JPH10123034A - 金属材料の試験方法及び装置 - Google Patents
金属材料の試験方法及び装置Info
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- JPH10123034A JPH10123034A JP8279565A JP27956596A JPH10123034A JP H10123034 A JPH10123034 A JP H10123034A JP 8279565 A JP8279565 A JP 8279565A JP 27956596 A JP27956596 A JP 27956596A JP H10123034 A JPH10123034 A JP H10123034A
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属材料の変形試験において、試験片に生じ
る亀裂の発生箇所（位置と範囲）、発生時期及び亀裂発
生時の変形特性値を正確に特定可能にする。 【解決手段】 試験片２に負荷荷重を与える荷重付加装
置１４、負荷荷重の時系列変化を測定しメモリー１６に
記憶する荷重計１５、測定対象面２１に対する温度の時
系列変化を負荷荷重と同期して測定しメモリー３２に記
憶する赤外線放射温度計３１、撮像画像より亀裂発生箇
所を特定する画像処理装置４、特定された亀裂発生箇所
について亀裂発生時期及び亀裂発生時の負荷荷重等の変
形特性値を判定する亀裂認識装置５、及び撮像画像と温
度の時系列変化を同一画面に表示する表示装置６から構
成する。
る亀裂の発生箇所（位置と範囲）、発生時期及び亀裂発
生時の変形特性値を正確に特定可能にする。 【解決手段】 試験片２に負荷荷重を与える荷重付加装
置１４、負荷荷重の時系列変化を測定しメモリー１６に
記憶する荷重計１５、測定対象面２１に対する温度の時
系列変化を負荷荷重と同期して測定しメモリー３２に記
憶する赤外線放射温度計３１、撮像画像より亀裂発生箇
所を特定する画像処理装置４、特定された亀裂発生箇所
について亀裂発生時期及び亀裂発生時の負荷荷重等の変
形特性値を判定する亀裂認識装置５、及び撮像画像と温
度の時系列変化を同一画面に表示する表示装置６から構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の材料試
験に関し、特に金属材料の変形特性値を求める試験にお
いて、試験片に亀裂が発生した時の亀裂の発生箇所、発
生時期及び亀裂発生時の変形特性値を特定可能とする試
験方法及びその装置に関するものである。
験に関し、特に金属材料の変形特性値を求める試験にお
いて、試験片に亀裂が発生した時の亀裂の発生箇所、発
生時期及び亀裂発生時の変形特性値を特定可能とする試
験方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属材料の試験の１つに成形性を求める
試験があり、深絞り試験、穴広げ試験、さらにはＪＩＳ
規格に規定されているエリクセン試験やコニカルカップ
試験等がある。これらの試験での試験材料の成形限界
は、“変形部に生じる割れの発生”までの張り出し高さ
（成形ストローク）や負荷荷重の大きさで評価する。
試験があり、深絞り試験、穴広げ試験、さらにはＪＩＳ
規格に規定されているエリクセン試験やコニカルカップ
試験等がある。これらの試験での試験材料の成形限界
は、“変形部に生じる割れの発生”までの張り出し高さ
（成形ストローク）や負荷荷重の大きさで評価する。
【０００３】現在用いられている主な評価方法には、こ
の「割れの発生」を検査員が目で検出した時に試験機を
停止し、この時の負荷荷重や、試験片を取り出して測定
した寸法変化量を用いている。また、「割れの発生」を
ＴＶカメラでモニタＴＶに表示し、検査員がこの画面を
観察して、割れが発生したと判定した時に、試験機を停
止する方法なども採用されている。
の「割れの発生」を検査員が目で検出した時に試験機を
停止し、この時の負荷荷重や、試験片を取り出して測定
した寸法変化量を用いている。また、「割れの発生」を
ＴＶカメラでモニタＴＶに表示し、検査員がこの画面を
観察して、割れが発生したと判定した時に、試験機を停
止する方法なども採用されている。
【０００４】上記の従来技術の問題は、「割れの発生」
を目視で観察・判定している点である。試験片の表面及
び断面を片時も目を離さないでいる必要があり、この作
業は非常な困難さを伴うものである。ＴＶカメラでモニ
タＴＶに表示して観察する場合も同様である。また、カ
