JPH09329541A - 引掻式材料表面皮膜強さ試験装置 - Google Patents

引掻式材料表面皮膜強さ試験装置

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JPH09329541A
JPH09329541A JP18526896A JP18526896A JPH09329541A JP H09329541 A JPH09329541 A JP H09329541A JP 18526896 A JP18526896 A JP 18526896A JP 18526896 A JP18526896 A JP 18526896A JP H09329541 A JPH09329541 A JP H09329541A
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scratch
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英明 工藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広く生産現場で簡単に操作しやすく、かつ
きわめて信頼のおける表面皮膜強さを測定できる表面皮
膜強さ試験装置及び、その測定方法を提供することを目
的とする。 【構成】 先の尖った工具にて材料表面を引掻くこと
で材料表面に形成された皮膜の付着強さを調べる試験に
て引掻時の垂直力及び接線力を同時に測定可能にするた
め、N字形フレームの2カ所の節部近くにひずみゲージ
を貼付し、そのフレームの一端に引掻工具の取り付け部
を又、その他端には回転自由なつかみ部を設けたことに
より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】金属材料の表面被覆処理は工業的
に広く利用されており、その方法としては鍍金、合箔、
塗装、化成皮膜などがあげられる。この場合形成された
皮膜が所要の付着強さを満たしているかどうかが問題
で、これを効率よく測定し、皮膜の良否を判定すること
が要求されている。この発明は材料表面の皮膜強さを調
べる試験装置及び、その測定方法に関するものである。
【従来の技術】上記のいくつかの表面処理法のうち、化
成皮膜特に燐酸塩皮膜を化学反応によって付着させる方
法は今日、炭素鋼、低合金鋼の冷間鍛造加工において、
潤滑手段として広く用いられている。この皮膜は付着強
さが低いと加工中すぐに剥離して材料表面の潤滑剤キャ
リアとして、又工具と材料の焼き付き防止剤として役に
立たない。しかしこの皮膜の付着強さを簡単に測定する
方法は見あたらず、このため一般に皮膜を付着させる条
件を定めるには実際に多数の鍛造品を加工してみる以外
にないのが現状である。
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記した
問題点を解消する材料表面の皮膜強さを調べる試験装置
及び、その測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、先の尖った工具にて材料表面を引掻くことで材料表
面に形成された皮膜の付着強さを調べる試験にて引掻時
の垂直力及び接線力を同時に測定可能にするため、N字
形フレームの2カ所の節部近くにひずみゲージを貼付
し、そのフレームの一端に引掻工具の取り付け部を又、
その他端には回転自由なつかみ部を設けたことにより簡
単で信頼のおける表面皮膜強さを測定する表面皮膜強さ
試験装置及び、その測定方法を提供することを目的とす
る。
【実施例】
−構造− 以下図面を参照して説明する。図1で、1はN字形フレ
ームを示し、その節部2、3に近いところに凹部分を設
けて、それぞれに抵抗線ひずみゲージ2A、3A、を貼
付し、垂直力N及び接線力Tの2分力を高感度にて同時
に測定できる構造である。このN字形フレーム1の一端
には引掻工具取付部4を設け、引掻工具5を組み付け、
又他端部には把手部6を設けられているがこの部分は前
記引掻工具5の接線方向Fに引掻きが進行するように回
転自在である。この把手部6は、例えば、竪型フライス
盤のチャックなどに組み付けることも可能な形状とす
る。図4で5は引掻工具の詳細である。この工具の先端
部は材料を引掻きながら工具が移動する進行方向Fに対
して側面形状が円弧状をしており、一方正面形状につい
ては略中央部にて稜線5aを有し、その左方に向かって
は傾斜面5bを、更にその右方に向かっては傾斜面5c
を設けてあり、その2つの傾斜面によって刃先に一定の
角度を付けてある。なお、使用する引掻工具の先端形状
