JPH0641900B2 - セラミックス等の熱間弾性率測定装置 - Google Patents
セラミックス等の熱間弾性率測定装置Info
- Publication number
- JPH0641900B2 JPH0641900B2 JP62322816A JP32281687A JPH0641900B2 JP H0641900 B2 JPH0641900 B2 JP H0641900B2 JP 62322816 A JP62322816 A JP 62322816A JP 32281687 A JP32281687 A JP 32281687A JP H0641900 B2 JPH0641900 B2 JP H0641900B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- elastic modulus
- load
- ceramics
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 25
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 35
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 10
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 2
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックス等の熱間弾性率測定装置に係
り、曲げたわみ方式の非接触変位測定器を使い、各種の
雰囲気で精度良く自動測定す熱間弾性率測定装置に関す
るものである。
り、曲げたわみ方式の非接触変位測定器を使い、各種の
雰囲気で精度良く自動測定す熱間弾性率測定装置に関す
るものである。
ファインセラミックスが、機械部品、構造材料などの高
強度材料として熱間で使用される場合、熱間での弾性率
は、機械的強度、耐熱衝撃性などを推定するのに極めて
重要な特性である。
強度材料として熱間で使用される場合、熱間での弾性率
は、機械的強度、耐熱衝撃性などを推定するのに極めて
重要な特性である。
従来技術として、発明の名称「セラミックス等の熱間に
おける変位測定装置」（特開昭６１−７４５２号公報）
及び共振法、超音波パルス法等がある。曲げ共振法は振
動の伝達機構の固有振動の影響が出やすく、超音波パル
ス法は振動子の耐熱性が低く、高温の測定ができない問
題がある。このうち特開昭６１−７４５２号公報の「セ
ラミックス等の熱間における変位測定装置」の実施例４
に記載されている熱間弾性率測定装置の従来例について
説明する。
おける変位測定装置」（特開昭６１−７４５２号公報）
及び共振法、超音波パルス法等がある。曲げ共振法は振
動の伝達機構の固有振動の影響が出やすく、超音波パル
ス法は振動子の耐熱性が低く、高温の測定ができない問
題がある。このうち特開昭６１−７４５２号公報の「セ
ラミックス等の熱間における変位測定装置」の実施例４
に記載されている熱間弾性率測定装置の従来例について
説明する。
第９図は従来のセラミックス等の熱間弾性率測定装置を
略図的に示す図、第１０図はその加熱炉部分と荷重負荷
装置の正断面図を示す図、第１１図は従来装置での変位
測定位置を示す図である。なお、図中１は試料、２は加
熱炉、３は試料支持台、４は支持ロール、５は固体走査
受光素子内蔵カメラ、６は望遠レンズ、７はフィルタ、
８は加圧棒、１２は荷重負荷装置、２０はパーソナルコ
ンピュータ、２３はデジタル温度計、２４は照明装置、
２５はカメラコントローラ、２６はパーソナルコンピュ
ータインターフェース、２７はデジタルプロッタ、２８
はプリンタ、３０はオシロスコープ、３３は炭化珪素発
熱体である。
略図的に示す図、第１０図はその加熱炉部分と荷重負荷
装置の正断面図を示す図、第１１図は従来装置での変位
測定位置を示す図である。なお、図中１は試料、２は加
熱炉、３は試料支持台、４は支持ロール、５は固体走査
受光素子内蔵カメラ、６は望遠レンズ、７はフィルタ、
８は加圧棒、１２は荷重負荷装置、２０はパーソナルコ
ンピュータ、２３はデジタル温度計、２４は照明装置、
２５はカメラコントローラ、２６はパーソナルコンピュ
ータインターフェース、２７はデジタルプロッタ、２８
はプリンタ、３０はオシロスコープ、３３は炭化珪素発
熱体である。
この熱間弾性率測定装置は、試料１（幅１０ｍｍ×厚さ
２．５ｍｍ×長さ６０ｍｍ）を加熱炉２の中のアルミナ
製試料支持台３に設けた２個の支持ロール４の上にセッ
トし、加熱炉２の外側に設置した荷重装置１２より、加
圧棒８を介して１００℃毎に１５００℃まで３点曲げ方
式で試料１の破壊強度の５０〜７０％に相当する荷重を
負荷する。その時の試料１の荷重負荷直下のＡ点と支持
ロール４と試料１の接点に最も近いところのＢ点を照明
装置２４で照明し、照明装置２４に対向して炉外に配置
した固体走査受光素子内蔵カメラ５と共に、作動距離４
６０ｍｍＦ番号８の望遠レンズ６と赤外域の０．８μｍ
〜１０００μｍの波長の光を除去するフィルタ７を使
い、光が試料１によりさえぎられた暗部と光が直接届く
明部を固体走査受光素子面に望塩レンズ６で拡大投影し
てＡ点とＢ点の変位を測定すると共に、オシロスコープ