メラで観察する場合、本来、この試験は試験材料の成形
性を評価する試験であるため、試験片の対象面に焦点を
合わせて観察する必要があるが、試験片の成形時の形状
が一面的でなく時系列的に変化しているため、カメラの
焦点を合わせ難く、「割れの発生」した瞬間を正確に把
握するには問題がある。
を目視で観察・判定している点である。試験片の表面及
び断面を片時も目を離さないでいる必要があり、この作
業は非常な困難さを伴うものである。ＴＶカメラでモニ
タＴＶに表示して観察する場合も同様である。また、カ
メラで観察する場合、本来、この試験は試験材料の成形
性を評価する試験であるため、試験片の対象面に焦点を
合わせて観察する必要があるが、試験片の成形時の形状
が一面的でなく時系列的に変化しているため、カメラの
焦点を合わせ難く、「割れの発生」した瞬間を正確に把
握するには問題がある。
【０００５】また、ＴＶカメラでモニタＴＶ上に表示し
た画面と、試験機の負荷荷重の作動時間を時系列に連動
させ、亀裂の入った瞬間を求める方法も報告されている
が、この方法は、試験片の表面粗さや表面についた擦り
傷あるいは汚れなどの諸因子に妨害されて、亀裂（微細
な割れ）の発生した瞬間を的確な精度で得られないとい
う問題を包含している。特に試験片の板厚方向の断面に
亀裂が発生した場合は、亀裂の方向が板厚方向の筋（凹
凸）と同一になるため、見分けがつかずほとんど検出不
能であった。
た画面と、試験機の負荷荷重の作動時間を時系列に連動
させ、亀裂の入った瞬間を求める方法も報告されている
が、この方法は、試験片の表面粗さや表面についた擦り
傷あるいは汚れなどの諸因子に妨害されて、亀裂（微細
な割れ）の発生した瞬間を的確な精度で得られないとい
う問題を包含している。特に試験片の板厚方向の断面に
亀裂が発生した場合は、亀裂の方向が板厚方向の筋（凹
凸）と同一になるため、見分けがつかずほとんど検出不
能であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、金属材料の
変形試験において、試験片に生じる亀裂の発生箇所（位
置と範囲）、発生時期及び亀裂発生時の変形特性値を正
確に特定可能とすることを課題としている。
な問題点を解決するためになされたもので、金属材料の
変形試験において、試験片に生じる亀裂の発生箇所（位
置と範囲）、発生時期及び亀裂発生時の変形特性値を正
確に特定可能とすることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属材料の
試験方法は、金属材料からなる試験片に負荷荷重を与
え、その試験片に亀裂が発生した時の変形特性値を求め
る試験方法において、前記試験片に負荷荷重を与えた時
の前記変形特性値の時系列変化を計測及び記憶する工程
と、前記変形特性値の時系列変化と同期して、前記試験
片の測定対象面の温度パターンの時系列変化を二次元の
温度画像として計測及び記憶する工程と、前記試験片に
亀裂が発生した後の前記二次元の温度画像から亀裂の発
生箇所を特定する工程と、前記特定された亀裂の発生箇
所の温度の時系列変化における特異点を検出することに
より、前記亀裂の発生時期及び亀裂発生時の前記変形特
性値を判定する工程とを有することを特徴とするもので
ある。
試験方法は、金属材料からなる試験片に負荷荷重を与
え、その試験片に亀裂が発生した時の変形特性値を求め
る試験方法において、前記試験片に負荷荷重を与えた時
の前記変形特性値の時系列変化を計測及び記憶する工程
と、前記変形特性値の時系列変化と同期して、前記試験
片の測定対象面の温度パターンの時系列変化を二次元の
温度画像として計測及び記憶する工程と、前記試験片に
亀裂が発生した後の前記二次元の温度画像から亀裂の発
生箇所を特定する工程と、前記特定された亀裂の発生箇
所の温度の時系列変化における特異点を検出することに
より、前記亀裂の発生時期及び亀裂発生時の前記変形特
性値を判定する工程とを有することを特徴とするもので
ある。
【０００８】変形試験における変形特性値ないし評価値
は試験方法により異なるものであり、例えば、円錐穴押
し広げ試験では亀裂発生時の負荷荷重と穴径拡大率であ
り、エリクセン試験ではポンチのストローク量、ＴＺＰ
深絞り試験では絞り時の所要最大絞り力と張り出し時の
破断力、オルゼンカップ試験では破断までの試験片表面
の移動距離である。
は試験方法により異なるものであり、例えば、円錐穴押
し広げ試験では亀裂発生時の負荷荷重と穴径拡大率であ
り、エリクセン試験ではポンチのストローク量、ＴＺＰ
深絞り試験では絞り時の所要最大絞り力と張り出し時の
