JPS63317741A - 脆性材料高温衝撃破壊力計測方法とその装置 - 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］ この発明は、高温中における脆性材料衝撃破壊力を言１
測する方法とその計測装置に関する。

［従来の技術］ 従来の技術における衝撃破壊力試験は、試験片の両端を
支持して、衝撃荷重を加える、所謂三点曲げ試験、又は
片持梁に衝撃荷重を加える片持曲げ試験によって行なわ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来の技術の衝撃破壊力試験のような三点曲げ
試験や片持曲げ試験は、高温中で行なう場合には、支点
部材が耐熱性を必要とすると共に炉中では構造的にも不
便であり、しかも試験片から支点部材への熱伝導による
熱損失が大きいため、高温中での脆性材料ＷＩ撃破壊力
？１１１定には、不適切である。

この発明は、そのような高温中での脆性材料衝撃破壊力
を測定するのに適切な方法及びＲ［を提供するものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明においては、中空孔が形成された高温加熱炉の
中空孔中において間隔をあけて垂下げられた試験片吊下
用の２本の耐熱性糸により脆性材料試験片を吊下げ、所
定温度に加熱維持し、脆性材料試験片に衝撃体を突当て
て衝撃力を加え、脆性材料試験片を破壊し、その際の衝
撃体に取付けられた歪ゲージの計測信号により脆性材料
の衝撃破壊力を得るのである。

［作　　用］ 耐熱性糸により吊下げられた脆性材料試験片に対し衝撃
体を突当ててｔｆＩ！Ｊカを加えると、耐熱性糸は切断
するか、弛るむかして、端末自由条件で脆性材料試験片
は破壊される。その際の衝撃体に取付けられた歪ゲージ
から計測信号が出力され。

それに基づいて脆性材料高温衝撃破壊力の値が得られる
。

［実　施　例］ この発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は、この発明の方法を実施するこの発明による竪
型の装置の概要を示す。

赤外線イメージ炉１には、中空孔２が形成され゛。

赤外線イメージ炉１の上方は、断熱板３で覆われている
。断熱板３には、中空孔２に合せた位置で中心に円孔４
とその両側等距離に夫々細孔５，５が穿設されている。

即ち、細孔５，５間の間隔は、少なくとも中空孔２の直
径より短い。

円孔４の真上には円孔４の直径より多少細い衝撃体６（
例えば鋼棒）が吊下糸７で吊下げられている。衝撃体６
の上端に結合された吊下糸７は、上方のプーリ８に巻掛
けられている。

その状態で吊下糸７が急激に解放されることにより、衝
撃体６は１円孔４を通過しながら赤外線イメージ炉１の
中空孔２中を自由落下するようになっている。

そうして、衝撃体６の中間部には歪ゲージ９が取付けら
れ、図示しない計測装置１例えばＤ／Ａ変換器を介して
マイクロ・コンピュータに計測信号を送るようになって
おり、衝撃体６は、落下してセラミックス試験片Ｔに衝
撃を加えたとき、セラミックス試験片Ｔの破壊前に上端
面からの反射波が歪ゲージ９に達することのないように
歪ゲージ９より上方の長さを十分にとっている。

上端が外部で固定されたセラミックス繊維製の糸、即ち
耐熱性糸１０．１０は、細孔５，５に挿通されて、赤外
線イメージ炉ｌの中空孔２中に垂下げられている。

第２図は、この発明の方法を実施するこの発明による横
型の装置の概要を示す。

赤外線イメージ炉ｌには、水平に中空孔２が形成され、
赤外線イメージ炉１の側方は、断熱板３で覆われている
。赤外線イメージ炉ｌの」一部には。

適宜間隔をあけて細孔５，５が穿設され、−側の断熱板
３には、中空孔２の中心に円孔４が穿設されている。

円孔４の直径より多少細い衝撃体６（例えば鋼棒）は、
炉外において円孔４と同一軸線にあるように、且つ水平
軸線方向に摺動自在に案内支承体ｌｌで支承され１図示
されない打出装置（例えば空気圧装置、電磁装置、ばね
装置等）により中空孔２内に向って打出されるようにな
っている。

その他の点は、竪型の装置と同様である。

この発明の実施例における脆性材料高温衝撃破壊力計測
方法について述べる。

竪型の装置においては、先ず、セラミックス試験片Ｔ、
例えば無加圧焼結炭化けい素試験片（予亀裂導入が困難
な場合には、ファインカッタにより破壊箇所に切欠を施
す）の両端を夫々耐熱性糸ｔｏ、ｔｏの下端に耐熱性接
着剤により接着して、セラミックス試験片Ｔを赤外線イ
メージ炉１の中空孔２中に水平に吊下げる。

