JPH034138A - 超微小硬度計 - Google Patents
超微小硬度計Info
- Publication number
- JPH034138A JPH034138A JP13986289A JP13986289A JPH034138A JP H034138 A JPH034138 A JP H034138A JP 13986289 A JP13986289 A JP 13986289A JP 13986289 A JP13986289 A JP 13986289A JP H034138 A JPH034138 A JP H034138A
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- Japan
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- sample
- load
- displacement
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［ａ東上の利用分野］
本発明は、圧子に試験荷重を負荷し、その時の圧子の試
料表面への押込み深さから試料の硬さを求める硬度計に
関する。
料表面への押込み深さから試料の硬さを求める硬度計に
関する。
［従来の技術］
圧子の押込み深さから硬度を求める硬度計では、あらか
じめ設定ぎわでいる荷重を圧子に負荷して試料表面に押
込み、圧子が試料表面と接触してからの変位を押込み深
さとして試料硬度を算出している。この場合、荷重によ
る負荷系の機械的たわみについては、再現性があるので
、予備的測定又は試験を行な７てこれらの変位／荷重に
対する比例係数を求めておき、この係数を用いて硬度値
を補正している。
じめ設定ぎわでいる荷重を圧子に負荷して試料表面に押
込み、圧子が試料表面と接触してからの変位を押込み深
さとして試料硬度を算出している。この場合、荷重によ
る負荷系の機械的たわみについては、再現性があるので
、予備的測定又は試験を行な７てこれらの変位／荷重に
対する比例係数を求めておき、この係数を用いて硬度値
を補正している。
［発明が解決しようとする課題１
しかしながら、実際の硬度測定では、試料自身のたわみ
も生じており、特に超低荷重形の超微小硬度計では、試
料自身のたわみが問題となるが。
も生じており、特に超低荷重形の超微小硬度計では、試
料自身のたわみが問題となるが。
このたわみについては補正手段が講じられていないとい
う問題点があった。すなわち、試料のたわみについては
、試料台への取付は状態によって変化するので、接着剤
などを使用して取付けた場合や、表面層が硬く、内部が
軟質な試料の試験では、試料自身のたわみを補正しない
と正確な硬度が算出できないことになる。
う問題点があった。すなわち、試料のたわみについては
、試料台への取付は状態によって変化するので、接着剤
などを使用して取付けた場合や、表面層が硬く、内部が
軟質な試料の試験では、試料自身のたわみを補正しない
と正確な硬度が算出できないことになる。
［Ｂ題を解決するための手段］
本発明では上記課題を解決するために、次のような構成
を採用した。
を採用した。
すなわち、本発明にかかる硬度計は、圧子と、該圧子に
試験荷重を負荷する負荷手段と、圧子の変位を検出する
圧子変位量検出手段とを備え、首記負荷手段によって圧
子に加えられる荷重をＰ、この荷重に対応して検出され
る圧子の変位をｄ、真の押込み深さをｄｏ、荷重負荷時
の変位荷重比例定数をに、圧子の形状によって決定され
る定数をα、動的硬度をＤＨｏとするとき、 ＤＨ，＝αＰ／ｄ。
試験荷重を負荷する負荷手段と、圧子の変位を検出する
圧子変位量検出手段とを備え、首記負荷手段によって圧
子に加えられる荷重をＰ、この荷重に対応して検出され
る圧子の変位をｄ、真の押込み深さをｄｏ、荷重負荷時
の変位荷重比例定数をに、圧子の形状によって決定され
る定数をα、動的硬度をＤＨｏとするとき、 ＤＨ，＝αＰ／ｄ。
＝Ｐ／（ｄ−ＫＰ）２
の計算式に基づいて、前記比例定数Ｋを最小自乗法によ
り算出し、試料の動的硬度ＤＨ，を演算する演算手段が
設けられていることを特徴としている。
