアクリル樹脂又はガ
ラス製の液槽18bが設けられており、この液槽18b
の内部に腐食液19、例えば3%のNaCl溶液が収納
されている。この腐食液19は前記滴下ノズル18aか
ら試験片9の試験部9aに対して滴下され、予め決めら
れた滴下量がバルブ18cにより調整されている。例え
ば、後述する応力腐食割れ試験においては、滴下量を
3.5cc/分に設定した。上記実施例において、腐食
液滴下部18の液槽18bには、液面の上限位置を検出
するレベルセンサ20aと下限位置を検出するレベルセ
ンサ20bが設けられており、これらのレベルセンサ2
0a、20bからの信号により腐食液19の液面は、液
槽18bの所定レベルの範囲内に調整されるように構成
されている。
【0013】前記腐食液滴下部18の滴下ノズル18a
から滴下された腐食液19は、試験片9の試験部9aを
濡らし、腐食液受け皿21により飛散しないように受け
取られる。腐食液受け皿21により受け取られた腐食液
19は、排液タンク22に収納され、必要時に排液パイ
プ23から排出できるように構成されている。なお、腐
食液19が滴下ノズル18aから滴下して濡れる部分、
すなわちフレーム1、装着部8、荷重付加部10のベア
リングホルダ、カバー14、腐食液受け皿21、その配
管21a、排液タンク22、排液パイプ23、防液カバ
ー25等は全てステンレス鋼、例えばSUS304、に
より形成されている。また、本実施例において、試験片
9は図3に示した形状のもので示したが、本発明の応力
腐食疲労試験装置は、試験片9としてこの形状に限定す
るものではなく、例えば締結材としてのボルト等の完成
品の応力腐食割れ試験を、装着部8および試験片受け部
11の一部を所望の構成に変更することにより実施する
ことができる。
【0014】上記のように構成された応力腐食疲労試験
装置の応力腐食割れ試験動作について、以下に説明す
る。図3に示した形状を有する試験片9の一端9bが装
着部8のコレットチャックに装着され、試験片9の他端
9cには所望の重り13が載置された荷重付加部10の
試験片受け部11が取付けられる。上記のように装着さ
れた試験片9に対して、腐食液滴下部18のバルブ18
cを所望の滴下量に調整して滴下ノズル18aから腐食
液19を滴下すると同時に、可変速モータ2を駆動して
試験片9を所定の回転数にて回転させる。
【0015】上記のように試験片9をその長手方向の軸
を中心に回転させることにより、試験片9には時間的に
付加方向が変動する荷重が与えられ、かつ試験片9は腐
食環境下に常時置かれているために、応力腐食割れ試験
が行われることになる。この試験動作において、試験片
9には1回転する毎に1回の曲げ応力が付加されたこと
になるため、試験片9の回転数と試験片9の破壊時間と
の積により、試験片9の応力腐食割れに至るまでの曲げ
回数は正確に算出される。試験片9の破壊時間は、回転
開始から荷重付加部10が試験片9の断裂により落下し
て落下検出部24のピン15を押圧することによる、近
接スイッチ16の作動までの時間として検出される。
【0016】上記実施例の応力腐食疲労試験装置を用い
て行った応力腐食割れ試験データを図4に示す。図4
は、2種類のアルミ系金属材料であるA7050とA7
075とを比較した応力腐食割れ試験のデータを示すグ
ラフである。図4において、縦軸が曲げ応力Sδkg/mm
2であり横軸が回転曲げ回数Nであり、測定点○はA7
050を生地のまま常温において腐食液を滴下させない
で試験したデータをプロットした点であり、測定点●は
A7075を生地のまま常温において腐食液を滴下させ
ないで試験したデータをプロットした点であり、測定点
△はA7050を生地のまま常温において腐食環境下で
試験したデータをプロットした点であり、測定点▲はA
7075を生地のまま常温において腐食環境下で試験し
たデータをプロットした点である。上記試験における条
件は、試験片回転数が500rpm、腐食液が3%濃度
のNaCl溶液、滴下量が3.5cc/分であった。
【0017】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば試験片を
片持ち状態に装着して、試験片の自由端である端部に重
りを吊り下げ、かつ当該試験片の所定の位置に所望量の
腐食液を滴下できるように構成し、棒形状の試験片をそ
の長手方向の軸を中心軸として回転させるように構成し
たために、金属材料の応力腐食割れ試験を容易に、且つ
迅速に行うことのできる汎用性の高い応力腐食疲労試験
装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例の応力腐食疲労試験装
置を示す正面図である。
【図2】図2は図1の応力腐食疲労試験装置を示す側面
図である。
【図3】図3は図1の応力腐食疲労試験装置に用いられ
る試験片を示す側面図である。
【図4】図4は図1の応力腐食疲労試験装置を用いて行
った応力腐食割れ試験のデータを示すグラフである。
【符号の説明】
5 駆動部 8 装着部 9 試験片 10 荷重付加部 17 制御部 18 腐食液滴下部 19 腐食液 24 落下検出部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に棒形状を有する試験片の一端を
    その長手方向の軸を中心軸として回転させうるよう装着
    する装着部、 前記装着部に装着された試験片を回転させる駆動部、 前記試験片の所定の位置に腐食液を滴下する腐食液滴下
    部、 前記試験片の自由端である他端に所定荷重を鉛直下方向
    に付加する荷重付加部、 前記試験片に応力腐食割れが発生して当該試験片が破壊
    し、前記荷重付加部が落下したことを検出する落下検出
    部、 前記試験片の回転数と前記落下検出部の落下時の信号に
    基づいて当該試験片の応力腐食割れのデータを算出する
    制御部、 を具備することを特徴とする応力腐食疲労試験装置。
  2. 【請求項2】 前記荷重付加部が前記試験片の自由端を
    回転可能に保持する試験片受け部と、前記試験片受け部
    から吊り下げられ所望の重りが装着される荷重部とを有
    する請求項1記載の応力腐食疲労試験装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動部が前記試験片を実質的に水平
    に保持して回転させる水平保持部を有する請求項1記載
    の応力腐食疲労試験装置。
  4. 【請求項4】 前記腐食液滴下部に腐食液の滴下量を調
    節する調節手段が設けられている請求項1記載の応力腐
    食疲労試験装置。
  5. 【請求項5】 前記腐食液滴下部が液槽内の腐食液の液
    面位置を検出するレベルセンサを有して、前記レベルセ
    ンサからの信号により前記液槽内に所定量の腐食液を補
    充するように構成された請求項1記載の応力腐食疲労試
    験装置。
  6. 【請求項6】 前記腐食液滴下部に腐食液を保持する液
    槽が透明体により形成された請求項1記載の応力腐食疲
    労試験装置。
JP16325994A 1994-06-21 1994-06-21 応力腐食疲労試験装置 Pending JPH085532A (ja)

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