JPH0610848U - 金属の熱間割れ試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 試験片１の軸中心に貫通して設けられる冷却
通路２およびこの冷却通路２に冷却媒体７を流通させる
装置からなる冷却機構と、試験片１の軸方向両端部をそ
れぞれ支持する支持装置５と、試験片１の外周部に覆わ
せる鋳型３と、この鋳型３の外側に設けられる加熱装置
４と、支持装置５に関連して設けられ、試験片１に対し
軸方向の引っ張り歪みを与える装置とによって金属の熱
間割れ試験装置が構成される。 【効果】 試験片１に対して、引っ張り歪みが与えられ
る軸方向に直角の方向にデンドライトを発達させること
ができて、実際と同じ状況で熱間割れ試験を行えるの
で、正確な値が求められる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、金属の凝固時の熱間割れ強度を測定するための熱間割れ試験装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

金属の凝固時の割れ発生限界歪みを測定する装置の典型的な先行技術が図３に 示される。この図において、試験片１の両端を支持装置５例えばチャック５で掴 んで、下側のチャック５は固定し、上側のチャック５は図示しない引っ張り装置 に連結して試験片１の軸方向に移動可能とし、試験片１の中央部を加熱装置４例 えば高周波加熱器によって高温に加熱して固液共存状態にし、前記引っ張り装置 によって試験片１に軸方向の引っ張り歪みを与えて引っ張り試験を行い、該試験 終了後、試験片１の組織を観察して割れ発生の有無を調べることにより、割れ発 生限界歪みが測定できる。

【０００３】 この装置においては、試験片１の溶融部１Ｂの保持は金属自身の表面張力に依 存している。また、図４に拡大示される如く、固液共存域における固相部（デン ドライト）Ｓの発達方向は引っ張り方向にほぼ平行になっており、これは、固液 共存域の温度勾配が試験片１の軸方向に存在しているからである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで金属の熱間割れは、殆どの場合、デンドライトの発達方向に垂直な方 向の歪みによって発生することが実験によって判っている。しかしながら従来の 装置では、デンドライトの発達方向は引っ張り方向とほぼ平行になるため、実際 の凝固時の割れ発生状況を忠実に再現出来なかった。熱間割れ強度は、引っ張り 方向によって大きく相違すると考えられるので、従来の装置による測定結果をそ のまま実用のものに適用することには信頼性の点などで問題が有る。

【０００５】 本考案は、このような問題点の解消を図るために成されたものであり、本考案 の目的は、実際の凝固時の熱間割れ発生状況を忠実に再現できて、高正確度のデ ータが得られて信頼性が高い熱間割れ試験が行えるこの種装置を提供することに ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記の目的を達成するため以下に述べる構成としたものである。即 ち、本考案は、金属の凝固時の熱間割れ強度を測定する装置であって、試験片の 軸中心に貫通して設けられる冷却通路および該冷却通路に冷却媒体を流通させる 装置からなる冷却機構と、試験片の軸方向両端部をそれぞれ支持する支持装置と 、該支持装置に支持される試験片の外周面に覆わせる鋳型と、該鋳型の外側に設 けられる加熱装置と、前記支持装置に関連して設けられ、試験片に対し軸方向の 引っ張り歪みを付与する装置とを含むことを特徴とする金属の熱間割れ試験装置 である。

【０００７】

【作用】

本考案に従えば、試験片が鋳型を介して外側からは加熱され、内側からは直接 的に冷却されることによって、外側が溶融部、内側が非溶融部となり、その結果 、温度勾配が試験片の軸に直角の方向となっていることと、溶融部の形態が鋳型 によって安定的に保持されていることとの両状況が備わることによって、デンド ライトの方向は試験片軸に直角の方向となり、従って、軸方向に引っ張り歪みを 負荷することによって、実用の場合と同じ条件の下での熱間割れの試験を行うこ とができる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例について添付図面を参照しつつ説明する。 図１は、本考案の一実施例に係る概要構造を示す断面正面図である。図示装置 は、金属の凝固時の熱間割れ発生限界の歪みを測定する装置であって、試験片１ を軸方向の両端部にフランジが一体に設けられる筒体に形成して、該試験片１の 軸中心に貫通する中空部分は、両端部に冷却液導入管６を圧嵌入して冷却通路２ として利用される。この冷却通路２に関連して、図示しないが冷却媒体７を流通 させる装置を設けて、該装置と前記冷却通路２とで冷却機構が構成される。