り算出し、試料の動的硬度ＤＨ，を演算する演算手段が
設けられていることを特徴としている。
［作用］
一般に試料の動的硬度ＤＨ，は負荷重Ｐにおける圧子の
真の押込み深さｄ、に対して、ＤＨ，＝ＱＰ／ｄｏ’（
ａは圧子による定数）として表わされるが、測定された
圧その押込み深さｄに含まれる機械的たわみ、試料のた
わみ、試料を取付ける際の接着樹１脂層のたわみ等を補
正するための変位荷重比例定数をにとすると、ｄ、はｄ
０＝ｄ−にＰとなる。
真の押込み深さｄ、に対して、ＤＨ，＝ＱＰ／ｄｏ’（
ａは圧子による定数）として表わされるが、測定された
圧その押込み深さｄに含まれる機械的たわみ、試料のた
わみ、試料を取付ける際の接着樹１脂層のたわみ等を補
正するための変位荷重比例定数をにとすると、ｄ、はｄ
０＝ｄ−にＰとなる。
そこで、式ＤＨ，＝αＰ／ （ｄ−ＫＰ）２を用い、試
験開始後の任意の測定点における荷重と圧子変位のデー
タから最小自乗法によって比例係数にと真の動的硬度Ｄ
Ｈｏが求められる。
験開始後の任意の測定点における荷重と圧子変位のデー
タから最小自乗法によって比例係数にと真の動的硬度Ｄ
Ｈｏが求められる。
［実施例］
第１図は本発明の１実施例装置の構成を示す図である。
この硬度計は超微小硬度計として構成されており、枠体
２０内の荷重装置１は、中央部をナイフェツジ３により
支持された天秤２の一端に圧子５が設けられ、他端には
電磁コイル６と協動して電磁力を発生する鉄心７が設け
られた可変式負荷装置として構成されている。圧子５は
天ｌ￥２に設けられた天秤棹８の先端に取り付けられ、
圧子５の上部には圧子５の変位量を検出する差動トラン
ス式の変位検出器ＩＯが設けられている。
２０内の荷重装置１は、中央部をナイフェツジ３により
支持された天秤２の一端に圧子５が設けられ、他端には
電磁コイル６と協動して電磁力を発生する鉄心７が設け
られた可変式負荷装置として構成されている。圧子５は
天ｌ￥２に設けられた天秤棹８の先端に取り付けられ、
圧子５の上部には圧子５の変位量を検出する差動トラン
ス式の変位検出器ＩＯが設けられている。
荷重袋ｇｔは、負荷電流供給装置１６から供給される負
荷電流で生ずる電磁コイル６の電磁力によって荷重を増
減させるもので、試料台１３上にｉｌ！された試料皿４
へ圧子を介して伝えられる荷重を任意に増加、減少、停
止させることができる。したがって、該天秤のバランス
をくずして圧子５を試料表面に押し込む際に供給される
負荷電流を計測することにより負荷時の荷重をリアルタ
イムで計測することができる。
荷電流で生ずる電磁コイル６の電磁力によって荷重を増
減させるもので、試料台１３上にｉｌ！された試料皿４
へ圧子を介して伝えられる荷重を任意に増加、減少、停
止させることができる。したがって、該天秤のバランス
をくずして圧子５を試料表面に押し込む際に供給される
負荷電流を計測することにより負荷時の荷重をリアルタ
イムで計測することができる。
荷重をかけている間、圧子５によって押し付けられた試
料１４表面での変位は変位検出器１０によって検出され
る。変位検出器によって検出された変位量、すなわち圧
子５の移動量検出信号は、増幅ｌ１１５で増幅され、Ａ
／Ｄ変換１２１１７を介してｃｐｕｔａへ送られる。こ
のため、ある荷重下での変位もリアルタイムで計測され
る。これら荷重、変位データはＲＡＭ２０で記憶される
とともに、ＣＰＵ１８で後述のように演算処理されて試
料の硬度が求められる。また、Ｉ１０装置２１を介して
第２図に示す押込み深さ一荷重曲線がＸＹプロッタ２２
．によって描かれる。
料１４表面での変位は変位検出器１０によって検出され
る。変位検出器によって検出された変位量、すなわち圧
子５の移動量検出信号は、増幅ｌ１１５で増幅され、Ａ
／Ｄ変換１２１１７を介してｃｐｕｔａへ送られる。こ
のため、ある荷重下での変位もリアルタイムで計測され
る。これら荷重、変位データはＲＡＭ２０で記憶される
とともに、ＣＰＵ１８で後述のように演算処理されて試
料の硬度が求められる。また、Ｉ１０装置２１を介して
第２図に示す押込み深さ一荷重曲線がＸＹプロッタ２２
．によって描かれる。
ＣＰＵ１８は荷重、変位データに基づいて採用された真