破断力、オルゼンカップ試験では破断までの試験片表面
の移動距離である。
【０００９】本発明の試験方法においては、計測対象で
ある変形特性値（例えば、負荷荷重）の時系列変化と、
測定対象面の温度パターンの時系列変化とを同期させて
計測し、かつ記憶しておくものである。そして、試験片
に負荷荷重を加え、亀裂が十分な大きさに成長し明瞭に
なった時点で荷重の負荷を停止するとともに、測定対象
面の二次元の温度画像から亀裂発生箇所を特定する。亀
裂がどの時点で発生したかについては、記憶されている
測定対象面の温度パターンの時系列変化を検索する。
ある変形特性値（例えば、負荷荷重）の時系列変化と、
測定対象面の温度パターンの時系列変化とを同期させて
計測し、かつ記憶しておくものである。そして、試験片
に負荷荷重を加え、亀裂が十分な大きさに成長し明瞭に
なった時点で荷重の負荷を停止するとともに、測定対象
面の二次元の温度画像から亀裂発生箇所を特定する。亀
裂がどの時点で発生したかについては、記憶されている
測定対象面の温度パターンの時系列変化を検索する。
【００１０】負荷応力とそれによって材料内部に生じる
ひずみによる発熱量との関係は、弾性限界内では比例関
係にあることが一般に知られており、下記の（１）式で
表される。 ΔＴ＝−κ・ｔ・Δα ……（１） 但し、ΔＴ：温度変化量 κ：熱弾性係数 ｔ：試験片の絶対温度 Δα：負荷応力の量 すなわち、試験片が外部からの負荷に対抗して破断する
までは、この箇所は熱が発生し温度が上昇し続ける。し
かし、負荷に対抗しきれなくなり破断するが、この破断
が発生する時は、試験片の弾性抵抗がなくなり発熱が停
止するとともに、その箇所が空気と接触して瞬間的に温
度が低下する。この温度が低下する時点を特定すること
により、試験片が破断した瞬間を把握する。しかし、破
断した箇所は、その大きさ、つまり亀裂の開き具合によ
って、そのまま温度が緩やかに低下するものと、亀裂の
開き具合が小さくて一時的に温度が低下するものの直ち
に周辺からの伝熱により復熱するものがあり、従ってま
ず、亀裂の発生箇所を的確に特定する必要がある。
ひずみによる発熱量との関係は、弾性限界内では比例関
係にあることが一般に知られており、下記の（１）式で
表される。 ΔＴ＝−κ・ｔ・Δα ……（１） 但し、ΔＴ：温度変化量 κ：熱弾性係数 ｔ：試験片の絶対温度 Δα：負荷応力の量 すなわち、試験片が外部からの負荷に対抗して破断する
までは、この箇所は熱が発生し温度が上昇し続ける。し
かし、負荷に対抗しきれなくなり破断するが、この破断
が発生する時は、試験片の弾性抵抗がなくなり発熱が停
止するとともに、その箇所が空気と接触して瞬間的に温
度が低下する。この温度が低下する時点を特定すること
により、試験片が破断した瞬間を把握する。しかし、破
断した箇所は、その大きさ、つまり亀裂の開き具合によ
って、そのまま温度が緩やかに低下するものと、亀裂の
開き具合が小さくて一時的に温度が低下するものの直ち
に周辺からの伝熱により復熱するものがあり、従ってま
ず、亀裂の発生箇所を的確に特定する必要がある。
【００１１】本発明においては、十分な大きさに亀裂が
進展した段階で荷重の負荷を停止し、二次元の温度計で
撮像した温度画像から亀裂発生箇所を的確に特定するこ
とが可能であり、さらにこの亀裂の入った瞬間は記憶さ
れている測定対象面の温度パターンの時系列変化から特
定することが可能である。但し、試験片は負荷荷重を受
けて温度上昇しながら変形していくため、亀裂が入る位
置は二次元の温度計の画像内で時間と共に移動してしま
う。このために、十分な大きさに亀裂が成長した時点で
の測定対象面の温度パターンから、亀裂発生直後の亀裂
先端位置を正確に特定することは困難である。そこで、
本発明では、十分な大きさの亀裂が入った試験片の二次
元の温度計で撮像した温度パターンから亀裂発生箇所を
特定し、その亀裂発生箇所の最高温度履歴パターンを記
憶手段から取り出し、その温度履歴パターンを検索し、
温度が低下する点（特異点）を検出することとしてい
る。このようにしてはじめて、試験片に亀裂が入った瞬
間を正確に把握することができる。従ってまた、求めよ
うとする変形特性値は、温度と同期して記憶されている
変形特性値の時系列変化から、亀裂発生時の変形特性値
を特定することができる。
進展した段階で荷重の負荷を停止し、二次元の温度計で
撮像した温度画像から亀裂発生箇所を的確に特定するこ
とが可能であり、さらにこの亀裂の入った瞬間は記憶さ
れている測定対象面の温度パターンの時系列変化から特
定することが可能である。但し、試験片は負荷荷重を受