３０上に明部と暗部を表示する。そしてカメラコントロ
ーラ２５の出力により変位に応じたデジタル信号を出力
し、この出力信号とデジタル温度計２３のデジタル信号
をインターフェース２６を介してパーソナルコンピュー
タ２０に入力し、記憶演算を行わせてプリンタ２８に結
果を打ち出すとともにデジタルプロッタ２７に温度と弾
性率の関係曲線を書かせ、応力と試料のたわみ量の関係
より熱間弾性率を求めている。
２．５ｍｍ×長さ６０ｍｍ）を加熱炉２の中のアルミナ
製試料支持台３に設けた２個の支持ロール４の上にセッ
トし、加熱炉２の外側に設置した荷重装置１２より、加
圧棒８を介して１００℃毎に１５００℃まで３点曲げ方
式で試料１の破壊強度の５０〜７０％に相当する荷重を
負荷する。その時の試料１の荷重負荷直下のＡ点と支持
ロール４と試料１の接点に最も近いところのＢ点を照明
装置２４で照明し、照明装置２４に対向して炉外に配置
した固体走査受光素子内蔵カメラ５と共に、作動距離４
６０ｍｍＦ番号８の望遠レンズ６と赤外域の０．８μｍ
〜１０００μｍの波長の光を除去するフィルタ７を使
い、光が試料１によりさえぎられた暗部と光が直接届く
明部を固体走査受光素子面に望塩レンズ６で拡大投影し
てＡ点とＢ点の変位を測定すると共に、オシロスコープ
３０上に明部と暗部を表示する。そしてカメラコントロ
ーラ２５の出力により変位に応じたデジタル信号を出力
し、この出力信号とデジタル温度計２３のデジタル信号
をインターフェース２６を介してパーソナルコンピュー
タ２０に入力し、記憶演算を行わせてプリンタ２８に結
果を打ち出すとともにデジタルプロッタ２７に温度と弾
性率の関係曲線を書かせ、応力と試料のたわみ量の関係
より熱間弾性率を求めている。
このように従来のセラミック等の熱間変位測定装置によ
る弾性率測定方法は、加熱炉が大気雰囲気のため酸化し
易い試料は測定できないという問題がある。本来、この
種の装置では酸化雰囲気、無酸化雰囲気の各種の雰囲気
で測定できることが望ましいが、発熱体の種類等により
制約があり、一般的には酸化雰囲気か無酸化雰囲気のど
ちらかに限定されているのが実情である。
る弾性率測定方法は、加熱炉が大気雰囲気のため酸化し
易い試料は測定できないという問題がある。本来、この
種の装置では酸化雰囲気、無酸化雰囲気の各種の雰囲気
で測定できることが望ましいが、発熱体の種類等により
制約があり、一般的には酸化雰囲気か無酸化雰囲気のど
ちらかに限定されているのが実情である。
試料の酸化を防ぐ方法として加熱炉を気密構造にして不
活性ガス等の雰囲気にするの必要がある。しかし、この
場合第１２図、第１３図に示すように加熱炉２と加圧棒
８のシール部にＯリング３４又は金属ベローズ１１等を
使うため、加圧棒８の移動時の抵抗になり、荷重負荷精
度が著しく低下する。ファインセラミックス等の小型試
料を曲げたわみ方式で弾性率測定するには、荷重負荷精
度は１ｇｆ以下でなければならず、従来のシール構造で
は加圧棒８の移動による機械的抵抗が大きく実用になら
ない。また、ファインセラミックスの中には１０００℃
以上の高温で非常に酸化し易いものがあり、加熱炉２を
気密にして９９．９９９％純度の不活性ガスを流して
も、不活性ガス中の極く微量の酸素で酸化することがあ
る。
活性ガス等の雰囲気にするの必要がある。しかし、この
場合第１２図、第１３図に示すように加熱炉２と加圧棒
８のシール部にＯリング３４又は金属ベローズ１１等を
使うため、加圧棒８の移動時の抵抗になり、荷重負荷精
度が著しく低下する。ファインセラミックス等の小型試
料を曲げたわみ方式で弾性率測定するには、荷重負荷精
度は１ｇｆ以下でなければならず、従来のシール構造で
は加圧棒８の移動による機械的抵抗が大きく実用になら
ない。また、ファインセラミックスの中には１０００℃
以上の高温で非常に酸化し易いものがあり、加熱炉２を
気密にして９９．９９９％純度の不活性ガスを流して
も、不活性ガス中の極く微量の酸素で酸化することがあ
る。
一方、第９図において試料１の曲げたわみを固体走査受
光素子内蔵カメラ５で測定する場合、高温になると雰囲
気ガスの対流で試料像にゆらぎ現象が発生し、測定値が
バラつく問題がある。すなわち、試料１のたわみ変位
は、支持ロール４の上にセットした試料１の中心に荷重
を掛け、その時の荷重点直下の試料端の変位を固体走査
受光素子内蔵カメラ５を使って第１１図のＣのような範
囲を測定していた。
光素子内蔵カメラ５で測定する場合、高温になると雰囲
気ガスの対流で試料像にゆらぎ現象が発生し、測定値が
バラつく問題がある。すなわち、試料１のたわみ変位
は、支持ロール４の上にセットした試料１の中心に荷重
を掛け、その時の荷重点直下の試料端の変位を固体走査
受光素子内蔵カメラ５を使って第１１図のＣのような範
囲を測定していた。
しかし、この方法では固体走査受光素子内蔵カメラ５で
測定する場合、試料１の下面と試料支持台３との測定空
間が大きいため、高温域において第１１図Ｃの部分で雰
囲気ガスにゆらぎが発生して変位測定精度が低下する原
因になっていた。
測定する場合、試料１の下面と試料支持台３との測定空
間が大きいため、高温域において第１１図Ｃの部分で雰
囲気ガスにゆらぎが発生して変位測定精度が低下する原
因になっていた。
弾性率の高いファインセラミックスでは、当然のことな
がら曲げたわみ量が小さい。１例として幅５ｍｍ厚さ１