【０００９】 前記試験片１の筒部分の外周面には鋳型３が覆われる。この鋳型３は、例えば 軸方向の二つに縦割りされた合わせ型に形成させて、前記筒部分を熱溶融によっ て変形、脱落しないように囲繞する脱落防止用保持部材として、また、熱を良好 に伝える熱伝達部材として機能するものである。この鋳型３が覆われる試験片１ の軸方向両端部のフランジ部は、例えば引っ張り荷重伝達用チャックで実現され る支持装置５によってそれぞれ支持される。支持装置５は、フランジ部とともに 鋳型３の端部を強力に保持する。この支持装置５は一方の例えば上側のチャック ５が図示しない引っ張り装置に連結され、下側のチャック５が動かないように固 定される。このように、鋳型３で覆われ、かつ、チャック５で支持される試験片 １に対して、高周波加熱器で実現される加熱装置４が鋳型３の外側に囲ませて設 けられる。また、試験片１に対し軸方向の引っ張り歪みを付与するために、前述 するように引っ張り装置がチャック５に関連して設けられる。

【００１０】 上述の構成を備える本考案装置によって、試験片１の熱間割れ発生限界の歪み を測定するには、図１に示す如く、鋳型３を覆わせた試験片１をチャック５で支 持した状態の下で、冷却液７を冷却通路２に流し、加熱装置４を起動して鋳型３ を介し加熱する。この加熱と冷却との同時作動によって、試験片１横断面の外周 部（図１の左下がり斜線で示す部分）を溶融させ、内周部には凝固シェルを発生 させることが可能であり、この状態で引っ張り装置を作動して、チャック５を介 し引っ張りひずみを試験片１に与え、その後、試験片１を取り出して断面のミク ロ観察によって、割れ発生状況を調べる。以上のような手順により、熱間割れと 引っ張り歪みの関係を把握することが出来る。

【００１１】 本考案装置によれば、試験中において非溶融部１Ａと溶融部１Ｂとの同心的な 共存状態を定常状態で形成させることができる。この結果、図２に試験片１の中 央部分（図１のＡ部）の組織が拡大示されるように、固相Ｓと液相Ｌとの境界部 分に生じるデンドライトの発達方向は、試験片１軸に直角の方向となる。この状 態で試験片１を軸方向に引っ張り、歪みを与えることによって、熱間割れ発生限 界歪みを測定できる。このときの測定結果は、実際の割れ発生状況を忠実に再現 した下での正確な値である。なお、支持装置５の固定側については、試験片１を 固定部材に溶接などによって直接固定することができれば、これを省略すること が可能である。

【００１２】 次に、本考案の他実施例について説明する。引っ張り歪みを与える際に、引っ 張り荷重も同時に測定し、さらに、試験片１取り出し後、断面のミクロ観察によ って凝固層の厚みを測定すれば、凝固シェルに作用する応力が判る。この応力測 定により、凝固温度付近での応力−歪み関係が得られる。今一つは、試験片１に 対して、ねじりも作用させることが可能である。これによって、ねじりと熱間割 れの関係、あるいは引っ張り−ねじり同時載荷（２軸応力状態）における熱間割 れの状況も調べることが可能である。

【００１３】

【考案の効果】

上述の如く本考案によれば、試験片横断面の外周部を溶融させ、内周部には凝 固シェルを定常状態で発生させることができる。この結果、デンドライトの発達 方向は、試験片の軸に直角の方向となり、該軸方向に引っ張り歪みを負荷するこ とにより、実際の使用の場合と同じ状況で熱間割れ試験を行えて、正確度の高い 試験データが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る概要構造を示す断面正
面図である。

【図２】図１における試験片１の中央部分の断面の顕微
鏡観察図である。

【図３】従来の高温引っ張り試験装置の構造を示す断面
正面図である。

【図４】図３における試験片１の中央部分の断面の顕微
鏡観察図である。

【符号の説明】

１…試験片、 ２…冷却通路、 ３…鋳型、 ４…加熱装置、 ５…支持装置、 ６…冷却液導入管、 ７…冷却液。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属の凝固時の熱間割れ強度を測定する
   装置であって、試験片の軸中心に貫通して設けられる冷
   却通路および該冷却通路に冷却媒体を流通させる装置か
   らなる冷却機構と、試験片の軸方向両端部をそれぞれ支
   持する支持装置と、該支持装置に支持される試験片の外
   周面に覆わせる鋳型と、該鋳型の外側に設けられる加熱
   装置と、前記支持装置に関連して設けられ、試験片に対
   し軸方向の引っ張り歪みを付与する装置とを含むことを
   特徴とする金属の熱間割れ試験装置。