けて温度上昇しながら変形していくため、亀裂が入る位
置は二次元の温度計の画像内で時間と共に移動してしま
う。このために、十分な大きさに亀裂が成長した時点で
の測定対象面の温度パターンから、亀裂発生直後の亀裂
先端位置を正確に特定することは困難である。そこで、
本発明では、十分な大きさの亀裂が入った試験片の二次
元の温度計で撮像した温度パターンから亀裂発生箇所を
特定し、その亀裂発生箇所の最高温度履歴パターンを記
憶手段から取り出し、その温度履歴パターンを検索し、
温度が低下する点（特異点）を検出することとしてい
る。このようにしてはじめて、試験片に亀裂が入った瞬
間を正確に把握することができる。従ってまた、求めよ
うとする変形特性値は、温度と同期して記憶されている
変形特性値の時系列変化から、亀裂発生時の変形特性値
を特定することができる。
【００１２】本発明の試験方法に適用される金属材料の
試験装置としては、金属材料からなる試験片に負荷荷重
を与える荷重付加装置と、負荷荷重の時系列変化を計測
及び記憶する荷重計と、負荷荷重の時系列変化と同期し
て、試験片の測定対象面の温度パターンの時系列変化を
二次元の温度画像として計測及び記憶する温度計と、試
験片に亀裂が発生した後の二次元の温度画像から亀裂の
発生箇所を特定する画像処理装置と、特定された亀裂の
発生箇所の温度の時系列変化における特異点を検出する
ことにより、亀裂の発生時期及び亀裂発生時の負荷荷重
を判定する亀裂認識装置とから構成される。
試験装置としては、金属材料からなる試験片に負荷荷重
を与える荷重付加装置と、負荷荷重の時系列変化を計測
及び記憶する荷重計と、負荷荷重の時系列変化と同期し
て、試験片の測定対象面の温度パターンの時系列変化を
二次元の温度画像として計測及び記憶する温度計と、試
験片に亀裂が発生した後の二次元の温度画像から亀裂の
発生箇所を特定する画像処理装置と、特定された亀裂の
発生箇所の温度の時系列変化における特異点を検出する
ことにより、亀裂の発生時期及び亀裂発生時の負荷荷重
を判定する亀裂認識装置とから構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の試験装置を構成す
るブロック図である。ここでは、一例として円錐穴押し
広げ試験の場合を示している。図１において、１は成形
試験機で、ポンチ１１、ダイス１２、押え金１３、及び
試験片２に負荷荷重を加える荷重付加装置１４、並びに
負荷荷重の時系列変化を測定する荷重計１５を備えてい
る。荷重計１５による負荷荷重の変化の時系列データは
荷重メモリー１６に記憶される。
るブロック図である。ここでは、一例として円錐穴押し
広げ試験の場合を示している。図１において、１は成形
試験機で、ポンチ１１、ダイス１２、押え金１３、及び
試験片２に負荷荷重を加える荷重付加装置１４、並びに
負荷荷重の時系列変化を測定する荷重計１５を備えてい
る。荷重計１５による負荷荷重の変化の時系列データは
荷重メモリー１６に記憶される。
【００１４】３は二次元の温度計として使用される赤外
線カメラで、この赤外線カメラ３は試験片２の亀裂発生
が高いと思われる測定対象面、すなわちここでは穴２２
を設けた上部円錐面２１に向けられている。そして、赤
外線カメラ３に内蔵されている二次元赤外線放射温度計
３１により上部円錐面２１の温度を測定し、測定された
二次元時系列温度データを温度メモリー３２に記憶す
る。
線カメラで、この赤外線カメラ３は試験片２の亀裂発生
が高いと思われる測定対象面、すなわちここでは穴２２
を設けた上部円錐面２１に向けられている。そして、赤
外線カメラ３に内蔵されている二次元赤外線放射温度計
３１により上部円錐面２１の温度を測定し、測定された
二次元時系列温度データを温度メモリー３２に記憶す
る。
【００１５】４は画像処理装置で、温度メモリー３２か
ら送られてくる画像データに２値化処理等を施して、亀
裂発生後にその画像処理データをサーチし、亀裂の発生
及びその箇所を特定するとともに、穴２２の直径の拡大
率を内部の演算部（図示せず）で演算するものである。
ら送られてくる画像データに２値化処理等を施して、亀
裂発生後にその画像処理データをサーチし、亀裂の発生
及びその箇所を特定するとともに、穴２２の直径の拡大
率を内部の演算部（図示せず）で演算するものである。
【００１６】５は亀裂認識装置で、荷重メモリー１６の
時系列荷重データと温度メモリー３２の時系列温度デー
タを同期させて取り出し、時系列温度データの特異点を
検出することにより、亀裂の発生時期及び亀裂発生時の