ｍｍの試料にスパン６０ｍｍで３点曲げ方式で破壊荷重
の６０％の荷重を負荷した場合の試料の最大のたわみ量
は１５０μｍ程度であり、弾性率の測定精度１％を得る
ためには、たわみ変位の測定分解能は１μｍが必要であ
り、ゆらぎがあると、１μｍの分解能が得られない。
がら曲げたわみ量が小さい。１例として幅５ｍｍ厚さ１
ｍｍの試料にスパン６０ｍｍで３点曲げ方式で破壊荷重
の６０％の荷重を負荷した場合の試料の最大のたわみ量
は１５０μｍ程度であり、弾性率の測定精度１％を得る
ためには、たわみ変位の測定分解能は１μｍが必要であ
り、ゆらぎがあると、１μｍの分解能が得られない。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、酸化雰囲
気、無酸化雰囲気に無関係に、ゆらぎの影響なく、試料
のたわみ変位を精度よく、しかも全自動で測定すること
ができるファインセラミックス等の熱間弾性率測定装置
を提供することを目的とする。
気、無酸化雰囲気に無関係に、ゆらぎの影響なく、試料
のたわみ変位を精度よく、しかも全自動で測定すること
ができるファインセラミックス等の熱間弾性率測定装置
を提供することを目的とする。
本発明のセラミックス等の熱間弾性率測定装置は、試料
加熱炉に一方の側に窓と対向して照明装置を、その対向
側に窓と対向して検出装置を配置したセラミックス等の
熱間弾性率測定装置において、温度調節装備が備えられ
た試料加熱炉と荷重付加装置の加圧棒間に、加圧棒と連
動して伸縮する金属ベローズを設けると共に、試料と試
料支持台との変位測定空間を試料変位程に狭くし、かつ
試料支持台に試料より活性な耐酸化性試料カバーを配設
したことを特徴とする。
加熱炉に一方の側に窓と対向して照明装置を、その対向
側に窓と対向して検出装置を配置したセラミックス等の
熱間弾性率測定装置において、温度調節装備が備えられ
た試料加熱炉と荷重付加装置の加圧棒間に、加圧棒と連
動して伸縮する金属ベローズを設けると共に、試料と試
料支持台との変位測定空間を試料変位程に狭くし、かつ
試料支持台に試料より活性な耐酸化性試料カバーを配設
したことを特徴とする。
本発明のファインセラミックス等の熱間弾性率測定装置
は、荷重付加装置と荷重検出機構および変位検出機構、
気密構造を有し、各種の雰囲気調整が可能な加熱炉を配
設し、試料より活性な試料酸化防止用カバーを試料支持
台に配設して試料の撓み変位をゆらぎの影響を抑制して
非接触で精度良く測定し、ファインセラミックス等の熱
間弾性率を測定することができる。さらに、自動温度調
節装置を付加することにより全自動でファインセラミッ
クス等の熱間弾性率を測定することが可能となる。
は、荷重付加装置と荷重検出機構および変位検出機構、
気密構造を有し、各種の雰囲気調整が可能な加熱炉を配
設し、試料より活性な試料酸化防止用カバーを試料支持
台に配設して試料の撓み変位をゆらぎの影響を抑制して
非接触で精度良く測定し、ファインセラミックス等の熱
間弾性率を測定することができる。さらに、自動温度調
節装置を付加することにより全自動でファインセラミッ
クス等の熱間弾性率を測定することが可能となる。
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明によるセラミック等の熱間弾性率測定装
置の一実施例を示す図、第２図は本発明の装置の加熱炉
と加圧棒のシール部及び試料支持台のセット状況を示す
図、第３図は本発明の試料支持台の平面図、第４図は本
発明の装置での変位測定範囲を示す図、第５図はそのＡ
−Ａ断面図、第６図及び第７図は酸化防止黒鉛カバーを
示す図、第８図は本発明の装置による測定結果の一例を
示す図である。図中、第１１図及び第１２図と同一番号
は同一内容を示し、なお、９はシリコンゴム円板、１０
は固定金物、１１は金属ベローズ、１３はクロスヘッ
ド、１４は連結ロッド、１５は荷重検出器、１６はエッ
ジ、１７は試料カバー、１８は計測照明窓、１９はリン
グ、２１は荷重制御装置、２２は熱電対、２９は真空装
置、３１は温度調節計、３２はサイリスタ電力制御装
置、３３は炭珪素発熱体、３４は０リング、３５は穴で
ある。
置の一実施例を示す図、第２図は本発明の装置の加熱炉
と加圧棒のシール部及び試料支持台のセット状況を示す
図、第３図は本発明の試料支持台の平面図、第４図は本
発明の装置での変位測定範囲を示す図、第５図はそのＡ
−Ａ断面図、第６図及び第７図は酸化防止黒鉛カバーを
示す図、第８図は本発明の装置による測定結果の一例を
示す図である。図中、第１１図及び第１２図と同一番号
は同一内容を示し、なお、９はシリコンゴム円板、１０
は固定金物、１１は金属ベローズ、１３はクロスヘッ
ド、１４は連結ロッド、１５は荷重検出器、１６はエッ
ジ、１７は試料カバー、１８は計測照明窓、１９はリン
グ、２１は荷重制御装置、２２は熱電対、２９は真空装
置、３１は温度調節計、３２はサイリスタ電力制御装
置、３３は炭珪素発熱体、３４は０リング、３５は穴で
ある。
加熱炉２の中にセットした試料１に炉外より加圧棒８に
より１ｇｆ以下の精度で荷重を負荷するため、加熱炉２
の加圧棒挿入部に金属ベローズ１１を取付け、その上部
にシリコンゴム円板９を気密になるように加圧棒８に固
定金物１０で固定し、加熱炉２の気密構造は加熱炉２に
取り付けた金属ベローズ１１上端とシリコンゴム円板９