は、前記については冷間鍛造の潤滑剤としての燐酸塩皮
膜の付着強度を試験する場合の一例であるがその測定目
的に適応するようにくさび形、円錐形又は、台形などを
選定することになる。図5において、引掻き装置の把手
部6を竪型フライス盤のチャック7に固定し、軟鋼板に
燐酸塩皮膜処理を施し、金属石鹸を塗布した測定試験片
8をテーブル9上に万力等で固定する。この際垂直荷重
が徐々に増加すなわち工具押しつけ力が増加するように
するため、軽い傾斜を付けて固定する。竪フライス盤の
テーブル9を矢印方向Fに送り、試験片8の皮膜表面を
引掻くとそのとき生じる垂直力Nより求めた反力Rと接
線力Tを測定する。 −作用− なお、試験の実施に先立ち、引掻工具の垂直押し付け力
N、接線力Tそれぞれの検出用ひずみゲージ2A、3A
が正常に作動するかその比較検定を行う。図6及び、図
7にて、把手部6を万力等10で固定し、工具先端部に
重りWを吊し、その検定を行う。図8は垂直力Nの荷重
とひずみ量、図9は接線力Tとひずみ量の関係であり、
いずれもその出力に対する干渉は少なく、測定精度が極
めて高い結果となっている。次に図10について説明す
る。前記図5において、竪フライス盤のテーブル9を矢
印方向Fに送り、試験片8の皮膜表面を引掻くと、図5
に示すようにそのとき生じる垂直力Nより求める反力R
と接線力Tを測定することができる。これらを用いて摩
擦係数に相当する工具と材料間のすべり抵抗の大小を表
す数値、T/2Rが得られる。ひきつづき矢印方向にテ
ーブルを送り、工具押しつけ力を徐々に増加させて測定
を行う。この際、接線力Tが急激に上昇する現象を生ず
る。その位置が皮膜破断が起こった場所である。同様の
測定を各種工具形状について行い、得られた皮膜の評価
結果と生産現場の冷間鍛造における皮膜の評価結果を比
較して同様の評価が得られるような工具先端形状に修正
し、適当な形状があればこれを標準工具形状と改定す
る。表1では、燐酸塩皮膜処理された軟鋼板の測定結果
を一例として示されている。ここでは垂直力、接線力を
明確に測定できており、摩擦相当係数を求めることによ
りその結果の検討から皮膜の良否を判定することが出来
る。
【発明の効果】この発明は前記のように、N字形フレー
ムの2カ所の節部近くにひずみゲージを貼付し、そのフ
レームの一端に引掻工具の取り付け部を又、その他端に
は回転自由なつかみ部を設けた構成とすることにより、
広く生産現場で簡単に操作しやすく、かつきわめて信頼
のおける表面皮膜強さを測定できるなどの効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 表面皮膜強さ試験装置の側面図。
【図2】 表面皮膜強さ試験装置の正面図。
【図3】 表面皮膜強さ試験装置の平面図。
【図4】 引掻工具5の詳細図。
【図5】 表面皮膜強さ試験装置による引掻方法の一
例。
【図6】 垂直力N検出ゲージの検定を示した図。
【図7】 接線力T検出ゲージの検定を示した図。
【図8】 垂直力Nの荷重とひずみ量の関係を示す図。
【図9】 接線力Tの荷重とひずみ量の関係を示す図。
【図10】 垂直力Nより求める反力Rと接線力Tの関
係を示す図。
【表1】 燐酸塩皮膜処理された軟鋼板の摩擦相当係数
の結果。
【符号の説明】
1・・・N字形フレーム 2、3・・・節部 2A、3A・・・抵抗線ひずみゲージ 5・・・引掻工
具 6・・・把手部 5a・・・稜線 5b、5c・・・傾斜面
【表1】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年2月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】金属材料の表面被覆処理は工業的
に広く利用されており、その方法としては鍍金、合箔、
塗装、化成皮膜などがあげられる。この場合形成された
皮膜が所要の付着強さを満たしているかどうかが問題
で、これを効率よく測定し、皮膜の良否を判定すること
が要求されている。この発明は材料表面の皮膜強さを調
べる試験装置及び、その測定方法に関するものである。
【従来の技術】上記のいくつかの表面処理法のうち、化
成皮膜特に燐酸塩皮膜を化学反応によって付着させる方
法は今日、炭素鋼、低合金鋼の冷間鍛造加工において、
潤滑手段として広く用いられている。この皮膜は付着強
さが低いと加工中すぐに剥離して材料表面の潤滑剤キャ
リアとして、又工具と材料の焼き付き防止剤として役に
立たない。しかしこの皮膜の付着強さを簡単に測定する
方法は見あたらず、このため一般に皮膜を付着させる条
件を定めるには実際に多数の鍛造品を加工してみる以外