の動的硬度ＤＨｏを求める基本式。
の動的硬度ＤＨｏを求める基本式。
ＤＨ，＝αＰ／ｄｏ ’ ＝ａＰ／（ｄ−にＰ）・−（
１） により演算処理を行なう。ここにαは圧子の形状によっ
て決定される定数、Ｐは負荷重（ｇｆ）、ｄは変位測定
値、ｄｏは真の押込み深さ、には口筒系のたわみ、試料
自身のたわみ、試料の接着部の接着樹脂層のたわみ等を
補正する変位荷重比例定数である。したがって、第３図
に示すように、測定値ｄに対してたわみにＰを減するこ
とにより真の押込み深さｄｏが求められる（ｄ、 ＝ｄ
−にＰ）。
１） により演算処理を行なう。ここにαは圧子の形状によっ
て決定される定数、Ｐは負荷重（ｇｆ）、ｄは変位測定
値、ｄｏは真の押込み深さ、には口筒系のたわみ、試料
自身のたわみ、試料の接着部の接着樹脂層のたわみ等を
補正する変位荷重比例定数である。したがって、第３図
に示すように、測定値ｄに対してたわみにＰを減するこ
とにより真の押込み深さｄｏが求められる（ｄ、 ＝ｄ
−にＰ）。
計算方法について説明すれば以下の通りである。
まず、（１）式から
に２Ｐ２−２ＫＰｄ−（α／ＤＨ，）Ｐ＋ｄ２＝Ｏ−（
２） したがって に２ΣＰ２＝２にΣＰｄ−（α／ Ｄ ＨＯ）ΣＰ＋Σ
ｄ２：０・−（３） に２ΣＰ２ｄ−２に２ΣＰｄ２ −（α／Ｄ）１． ）ΣＰｄ＋Σｄ３＝ｏ−（４）最小
自棄法に基づき、（３）、（４）式より、任意の測定点
におけるデータＰ、ｄより、ΣＰ、Σｐ２．ΣＰｄ、Σ
Ｐｄ’、Σｄ２．Σｄ３等を算出し、深さ一荷重曲線を
２次近似してその２次項の係数から比例定数に、硬度Ｄ
Ｈ０を算出する。
２） したがって に２ΣＰ２＝２にΣＰｄ−（α／ Ｄ ＨＯ）ΣＰ＋Σ
ｄ２：０・−（３） に２ΣＰ２ｄ−２に２ΣＰｄ２ −（α／Ｄ）１． ）ΣＰｄ＋Σｄ３＝ｏ−（４）最小
自棄法に基づき、（３）、（４）式より、任意の測定点
におけるデータＰ、ｄより、ΣＰ、Σｐ２．ΣＰｄ、Σ
Ｐｄ’、Σｄ２．Σｄ３等を算出し、深さ一荷重曲線を
２次近似してその２次項の係数から比例定数に、硬度Ｄ
Ｈ０を算出する。
にはに１．に２の２個の解が存在するが、Ｄ）１０が正
という条件のものが選ばれる。
という条件のものが選ばれる。
かかる算出方法の他に計算方法はないが、Ｐｌ、Ｐ２の
２つの荷重条件から次の（５）、（６）式によって求め
ることも可能である。
２つの荷重条件から次の（５）、（６）式によって求め
ることも可能である。
に２Ｐ、２２にＰ＋ｄ＋
（α／ＤＨ，）Ｐ、＋ｄｌ”＝Ｏ−（５）にｐ２’−２
にＰ２ ｄ２ − （α／Ｄ）（ｏ ）Ｐ２ ＋ｄ２”：Ｑｍ （６）
このように、上記実施例装置によれば、負荷部機械系の
たわみ、試料台のたわみ、試料取付は部の接着樹脂層の
たわみ、試料自身のたわみ等を補正した真の押込み深さ
を求めることができ、正確な試料の動的硬さを求めるこ
とができる。また、内部が柔らかい試料の表面硬度の測
定、試料内部の弾性変形量の補正等も行なうことができ
る。
にＰ２ ｄ２ − （α／Ｄ）（ｏ ）Ｐ２ ＋ｄ２”：Ｑｍ （６）
このように、上記実施例装置によれば、負荷部機械系の
たわみ、試料台のたわみ、試料取付は部の接着樹脂層の
たわみ、試料自身のたわみ等を補正した真の押込み深さ
を求めることができ、正確な試料の動的硬さを求めるこ
とができる。また、内部が柔らかい試料の表面硬度の測
定、試料内部の弾性変形量の補正等も行なうことができ
る。
［発明の効果］
上記説明から明らかなように、本発明にかかる硬度計に
よれば、試料自身のたわみも補正した上で試料の動的硬
度を正確に求めることができるようになた。また、表面
層が硬く内部の柔らかい試料の表面硬度も正確に測定す
ることができるようになった。
よれば、試料自身のたわみも補正した上で試料の動的硬
度を正確に求めることができるようになた。また、表面
層が硬く内部の柔らかい試料の表面硬度も正確に測定す
ることができるようになった。
第１図は本発明の実施例である超微小硬度計の構成を示
す模式図、第２図は実施例における押込み深さ一荷重曲
線を示す図、第３図は補正式を説明する図である。 １・・・負荷装置 ２・・・天秤 ５・・−圧子 ６・
・・電磁コイル（荷重発生手段） ｌＯ・−変位検出５