その際、セラミックス試験片Ｔの破壊箇所・切欠き部（
好ましくは、セラミック試験片の長さ方向の中心）は、
円孔４の真下に位置する。

吊下糸７で吊下げられた衝撃捧６は、円孔４、即ちセラ
ミックス試験片Ｔの破壊箇所・切欠き部のｈ方に位置し
、所定の落下高さく下端のセラミックス試験片Ｔ上面か
らの高さ）に保たれる。そのとき、衝撃捧６に取付けら
れた歪ゲージ９の断熱板３からの高さは、少なくても前
記落下高さより高く、歪ゲージ９は、落下時でも常に炉
外にある。

そうして、セラミックス試験片Ｔを赤外線イメージ炉ｌ
中で設定温度に加熱維持する。

その状態において、吊下糸７を解放し、円孔４を通して
衝撃捧６を落下させて、セラミックス試験片Ｔに衝撃力
を加えると、耐熱性糸は弱いので衝撃と同時に切断され
るか、曲げによるセラミックス試験片Ｔの一時的両端上
昇のために弛むかして、セラミックス試験片Ｔは、両端
自由の端末条件で破壊箇所・切欠部において破断する。

横型の装置においても、セラミックス試験片Ｔの吊下げ
状態と衝撃棒６の運動と相違するだけで。

他は、竪型の装置の場合と同様である。

先ず、セラミックス試験片Ｔの一端両側を夫々耐熱性糸
１０．１０の下端に耐熱性接着剤により接着して、セラ
ミックス試験片Ｔを赤外線イメージ炉ｌの中空孔２中に
直立に吊下げ、円孔４と同一軸線ヒに、即ち衝撃捧６の
先端が向く位置にセラミックス試験片Ｔの破壊箇所・切
欠き部が位置するようにする。

しかる後１図示しない打出装置により円孔４を通して衝
幣捧６をセラミックス試験片Ｔに向って打出し、セラミ
ックス試験片Ｔに衝撃力を加えると、セラミックス試験
片Ｔは、両端自由の端末条件で破壊箇所・切欠部におい
て破断する。

いずれの型式の装置にしても、セラミックス試　。

駒片Ｔの破壊時の歪ゲージ９から計測信号は、Ｄ／Ａ変
換器及びマイクロ・コンピュータの処理により、破＃Ｉ
衝撃力乃至動的応力拡大係数に変換される。

計測対象の脆性材料としては、セラミックスの他に岩石
、コンクリート、プラスチックス、複合材料等がある。

この計測を真空中で行なうようにすれば、原子炉用炭素
素材の試験にも利用できる。

特に、セラミックスの場合は、ターボ過給機。

内燃機関等の部材として使用されているが、脆性材料で
あるため、耐衝撃強度、遅れ破壊等に対する信頼性に問
題がある。そのため、その使用状態である高温中の衝撃
破壊靭性値の導出に高温中の破壊衝撃力の計測が必要と
なる。

［発明の効果］ この発明による高温’ＦＭ撃破壊力計測は、支点部材を
用いないので、試験片から支点部材への熱伝導による熱
損失なく、試験片を吊下糸で吊下げるだけであるので、
構造的にも簡易であり、試験片の破壊時には、既に吊下
糸は切断されているか弛緩しているので両端自由の端末
条件が満足され。

適正な測定が行なわれろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による竪型の脆性材料高温衝撃破壊
力計測装置の断面斜視図、 第２図は、この発明による横型の脆性材料高温＊＊破壊
力計測装置の断面斜視図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温加熱炉中において脆性材料試験片を耐熱性糸
   で吊下げ、所定温度に加熱維持し、脆性材料試験片に衝
   撃体を突当てて衝撃力を加え、脆性材料試験片を破壊し
   、その際の衝撃体に取付けられた歪ゲージの計測信号に
   より脆性材料の衝撃破壊力を得る脆性材料高温衝撃破壊
   力計測方法
2. （２）水平状態で脆性材料試験片の両端を耐熱性糸で吊
   下げ、直立状態で棒状の衝撃体を落下することにより脆
   性材料試験片に衝撃体を突当てて、衝撃力を加える特許
   請求の範囲第１項に記載の脆性材料高温衝撃破壊力計測
   方法
3. （３）脆性材料がセラミックスである特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の脆性材料高温衝撃破壊力計測方
   法
4. （４）試験片の中央部に衝撃力が加えられる特許請求の
   範囲第１項乃至第３項に記載の脆性材料高温衝撃破壊力
   計測方法
5. （５）中空孔が形成された高温加熱炉、その中空孔中に
   間隔をあけて垂下げられた脆性材料試験片吊下用の２本
   の耐熱性糸及び歪ゲージが取付けられ、且つ脆性材料試
   験片に衝撃力を加える衝撃体より構成された脆性材料高
   温衝撃破壊力計測装置
6. （６）高温加熱炉が直立しており、衝撃体が直立状態で
   吊下糸により落下可能に吊下げられた棒状体である特許
   請求の範囲第５項に記載の脆性材料高温衝撃破壊力計測
   装置
7. （７）高温加熱炉が横倒し状態であり、衝撃体が水平状
   態で軸線方向に急速移動する棒状体である特許請求の範
   囲第５項又は第６項に記載の脆性材料高温衝撃破壊力計
   測装置