にないのが現状である。
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題点を解消する材料表面の皮膜強さを調べる試験装置及
び、その測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、先の尖った工具にて材料表面を引掻くことで材料表
面に形成された皮膜の付着強さを調べる試験にて、引掻
時の垂直力及び接線力を同時に測定可能にするため、N
字形フレームの2カ所の節部近くにひずみゲージを貼付
し、そのフレームの一端に引掻工具の取り付け部を又、
その他端には回転自由なつかみ部を設けたことにより簡
単で信頼のおける表面皮膜強さを測定する表面皮膜強さ
試験装置及び、その測定方法を提供する。
【実施例】 −構造− 以下図面を参照して説明する。図1で、1はN字形フレ
ームを示し、その節部2、3に近いところに凹部分を設
けて、それぞれに抵抗線ひずみゲージ2A、3A、を貼
付し、垂直力N及び接線力Tの2分力を高感度にて同時
に測定できる構造である。このN字形フレーム1の一端
には引掻工具取付部4を設け、引掻工具5を組み付け、
又他端部には把手部6を設けられているがこの部分は前
記引掻工具5の接線方向Fに引掻きが進行するように回
転自在である。この把手部6は、例えば、堅型フライス
盤のチャックなどに組み付けることも可能な形状とす
る。図4で5は引掻工具の詳細である。この工具の先端
部は材料を引掻きながら工具が移動する進行方向Fに対
して側面形状が円弧状をしており、一方正面形状につい
ては略中央部にて稜線5aを有し、その左方に向かって
は傾斜面5bを、更にその右法に向かっては傾斜面5c
を設けてあり、その2つの傾斜面によって刃先に一定の
角度を付けてある。なお、使用する引掻工具の先端形状
は、前記については冷間鍛造の潤滑剤としての燐酸塩皮
膜の付着強度を試験する場合の一例であるがその測定目
的に適応するようにくさび形、円錐形又は、台形などを
選定することになる。図5において、引掻き装置の把手
部6を堅型フライス盤のチャック7に固定し、軟鋼板に
燐酸塩皮膜処理を施し、金属石鹸を塗布した測定試験片
8をテーブル9上に万力等で固定する。この際垂直荷重
が徐々に増加すなわち工具押しつけ力が増加するように
するため、軽い傾斜を付けて固定する。堅型フライス盤
のテーブル9を矢印方向Fに送り、試験片8の皮膜表面
を引掻くとそのとき生じる垂直力Nより求めた反力Rと
接線力Tを測定する。 −作用− なお、試験の実施に先立ち、引掻工具の垂直押し付け力
N、接線力Tそれぞれの検出用ひずみゲージ2A、3A
が正常に作動するかその比較検定を行う。図6及び、図
7にて、把手部6を万力等10で固定し、工具先端部に
重りWを吊し、その検定を行う。図8は垂直力Nの荷重
とひずみ量、図9は接線力Tとひずみ量の関係であり、
いずれもその出力に対する干渉は少なく、測定精度が極
めて高い結果となっている。次に図10について説明す
る。前記図5において、堅型フライス盤のテーブル9を
矢印方向Fに送り、試験片8の皮膜表面を引掻くと、図
5に示すようにそのとき生じる垂直力Nより求める反力
Rと接線力Tを測定することができる。これらを用いて
摩擦係数に相当する工具と材料間のすべり抵抗の大小を
表す数値、T/2Rが得られる。ひきつづき矢印方向に
テーブルを送り、工具押しつけ力を徐々に増加させて測
定を行う。この際、接線力Tが急激に上昇する現象を生
ずる。その位置が皮膜破断が起こった場所である。同様
の測定を各種工具形状について行い、得られた皮膜の評
価結果と生産現場の冷間鍛造における皮膜の評価結果を
比較して同様の評価が得られるような工具先端形状に修
正し、適当な形状があればこれを標準工具形状と改定す
る。表1では、燐酸塩皮膜処理された軟鋼板の測定結果
を一例として示されている。ここでは垂直力、接線力を
明確に測定できており、摩擦相当係数を求めることによ
りその結果の検討から皮膜の良否を判定することが出来
る。
【表1】
【発明の効果】この発明は前記のように、N字形フレー
ムの2カ所の節部近くにひずみゲージを貼付し、そのフ
レームの一端に引掻工具の取り付け部を又、その他端に
は回転自由なつかみ部を設けた構成とすることにより、
広く生産現場で簡単に操作しやすく、かつきわめて信頼
のおける表面皮膜強さを測定できるなどの効果を有す
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 表面皮膜強さ試験装置の側面図
【図2】 表面皮膜強さ試験装置の正面図
【図3】 表面皮膜強さ試験装置の平面図