負荷荷重を判定するものである。
時系列荷重データと温度メモリー３２の時系列温度デー
タを同期させて取り出し、時系列温度データの特異点を
検出することにより、亀裂の発生時期及び亀裂発生時の
負荷荷重を判定するものである。
【００１７】６は表示装置で、画像処理装置４により処
理された画像、温度メモリー３２の時系列温度データ、
荷重メモリー１６の時系列荷重データ、亀裂認識装置５
により特定された亀裂発生時期、亀裂発生時の負荷荷重
のデータ等を表示する。また、撮像画像と時系列温度デ
ータを同一画面に表示するようになっている。
理された画像、温度メモリー３２の時系列温度データ、
荷重メモリー１６の時系列荷重データ、亀裂認識装置５
により特定された亀裂発生時期、亀裂発生時の負荷荷重
のデータ等を表示する。また、撮像画像と時系列温度デ
ータを同一画面に表示するようになっている。
【００１８】上記のように構成された本発明の試験装置
の動作について説明する。金属材料からなる試験片２を
図１に示すようにダイス１２と押え金１３で挟み付け、
ポンチ１１を上昇させて試験片２の穴２２を押し広げて
いく。荷重付加装置１４により試験片２に加えられる負
荷荷重は荷重計１５で測定され、また試験片２の上部円
錐面２１を赤外線カメラ３で撮像する。測定開始信号が
荷重メモリー１６、及び温度メモリー３２に同時に与え
られ、荷重計１５による時系列荷重データと二次元赤外
線放射温度計３１による時系列温度データとを同期させ
てそれぞれのメモリー１６、３２に記憶する。なお、負
荷荷重は一定速度で連続的に増加させることにより、亀
裂発生による温度の時系列変化の特異点の検出が容易に
なる。
の動作について説明する。金属材料からなる試験片２を
図１に示すようにダイス１２と押え金１３で挟み付け、
ポンチ１１を上昇させて試験片２の穴２２を押し広げて
いく。荷重付加装置１４により試験片２に加えられる負
荷荷重は荷重計１５で測定され、また試験片２の上部円
錐面２１を赤外線カメラ３で撮像する。測定開始信号が
荷重メモリー１６、及び温度メモリー３２に同時に与え
られ、荷重計１５による時系列荷重データと二次元赤外
線放射温度計３１による時系列温度データとを同期させ
てそれぞれのメモリー１６、３２に記憶する。なお、負
荷荷重は一定速度で連続的に増加させることにより、亀
裂発生による温度の時系列変化の特異点の検出が容易に
なる。
【００１９】画像処理装置４は、温度メモリー３２から
送られてくる時系列画像データを２値化処理し、かつ、
穴径の拡大率を演算する。そして、試験片２に十分な大
きさで亀裂（割れ）が発生した時、荷重付加装置１４を
停止し、その後に画像処理装置４の処理された画像をサ
ーチすることにより亀裂の発生及び箇所を特定する。ま
た、試験片２の上部円錐面２１の撮像画像と時系列温度
データは表示装置６に同一画面で表示されている。
送られてくる時系列画像データを２値化処理し、かつ、
穴径の拡大率を演算する。そして、試験片２に十分な大
きさで亀裂（割れ）が発生した時、荷重付加装置１４を
停止し、その後に画像処理装置４の処理された画像をサ
ーチすることにより亀裂の発生及び箇所を特定する。ま
た、試験片２の上部円錐面２１の撮像画像と時系列温度
データは表示装置６に同一画面で表示されている。
【００２０】図２に、亀裂（割れ）が発生する直前及び
割れ発生時の温度パターンを模式的に示す。（ａ）は割
れ発生直前、（ｂ）は割れ発生時の温度パターンであ
る。また、（ｃ）は割れの発生方向における二次元画素
の温度履歴により亀裂発生時期を特定する方法を示す模
式図である。図２（ａ）、（ｂ）において、斜線部（赤
色）が温度の高い部分である。中央の円形斜線部１００
はポンチ１１の尖った先端部を示しており、外側のリン
グ状斜線部１０１はポンチ１１により押し広げられた穴
２２の円周縁部を示している。図２（ｂ）より、ほぼ１
８０゜方向の２箇所ＡとＣで割れが発生している。Ａと
Ｃを結ぶ直線に直角な方向のＢ、Ｄ箇所には割れは発生
していない。そこで、割れ発生箇所Ａ、Ｃについて、そ
れぞれ直線ａｂを指定し、測定点ａからｂにかけて、温
度メモリー３２に記憶されている最高温度履歴の時系列
温度データをサーチする。すなわち、負荷荷重の変移と
ともに、亀裂発生部位の位置がずれて移動するが、図２
（ｃ）のように、亀裂発生後に画像処理装置４の画像処
理された二次元の温度画像４１に現れた亀裂の方向を亀
裂発生部位の位置ずれの方向とみなし、線分ａｂを決定
する。線分ａｂ上の各画素４１の温度履歴より、各時刻
毎に各画素のうち最大の温度を示している画素の温度を