１８−ＰＣＩ（硬度値演算手段） 纂２図
す模式図、第２図は実施例における押込み深さ一荷重曲
線を示す図、第３図は補正式を説明する図である。 １・・・負荷装置 ２・・・天秤 ５・・−圧子 ６・
・・電磁コイル（荷重発生手段） ｌＯ・−変位検出５
１８−ＰＣＩ（硬度値演算手段） 纂２図
Claims (1)
- （１）圧子と、該圧子に試験荷重を負荷する負荷手段と
、圧子の変位を検出する圧子変位量検出手段とを備え、
前記負荷手段によって圧子に加えられる荷重をＰ、この
荷重に対応して検出される圧子の変位をｄ、真の押込み
深さをｄ＿ｏ、荷重負荷時の変位荷重比例定数をＫ、圧
子の形状によつて決定される定数をα、動的硬度をＤＨ
＿ｏとするとき、 ＤＨ＿ｏ＝αＰ／ｄ＿ｏ＾２ ＝Ｐ／（ｄ−ＫＰ）＾２ の計算式に基づいて、前記比例定数Ｋを最小自乗法によ
り算出し、試料の動的硬度ＤＨ＿ｏを演算する演算手段
が設けられていることを特徴とする硬度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13986289A JPH034138A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 超微小硬度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13986289A JPH034138A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 超微小硬度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034138A true JPH034138A (ja) | 1991-01-10 |
| JPH0520691B2 JPH0520691B2 (ja) | 1993-03-22 |
Family
ID=15255275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13986289A Granted JPH034138A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 超微小硬度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH034138A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147601A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-06-14 | National Institute For Materials Science | 押し込み曲線の作成方法および硬さ試験方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012054710A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Celgard Llc | Testing and measuring devices, systems, components and methods |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13986289A patent/JPH034138A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147601A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-06-14 | National Institute For Materials Science | 押し込み曲線の作成方法および硬さ試験方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0520691B2 (ja) | 1993-03-22 |
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