の一端を係合し、シリコンゴム円板９の他端を固定金物
１０を介し加圧棒８に連結し、各内部は外気から気密に
保持された構造とし、金属ベローズ１１の上部を荷重負
荷装置１２のクロスヘッド１３に４本の連結ロッド１４
で連結し、金属ベローズ１１の上部とクロスヘッド１３
の動きを全く同じにすることにより、金属ベローズ１１
の伸縮に要するバネ荷重は、ロッド１４で連結されたク
ロスヘッド１３に付加され、シリコンゴム円板９を介し
た加圧棒８にはバネ荷重の影響を与えず、クロスヘッド
１３に取付けられた荷重検出器１５には荷重として検出
されない構造とした。金属ベローズ１１の伸縮作動はク
ロスヘッド１３および加圧棒８を上昇させる無荷重状態
移行時と、クロスヘッド１３および加圧棒８を下降させ
る荷重付加状態移行時であり、加圧棒８と金属ベローズ
１１の動きの差は、荷重検出器１５のひずみゲージ部の
ひずみは数ミクロンであり、従ってシリコンゴム円板９
のひずみも数ミクロンで非常に小さく荷重検出器１５に
は荷重として検出されない。これにより、試料１に負荷
する荷重精度を低下させることなく、かつ加熱炉２を完
全な気密構造にすることができ、各種の雰囲気下での測
定が精度よく行うことができる。
より１ｇｆ以下の精度で荷重を負荷するため、加熱炉２
の加圧棒挿入部に金属ベローズ１１を取付け、その上部
にシリコンゴム円板９を気密になるように加圧棒８に固
定金物１０で固定し、加熱炉２の気密構造は加熱炉２に
取り付けた金属ベローズ１１上端とシリコンゴム円板９
の一端を係合し、シリコンゴム円板９の他端を固定金物
１０を介し加圧棒８に連結し、各内部は外気から気密に
保持された構造とし、金属ベローズ１１の上部を荷重負
荷装置１２のクロスヘッド１３に４本の連結ロッド１４
で連結し、金属ベローズ１１の上部とクロスヘッド１３
の動きを全く同じにすることにより、金属ベローズ１１
の伸縮に要するバネ荷重は、ロッド１４で連結されたク
ロスヘッド１３に付加され、シリコンゴム円板９を介し
た加圧棒８にはバネ荷重の影響を与えず、クロスヘッド
１３に取付けられた荷重検出器１５には荷重として検出
されない構造とした。金属ベローズ１１の伸縮作動はク
ロスヘッド１３および加圧棒８を上昇させる無荷重状態
移行時と、クロスヘッド１３および加圧棒８を下降させ
る荷重付加状態移行時であり、加圧棒８と金属ベローズ
１１の動きの差は、荷重検出器１５のひずみゲージ部の
ひずみは数ミクロンであり、従ってシリコンゴム円板９
のひずみも数ミクロンで非常に小さく荷重検出器１５に
は荷重として検出されない。これにより、試料１に負荷
する荷重精度を低下させることなく、かつ加熱炉２を完
全な気密構造にすることができ、各種の雰囲気下での測
定が精度よく行うことができる。
また、本発明は第４図に示すように、試料１下面と試料
支持台３の上端との測定空間を少なく、例えば試料のタ
ワミ量以上〜２ｍ／ｍ以下にすることが好ましく雰囲気
ガスの流通、対流を抑制し、ゆらぎの発生を抑制してい
る。さらに、第５図に示すように、試料支持台３の上部
に変位計測用エッジ１６を設けることによって試料１の
下面と試料支持台３の上端との測定空間が狭くなれば、
望遠レンズ６の拡大率を大きくし、変位検出範囲は狭く
なるが、変位計測精度を一層向上させることができる。
尚、この方法は固定走査受光素子内蔵カメラ５による変
位測定だけでなく、他の非接触変位測定装置の場合にも
適用できる。
支持台３の上端との測定空間を少なく、例えば試料のタ
ワミ量以上〜２ｍ／ｍ以下にすることが好ましく雰囲気
ガスの流通、対流を抑制し、ゆらぎの発生を抑制してい
る。さらに、第５図に示すように、試料支持台３の上部
に変位計測用エッジ１６を設けることによって試料１の
下面と試料支持台３の上端との測定空間が狭くなれば、
望遠レンズ６の拡大率を大きくし、変位検出範囲は狭く
なるが、変位計測精度を一層向上させることができる。
尚、この方法は固定走査受光素子内蔵カメラ５による変
位測定だけでなく、他の非接触変位測定装置の場合にも
適用できる。
また、高温で特に酸化し易く、一般の不活性ガス雰囲気
で測定できない材料の酸化防止方法については、試料よ
り活性な黒鉛製の試料カバー１７を試料１と共に、試料
支持台３にかぶせるのが有効である。さらに試料カバー
１７により不活性ガスの出入りを防ぎ、試料１近辺の不
活性ガスの流通、対流によるゆらぎを防ぎ、変位測定精
度が向上する。
で測定できない材料の酸化防止方法については、試料よ
り活性な黒鉛製の試料カバー１７を試料１と共に、試料
支持台３にかぶせるのが有効である。さらに試料カバー
１７により不活性ガスの出入りを防ぎ、試料１近辺の不
活性ガスの流通、対流によるゆらぎを防ぎ、変位測定精
度が向上する。
本発明の試料カバー１７は、第６図に示すように上部に
加圧棒８が通る穴３５をあけ、側面に垂直に照明及び計
測用の小窓１８を設ける。穴径は加圧棒８と接触しない
範囲の穴径とすることが好ましい。または、加圧棒８と
試料カバー１７との間隙（穴径差）を大きくとり、第７
図に示すように加圧棒８との穴径差の小さいリング１９
を配設し、試料カバー内に加熱炉中の不活性ガスの出入
りを防ぎ、試料１の酸化を防止すると共に試料カバー１
７と加圧棒８の接触による荷重負荷誤差をなくすること
ができる。
加圧棒８が通る穴３５をあけ、側面に垂直に照明及び計