その時刻の温度として決定し、決定された温度を時系列
化する。この時系列化された温度パターンから特異点を
検出し、亀裂発生時期として特定する。
割れ発生時の温度パターンを模式的に示す。（ａ）は割
れ発生直前、（ｂ）は割れ発生時の温度パターンであ
る。また、（ｃ）は割れの発生方向における二次元画素
の温度履歴により亀裂発生時期を特定する方法を示す模
式図である。図２（ａ）、（ｂ）において、斜線部（赤
色）が温度の高い部分である。中央の円形斜線部１００
はポンチ１１の尖った先端部を示しており、外側のリン
グ状斜線部１０１はポンチ１１により押し広げられた穴
２２の円周縁部を示している。図２（ｂ）より、ほぼ１
８０゜方向の２箇所ＡとＣで割れが発生している。Ａと
Ｃを結ぶ直線に直角な方向のＢ、Ｄ箇所には割れは発生
していない。そこで、割れ発生箇所Ａ、Ｃについて、そ
れぞれ直線ａｂを指定し、測定点ａからｂにかけて、温
度メモリー３２に記憶されている最高温度履歴の時系列
温度データをサーチする。すなわち、負荷荷重の変移と
ともに、亀裂発生部位の位置がずれて移動するが、図２
（ｃ）のように、亀裂発生後に画像処理装置４の画像処
理された二次元の温度画像４１に現れた亀裂の方向を亀
裂発生部位の位置ずれの方向とみなし、線分ａｂを決定
する。線分ａｂ上の各画素４１の温度履歴より、各時刻
毎に各画素のうち最大の温度を示している画素の温度を
その時刻の温度として決定し、決定された温度を時系列
化する。この時系列化された温度パターンから特異点を
検出し、亀裂発生時期として特定する。
【００２１】図３は、この時系列温度データのグラフで
あり、実線は、一例として、割れ発生箇所Ａの時系列温
度データで、破線は割れ未発生箇所Ｂの時系列温度デー
タである。図３において、Ａ点で測定開始から７８秒後
に割れが発生している。割れ発生の判断は、次の２つの
条件を満足したときに割れ発生と判断している。 図４に示すように、測定した温度が連続または滞留し
ながらも持続して３div（div は測定単位時間）以上低
下した場合であること。 その点から、ある測定の一定時間は温度が低下したま
まであること。 図４（ａ）、（ｂ）はいずれも上記２つの条件を満足
し、最初に温度が低下し始める点Ｐが割れの発生時間と
判定される。従って、図３においては、Ａ点が上記２つ
の条件を満たし、Ａ点で割れの発生と判断され、破線で
示されたＢ箇所については上記２つの条件を全て満足す
る点は存在しないので、割れは発生していないと判断さ
れる。
あり、実線は、一例として、割れ発生箇所Ａの時系列温
度データで、破線は割れ未発生箇所Ｂの時系列温度デー
タである。図３において、Ａ点で測定開始から７８秒後
に割れが発生している。割れ発生の判断は、次の２つの
条件を満足したときに割れ発生と判断している。 図４に示すように、測定した温度が連続または滞留し
ながらも持続して３div（div は測定単位時間）以上低
下した場合であること。 その点から、ある測定の一定時間は温度が低下したま
まであること。 図４（ａ）、（ｂ）はいずれも上記２つの条件を満足
し、最初に温度が低下し始める点Ｐが割れの発生時間と
判定される。従って、図３においては、Ａ点が上記２つ
の条件を満たし、Ａ点で割れの発生と判断され、破線で
示されたＢ箇所については上記２つの条件を全て満足す
る点は存在しないので、割れは発生していないと判断さ
れる。
【００２２】以上に述べた割れの発生については、図１
の亀裂認識装置５が温度メモリー３２の時系列温度デー
タと荷重メモリー１６の時系列荷重データを取り込むこ
とにより、上記２つの条件を満たす温度の低下する点を
検出し、その温度低下点の発生時期及びその時の負荷荷
重と穴径拡大率を判定する。
の亀裂認識装置５が温度メモリー３２の時系列温度デー
タと荷重メモリー１６の時系列荷重データを取り込むこ
とにより、上記２つの条件を満たす温度の低下する点を
検出し、その温度低下点の発生時期及びその時の負荷荷
重と穴径拡大率を判定する。
【００２３】このようにして、まず亀裂発生箇所を特定
し、その箇所について亀裂発生時期及び試験片材料の変
形特性値としての亀裂発生時の負荷荷重と穴径拡大率を
特定するので、変形特性値の正確な特定・評価が可能と
なるものである。
し、その箇所について亀裂発生時期及び試験片材料の変
形特性値としての亀裂発生時の負荷荷重と穴径拡大率を
特定するので、変形特性値の正確な特定・評価が可能と
なるものである。
【００２４】なお、変形特性値ないし評価値が試験方法
によって異なることは前述したとおりであり、測定対象
に応じた測定器が用意される。例えば、ポンチのストロ