【図4】 引掻工具5の詳細図
【図5】 表面皮膜強さ試験装置による引掻方法の一
【図6】 垂直力N検出ゲージの検定を示した図
【図7】 接線力T検出ゲージの検定を示した図
【図8】 垂直力Nの荷重とひずみ量の関係を示す図
【図9】 接線力Tの荷重とひずみ量の関係を示す図
【図10】 垂直力Nより求める反力Rと接線力Tの関
係を示す図
【符号の説明】 1・・・・・・・N字形フレーム 2、3・・・・・節部 2A、3A・・・抵抗線ひずみゲージ 5・・・・・・・引掻工具 5a・・・・・・稜線 5b、5c・・・傾斜面 6・・・・・・・把手部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先の尖った工具にて材料表面を引掻くこ
    とで材料表面に形成された皮膜の付着強さを調べる試験
    にて引掻時の垂直力及び接線力を同時に測定可能にする
    ためN字形フレームの2カ所の節部近くにひずみゲージ
    を貼付し、そのフレームの一端に引っ掻工具の取り付け
    部を、又その他端には回転自由なつかみ部を設けたこと
    を特徴とする引掻式材料表面皮膜強さ試験装置。
  2. 【請求項2】 引掻試験に際し、そのつかみ部を機械に
    固定して操作、ないしは手動にて操作が可能であり、あ
    るいは各種機械器具の一部として組み込むことにより2
    分力測定荷重センサーとなることを特徴とする、引掻式
    材料表面皮膜強さ試験装置。
  3. 【請求項3】 燐酸塩皮膜処理された冷間鍛造加工品の
    皮膜付着強さを調べる表面皮膜強さ試験装置の引掻工具
    においてその先端形状が工具引掻方向から視て、側面形
    状が円弧状をし、正面形状が中央部にて稜線を有しま
    た、左右方向に向かって一定角度でそれぞれ傾斜面を有
    する工具形状をしていることを特徴とする、引掻式材料
    表面皮膜強さ試験装置。
  4. 【請求項4】 試験片の測定面を第1項記載の引掻式材
    料表面皮膜強さ試験装置の工具の移動面に対して軽く傾
    斜を付けて固定することで皮膜強さを計測することを特
    徴とする引掻方法。
JP18526896A 1996-06-11 1996-06-11 引掻式材料表面皮膜強さ試験装置及び試験方法 Expired - Fee Related JP3528160B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002356351A (ja) * 2001-03-30 2002-12-13 Toray Ind Inc ガラス材料、ディスプレイ用部材およびディスプレイ
KR100915905B1 (ko) * 2007-07-20 2009-09-07 (주)에이이엠테크 자동 경도 및 내마모도 테스터기
JP2012168102A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Tokyo Institute Of Technology 引掻き試験機および引掻き試験方法
KR101255794B1 (ko) * 2010-11-19 2013-04-17 한국건설기술연구원 건축용 안전망창 나이프 전단 시험 장비
CN115683914A (zh) * 2022-11-11 2023-02-03 浙江省特种设备科学研究院 一种电梯曳引轮磨损性能检测设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002356351A (ja) * 2001-03-30 2002-12-13 Toray Ind Inc ガラス材料、ディスプレイ用部材およびディスプレイ
KR100915905B1 (ko) * 2007-07-20 2009-09-07 (주)에이이엠테크 자동 경도 및 내마모도 테스터기
KR101255794B1 (ko) * 2010-11-19 2013-04-17 한국건설기술연구원 건축용 안전망창 나이프 전단 시험 장비
JP2012168102A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Tokyo Institute Of Technology 引掻き試験機および引掻き試験方法
CN115683914A (zh) * 2022-11-11 2023-02-03 浙江省特种设备科学研究院 一种电梯曳引轮磨损性能检测设备

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