測用の小窓１８を設ける。穴径は加圧棒８と接触しない
範囲の穴径とすることが好ましい。または、加圧棒８と
試料カバー１７との間隙（穴径差）を大きくとり、第７
図に示すように加圧棒８との穴径差の小さいリング１９
を配設し、試料カバー内に加熱炉中の不活性ガスの出入
りを防ぎ、試料１の酸化を防止すると共に試料カバー１
７と加圧棒８の接触による荷重負荷誤差をなくすること
ができる。
次に本発明の装置による弾性率の測定について説明す
る。
る。
加熱炉２の中に配設した試料支持台３の支持ロール４の
上に試料１を載せ、測定条件をパーソナルコンピュータ
２０に入力すると、コンピュータ２０より温度調節計３
１に設定信号が送られ、さらに温度調節計３１の信号に
よりサイリスタ電力制御装置３２から炭化珪素発熱体３
３に電力が送られて加熱炉２が昇温する。この時の試料
温度を試料１の近くにセットした熱電対２２で検出し、
デジタル温度計２３よりＢＣＤ出力信号でパーソナルコ
ンピュータ２０に入力される。試料１の温度が予め設定
した温度になると、その温度で一定時間保持した後、パ
ーソナルコンピュータ２０より荷重制御装置２１を介し
て荷重負荷装置１２に荷重負荷信号が送られ、試料１に
加圧棒８を介して荷重が負荷される。この時の試料１の
曲げたわみ点と試料支持台３に設けたエッジ１６のＤ点
の隙間を、固体走査受光素子内蔵カメラ５とカメラ５に
対向して配設した照明装置２４を使って測定し、試料１
の変位を得る。この測定は、照明装置からの光が試料１
によりさえぎられた暗部と光が直接届く明部を固体走査
受光素子面に望遠レンズ６で拡大投影することにより行
う。
上に試料１を載せ、測定条件をパーソナルコンピュータ
２０に入力すると、コンピュータ２０より温度調節計３
１に設定信号が送られ、さらに温度調節計３１の信号に
よりサイリスタ電力制御装置３２から炭化珪素発熱体３
３に電力が送られて加熱炉２が昇温する。この時の試料
温度を試料１の近くにセットした熱電対２２で検出し、
デジタル温度計２３よりＢＣＤ出力信号でパーソナルコ
ンピュータ２０に入力される。試料１の温度が予め設定
した温度になると、その温度で一定時間保持した後、パ
ーソナルコンピュータ２０より荷重制御装置２１を介し
て荷重負荷装置１２に荷重負荷信号が送られ、試料１に
加圧棒８を介して荷重が負荷される。この時の試料１の
曲げたわみ点と試料支持台３に設けたエッジ１６のＤ点
の隙間を、固体走査受光素子内蔵カメラ５とカメラ５に
対向して配設した照明装置２４を使って測定し、試料１
の変位を得る。この測定は、照明装置からの光が試料１
によりさえぎられた暗部と光が直接届く明部を固体走査
受光素子面に望遠レンズ６で拡大投影することにより行
う。
固体走査受光素子内蔵カメラ５の信号は、カメラコント
ロールユニット２５より変位に応じたデジタル出力信号
で出力する。この出力とデジタル温計２３のデジタル信
号出力、荷重検出器１５の荷重信号を一般的手法により
作成したプログラムによりパーソナルコンピュータ・イ
ンターフェイス２６を介してパーソナルコンピュータ２
０に入力し、応力とたわみ量の関係により演算を行わ
せ、デジタルプロッタ２７とプリンタ２８により温度と
弾性率の関係を書かせる。
ロールユニット２５より変位に応じたデジタル出力信号
で出力する。この出力とデジタル温計２３のデジタル信
号出力、荷重検出器１５の荷重信号を一般的手法により
作成したプログラムによりパーソナルコンピュータ・イ
ンターフェイス２６を介してパーソナルコンピュータ２
０に入力し、応力とたわみ量の関係により演算を行わ
せ、デジタルプロッタ２７とプリンタ２８により温度と
弾性率の関係を書かせる。
尚、本装置では試料支持ロール４が万一変形した場合、
変位測定誤差になるため試料１と試料支持ロール４の接
点の変位をもう１台の照明装置と一台の固定走査受光素
子内蔵カメラ（図示せず）で測定し、補正するようにす
ることも可能である。
変位測定誤差になるため試料１と試料支持ロール４の接
点の変位をもう１台の照明装置と一台の固定走査受光素
子内蔵カメラ（図示せず）で測定し、補正するようにす
ることも可能である。
また、高温で特に酸化し易く、一般の不活性ガス雰囲気
で測定できない材料の酸化防止方法については、試料よ
り活性な黒鉛製の試料カバー１７を試料１とともに試料
支持台３にかぶせるのが有効である。
で測定できない材料の酸化防止方法については、試料よ
り活性な黒鉛製の試料カバー１７を試料１とともに試料
支持台３にかぶせるのが有効である。
本発明の試料カバー１７は、第６図に示すように上部に
加圧棒８が通る穴３５をあけ、側面に垂直に照明及び計
測用の小窓１８を設ける。穴径は加圧棒８と接触しない
範囲の穴径とすることが好ましい。または、加圧棒８と
試料カバー１７との間隙（穴径差）を大きくとり、第７
図に示すように加圧棒８との穴径差の小さいリング１９
を配設し、試料カバー内に加熱炉中の不活性ガスの出入
りを防ぎ、試料１の酸化、不活性ガスのゆらぎを防止す
と共に試料カバー１７と加圧棒８の接触によ荷重負荷誤
差をなくすることができる。
加圧棒８が通る穴３５をあけ、側面に垂直に照明及び計
測用の小窓１８を設ける。穴径は加圧棒８と接触しない
範囲の穴径とすることが好ましい。または、加圧棒８と
試料カバー１７との間隙（穴径差）を大きくとり、第７
図に示すように加圧棒８との穴径差の小さいリング１９