ーク量を測定する場合はリニアセンサのようなストロー
ク検出器が取り付けられる。
によって異なることは前述したとおりであり、測定対象
に応じた測定器が用意される。例えば、ポンチのストロ
ーク量を測定する場合はリニアセンサのようなストロー
ク検出器が取り付けられる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、試験片に
加える負荷荷重等の変形特性値の時系列変化と、測定対
象面の温度の時系列変化とを同期させて計測及び記憶
し、十分な大きさの亀裂が発生した後に、二次元の温度
計の撮像画像の温度パターンから亀裂発生箇所をまず特
定したうえで、この特定された亀裂発生箇所の温度の時
系列変化における特異点を検出することにより、亀裂発
生時期及び亀裂発生時の変形特性値を判定するため、亀
裂の入った瞬間を的確に把握することができ、かつ変形
特性値の正確な判定が可能となる。
加える負荷荷重等の変形特性値の時系列変化と、測定対
象面の温度の時系列変化とを同期させて計測及び記憶
し、十分な大きさの亀裂が発生した後に、二次元の温度
計の撮像画像の温度パターンから亀裂発生箇所をまず特
定したうえで、この特定された亀裂発生箇所の温度の時
系列変化における特異点を検出することにより、亀裂発
生時期及び亀裂発生時の変形特性値を判定するため、亀
裂の入った瞬間を的確に把握することができ、かつ変形
特性値の正確な判定が可能となる。
【図１】本発明の試験装置の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】測定対象面の割れ発生直前と割れ発生時の温度
パターンを示す模式図、及び亀裂発生時期の特定方法の
説明図である。
パターンを示す模式図、及び亀裂発生時期の特定方法の
説明図である。
【図３】割れ発生箇所と割れ未発生箇所の時系列温度デ
ータのグラフである。
ータのグラフである。
【図４】時系列温度データより割れ発生と判定する場合
の説明図である。
の説明図である。
１ 成形試験機 ２ 試験片 ３ 赤外線カメラ ４ 画像処理装置 ５ 亀裂認識装置 ６ 表示装置 １１ ポンチ １２ ダイス １３ 押え金 １４ 荷重付加装置 １５ 荷重計 １６ 荷重メモリー ２１ 試験片の上部円錐面（測定対象面） ２２ 試験片の穴 ３１ 二次元赤外線放射温度計 ３２ 温度メモリー ４１ 二次元画素
フロントページの続き (72)発明者 田辺 英也 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 金属材料からなる試験片に負荷荷重を与
え、その試験片に亀裂が発生した時の変形特性値を求め
る試験方法において、 前記試験片に負荷荷重を与えた時の前記変形特性値の時
系列変化を計測及び記憶する工程と、 前記変形特性値の時系列変化と同期して、前記試験片の
測定対象面の温度パターンの時系列変化を二次元の温度
画像として計測及び記憶する工程と、 前記試験片に亀裂が発生した後の前記二次元の温度画像
から亀裂の発生箇所を特定する工程と、 前記特定された亀裂の発生箇所の温度の時系列変化にお
ける特異点を検出することにより、前記亀裂の発生時期
及び亀裂発生時の前記変形特性値を判定する工程とを有
することを特徴とする金属材料の試験方法。 - 【請求項２】 金属材料からなる試験片に負荷荷重を与
える荷重付加装置と、 前記負荷荷重の時系列変化を計測及び記憶する荷重計
と、 前記負荷荷重の時系列変化と同期して、前記試験片の測
定対象面の温度パターンの時系列変化を二次元の温度画
像として計測及び記憶する温度計と、 前記試験片に亀裂が発生した後の前記二次元の温度画像
から亀裂の発生箇所を特定する画像処理装置と、 前記特定された亀裂の発生箇所の温度の時系列変化にお
ける特異点を検出することにより、前記亀裂の発生時期
及び亀裂発生時の前記負荷荷重を判定する亀裂認識装置