を配設し、試料カバー内に加熱炉中の不活性ガスの出入
りを防ぎ、試料１の酸化、不活性ガスのゆらぎを防止す
と共に試料カバー１７と加圧棒８の接触によ荷重負荷誤
差をなくすることができる。
本発明のセラミック等の熱間弾性率測定装置の測定例を
以下に説明する。
以下に説明する。
第１図及び第２図に示す本発明の装置の加熱炉２の中の
支持台の支持ロール４の上に炭化珪素質試料で幅５．０
ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ、長さ７５ｍｍを支持ロール間隙
を６０ｍｍにしてセットし、支持台３の上に黒鉛質がカ
バー１７をかぶせ、常温で加熱炉内を真空装置２９で真
空にし、アルゴンガスに置換する。アルゴンガスを毎分
２００ｍｌ流しながら昇温速を毎分１０℃で昇温し、所
定温度に到達後、その温度に１０分間保持した。保持時
間経過後、パーソナルコンピュータ２０より荷重負荷装
置１２へ信号を送り、試料１へ１００ｇ単位で５００ｇ
まで荷重を各３回負荷した。この時の各荷重での試料の
たわみ変位を作動距離４６０ｍｍ、Ｆ番号８の望遠レン
ズ６と赤外線域の０．８μｍ〜１０００μｍの波長の光
を除去するフィルター７と固体走査受光素子内蔵カメラ
５を使い、第４図Ｄに示す位置を測定した。測定は常温
から１００℃間隔で１４００℃まで行い、得られた荷重
−変位のデータより下記の計算式により弾性率を求め
た。その結果を第８図に示す。
支持台の支持ロール４の上に炭化珪素質試料で幅５．０
ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ、長さ７５ｍｍを支持ロール間隙
を６０ｍｍにしてセットし、支持台３の上に黒鉛質がカ
バー１７をかぶせ、常温で加熱炉内を真空装置２９で真
空にし、アルゴンガスに置換する。アルゴンガスを毎分
２００ｍｌ流しながら昇温速を毎分１０℃で昇温し、所
定温度に到達後、その温度に１０分間保持した。保持時
間経過後、パーソナルコンピュータ２０より荷重負荷装
置１２へ信号を送り、試料１へ１００ｇ単位で５００ｇ
まで荷重を各３回負荷した。この時の各荷重での試料の
たわみ変位を作動距離４６０ｍｍ、Ｆ番号８の望遠レン
ズ６と赤外線域の０．８μｍ〜１０００μｍの波長の光
を除去するフィルター７と固体走査受光素子内蔵カメラ
５を使い、第４図Ｄに示す位置を測定した。測定は常温
から１００℃間隔で１４００℃まで行い、得られた荷重
−変位のデータより下記の計算式により弾性率を求め
た。その結果を第８図に示す。
なお、弾性率は次式により求めることができる。
Ｅ＝弾性率（kgf／mm2） ｌ＝支持ロール間の距離（mm） Ｐ＝荷重（kgf） Ｗ＝試料の幅（mm） ｔ＝試料の厚さ（mm） ｙ＝荷重点の変位量（mm） 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、荷重付加装置と荷重検出
機構および変位検出機構、気密構造を有し、各種の雰囲
気調整が可能な加熱炉を配設し、試料より活性な試料酸
化防止用カバーを試料支持台に配設して試料の撓み変位
をゆらぎの影響を抑制し、酸化を防止して非接触で精度
良く測定し、ファインセラミックス等の熱間弾性率を測
定することができる。さらに、自動温度調節装置を付加
することにより、全自動で熱間弾性率を測定することが
可能となる。
機構および変位検出機構、気密構造を有し、各種の雰囲
気調整が可能な加熱炉を配設し、試料より活性な試料酸
化防止用カバーを試料支持台に配設して試料の撓み変位
をゆらぎの影響を抑制し、酸化を防止して非接触で精度
良く測定し、ファインセラミックス等の熱間弾性率を測
定することができる。さらに、自動温度調節装置を付加
することにより、全自動で熱間弾性率を測定することが
可能となる。
第１図は、本発明によるセラミック等の熱間弾性率測定
装置の一実施例を示す図、第２図は本発明の装置の加熱
炉と加圧棒のシール部及び試料支持台のセット状況を示
す図、第３図は本発明の試料支持台の平面図、第４図は
本発明の装置での変位測定範囲を示すための図、第５図
はその側断面図、第６図及び第７図は酸化防止黒鉛カバ
ーを示す図、第８図は本発明の装置による測定結果の一
例を示す図、第９図は従来のセラミック等の熱間弾性率
測定装置を略図的に示す図、第１０図は第９図の装置の
加熱炉部分と荷重負荷装置正面断面図を示す図、第１１
図は従来装置での変位測定位置を示す図、第１２図は加
熱炉と加圧棒のシールに０リングを使う方式の一例を示
す図、第１３図は金属ベローズを使う方式の一例を示す
図である。 １……試料、２……加熱炉、３……試料支持台、４……
支持ロール、５……固体走査受光素子内蔵カメラ、６…
…望遠レンズ、７……フィルター、８……加圧棒、９…
…シリコンゴム円板、１０……固定金物、１１……金属
ベローズ、１２……荷重負荷装置、１３……クロスヘッ
ド、１４……連結ロッド、１５……荷重検出器、１６…
…エッジ、１７……試料カバー、１８……計測照明窓、
１９……リング、２０……パーソナルコンピュータ、２
１……荷重制御装置、２２……熱電対、２３……デジタ
ル温度計、２４……照明装置、２５……カメラコントロ
ーラ、２６……パーソナルコンピュータインターフェイ
ス、２７……デジタルプロッタ、２８……プリンタ、２
９……真空装置、３０……オシロスコープ、３１……温
度調整計、サイリスタ、３２……サイリスタ電力制御装
置、３３……炭化珪素発熱体、３４……０リング、３５
……穴。
装置の一実施例を示す図、第２図は本発明の装置の加熱
炉と加圧棒のシール部及び試料支持台のセット状況を示
す図、第３図は本発明の試料支持台の平面図、第４図は
本発明の装置での変位測定範囲を示すための図、第５図
はその側断面図、第６図及び第７図は酸化防止黒鉛カバ
ーを示す図、第８図は本発明の装置による測定結果の一
例を示す図、第９図は従来のセラミック等の熱間弾性率
測定装置を略図的に示す図、第１０図は第９図の装置の
加熱炉部分と荷重負荷装置正面断面図を示す図、第１１
図は従来装置での変位測定位置を示す図、第１２図は加
熱炉と加圧棒のシールに０リングを使う方式の一例を示
す図、第１３図は金属ベローズを使う方式の一例を示す
図である。 １……試料、２……加熱炉、３……試料支持台、４……
支持ロール、５……固体走査受光素子内蔵カメラ、６…
…望遠レンズ、７……フィルター、８……加圧棒、９…
…シリコンゴム円板、１０……固定金物、１１……金属
ベローズ、１２……荷重負荷装置、１３……クロスヘッ
ド、１４……連結ロッド、１５……荷重検出器、１６…
…エッジ、１７……試料カバー、１８……計測照明窓、
１９……リング、２０……パーソナルコンピュータ、２
１……荷重制御装置、２２……熱電対、２３……デジタ
ル温度計、２４……照明装置、２５……カメラコントロ
ーラ、２６……パーソナルコンピュータインターフェイ
ス、２７……デジタルプロッタ、２８……プリンタ、２
９……真空装置、３０……オシロスコープ、３１……温
度調整計、サイリスタ、３２……サイリスタ電力制御装
置、３３……炭化珪素発熱体、３４……０リング、３５
……穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−7452（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−4935（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−41949（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (3)
- 【請求項１】試料加熱炉に一方の側に窓と対向して照明
装置を、その対向側に窓と対向して検出装置を配置した
セラミックス等の熱間弾性率測定装置において、温度調
節装置が備えられた試料加熱炉と荷重付加装置の加圧棒
間に、加圧棒と連動して伸縮する金属ベローズを設ける
と共に、試料と試料支持台との変位測定空間を試料変位
程度に狭くし、かつ試料支持台に試料より活性な耐酸化
性試料カバーを配設したことを特徴とするセラミックス
等の熱間弾性率測定装置。 - 【請求項２】前記金属ベローズは加熱炉に取り付けた金
属ベローズ上端を荷重付加装置部材に連結し、かつ加圧
棒と金属ベローズの上端をゴム円板で連結している特許
請求の範囲第１項記載のセラミックス等の熱間弾性率測
定装置。 - 【請求項３】前記試料支持台に変位計測用エッジを配設
した特許請求の範囲第１項記載のセラミックス等の熱間
弾性率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322816A JPH0641900B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | セラミックス等の熱間弾性率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322816A JPH0641900B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | セラミックス等の熱間弾性率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01165930A JPH01165930A (ja) | 1989-06-29 |
| JPH0641900B2 true JPH0641900B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=18147935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322816A Expired - Lifetime JPH0641900B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | セラミックス等の熱間弾性率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641900B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2578994B2 (ja) * | 1989-10-31 | 1997-02-05 | 品川白煉瓦株式会社 | 熱間変位―荷重測定システム |
| KR20030004666A (ko) * | 2001-07-06 | 2003-01-15 | 현대자동차주식회사 | 반응고 소재의 성형성 평가장치 |