とを有することを特徴とする金属材料の試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27956596A JP3292062B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 金属材料の試験方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27956596A JP3292062B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 金属材料の試験方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10123034A true JPH10123034A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3292062B2 JP3292062B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=17612753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27956596A Expired - Fee Related JP3292062B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 金属材料の試験方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292062B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1494126A1 (de) * | 2003-07-04 | 2005-01-05 | Mettler-Toledo GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Stoffuntersuchung |
| JP2007163390A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Jfe Steel Kk | 構造物の欠陥検出方法および装置 |
| KR100962842B1 (ko) | 2008-07-02 | 2010-06-09 | 현대자동차주식회사 | 판재의 성형한계도 시험장치 |
| JP2011209189A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Nippon Steel Corp | 金属材料の穴拡げ試験方法 |
| KR101245309B1 (ko) * | 2009-07-10 | 2013-03-19 | 주식회사 포스코 | 충격시험편 마킹장치 |
| KR101337954B1 (ko) * | 2008-09-26 | 2013-12-09 | 현대자동차주식회사 | 금속 재료의 이축 인장 변형량 측정 장치 및 방법 |
| CN112304784A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-02 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP27956596A patent/JP3292062B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2005003992A1 (de) | 2003-07-04 | 2005-01-13 | Mettler-Toledo Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur thermoanalytischen stoffuntersuchung |
| US7470058B2 (en) | 2003-07-04 | 2008-12-30 | Mettler-Toledo Ag | Method and device for a thermoanalytical material analysis |
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| KR101245309B1 (ko) * | 2009-07-10 | 2013-03-19 | 주식회사 포스코 | 충격시험편 마킹장치 |
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| CN112304784A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-02 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种拉伸试样面缩率和延伸率自动测量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3292062B2 (ja) | 2002-06-17 |
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