| US7802478B2 (en) * | 2007-06-27 | 2010-09-28 | Corning Incorporated | Methods and apparatus for measuring elastic modulus of non-solid ceramic materials by resonance |
| JP4895302B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2012-03-14 | 黒崎播磨株式会社 | 弾性率測定方法、弾性率測定装置、及びプログラム |
| JP5070570B2 (ja) * | 2007-11-20 | 2012-11-14 | 東洋炭素株式会社 | 熱膨張率測定方法及び測定装置 |
| JP7271063B2 (ja) * | 2019-05-21 | 2023-05-11 | 株式会社ディスコ | 測定装置 |
| JP7473405B2 (ja) * | 2020-06-09 | 2024-04-23 | 株式会社ディスコ | 試験装置、及び、試験方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS604935A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-11 | Fuji Xerox Co Ltd | 複写機における変倍装置 |
| JPS617452A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-14 | Shinagawa Refract Co Ltd | セラミツク等の熱間における変位測定装置 |
-
1987
- 1987-12-22 JP JP62322816A patent/JPH0641900B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01165930A (ja) | 1989-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0145115A1 (en) | Thermal deformation measuring system of ceramics and the like | |
| Smith et al. | High temperature nanoscale mechanical property measurements | |
| US6725557B2 (en) | Thickness measuring apparatus and method | |
| US5731587A (en) | Hot stage for scanning probe microscope | |
| JPH0641900B2 (ja) | セラミックス等の熱間弾性率測定装置 | |
| JP4096034B2 (ja) | クリープ試験方法 | |
| JP2578994B2 (ja) | 熱間変位―荷重測定システム | |
| WO1991002968A1 (en) | Device for measuring displacement of ceramic materials while they are hot | |
| JPH04297801A (ja) | 重量・変位測定装置 | |
| JPS617452A (ja) | セラミツク等の熱間における変位測定装置 | |
| JP2001264373A (ja) | 圧電薄膜の圧電定数測定装置および測定方法 | |
| JPS62245131A (ja) | ひつかき試験機 | |
| JPH056360U (ja) | セラミツクス等の熱間における変位測定装置 | |
| Furness et al. | The application of scanning laser extensometry to explore thermal cycling creep of metal matrix composites | |
| Gaal | Pushrod dilatometers | |
| Hulse et al. | High Temperature Compressive Deformation Equipment | |
| JP2853687B2 (ja) | 表面特性評価装置 | |
| JPH0356846A (ja) | 薄膜の熱膨張係数測定装置 | |
| US6178658B1 (en) | Micrometer | |
| Sydenham | 2000 hr Comparison of 10 m Quartz-tube and Quartz-catenary Tidal Strainmeters | |
| JP3101638B2 (ja) | 高温観察・熱膨張同時測定装置 | |
| JPS6039540A (ja) | 熱膨張率測定装置 | |
| JPH0663988B2 (ja) | セラミツクス等の熱間における変位測定装置 | |
| KR910009304B1 (ko) | 열변형 측정방법 및 그 장치 | |
| Jenkins | Testing ceramics for creep |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |