WO2001063242A1 - Compression tester - Google Patents

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WO2001063242A1
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Shinichi Shimada
Shinichi Naruse
Takashi Teraguchi
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    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing
    • G—PHYSICS
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    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/388—Ceramics

Definitions

  • the present invention relates to a compression tester for a ceramic measurement sample, and more particularly to a compression tester for a ceramic measurement sample that can be tested with high accuracy up to low pressure.
  • a compression test of a ceramic structure such as an 82-cam structure is performed by applying hydrostatic pressure from the outer periphery of the structure.
  • a disk-shaped acrylic plate 3 is brought into contact with both end faces of a measurement sample 1 placed in a urethane rubber cylinder 2 having a diameter of 0.5 to 1.0 mm and an inner diameter corresponding to the diameter, and the urethane rubber cylinder In the state where the acryl plate 2 and the acryl plate 3 are fixed with the rubber band 4, they are submerged in the water tank 5 and pressurized.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-1979429 discloses a compression tester provided with a cylindrical container, a urethane sleeve and a urethane sheet.
  • the test using the compression tester 6 is performed as follows. First, a urethane sleeve 7 is arranged on the outer peripheral surface of the measurement sample 1, and as shown in FIG. 3, the measurement sample 1 is placed on the cylinder while the urethane sheet 9 is interposed between the urethane sleeve 7 and the cylindrical container 8. Installed in the container 8. Next, the test sample 1 is pressurized from the outer peripheral surface by pouring a hydrostatic pressurizing medium between the cylindrical container 8 and the urethane sheet 9 to perform a compression test.
  • the wall thickness of the 82 cam structure has become thinner and thinner, and the test pressure has become lower than IMPa.
  • the compression tester 6 shown in FIG. 3 has a problem that it is difficult to apply a low pressure to the measurement sample 1 due to the elasticity of the urethane sleeve 7. That is, when a low pressure of less than 1 MPa is applied, the pressure applied to the pressurized medium only causes shrinkage and deformation of the urethane, and there is a disadvantage that the pressure cannot be applied to the measurement sample.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a compression tester that can load at a lower pressure and that can perform a simple and highly accurate test. Disclosure of the invention
  • the hydrostatic pressure medium is applied between the cylindrical container and the elastic sheet.
  • a compression testing machine is provided.
  • the pressure can be preferably applied even when the pressure applied by the hydrostatic pressure medium is less than IMPa, and the thickness of the elastic sheet is more preferably 0.3 to 5 mm. , 0.5 to 2.0 mm is particularly preferred.
  • the hardness of the elastic sheet is 3 5 ⁇ 45 ° is more preferred
  • the measurement sample may be a honeycomb structure.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the compression tester of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a conventional compression tester.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of a conventional compression tester.
  • FIG. 4 is a schematic diagram when a measurement is performed using the compression tester of the present invention.
  • a ceramic measurement sample is placed in a cylindrical container with an elastic sheet interposed, and a hydrostatic pressure medium is injected between the cylindrical container and the elastic sheet.
  • the measurement sample 1 is placed in a measurement container 15 in which an elastic sheet 9 is arranged on the inner wall of a cylindrical container 8, as shown in Fig. 1. Since the cylindrical container 8 and the elastic sheet 9 are previously integrated into the measuring container 15 in advance, and the elastic sheet 9 follows the shape of the measurement sample 1 and closely adheres when pressurized, There is no need to use a urethane sleeve with a shape corresponding to the product shape as in the past. Therefore, the operation is simpler than that of the conventional compression tester shown in FIG.
  • the pressurization is stopped by detecting the destruction sound, the measurement sample is not destroyed more than necessary, so that the debris of the measurement sample can be easily cleaned, and the elastic sheet itself can be used as the measurement sample. It also prevents it from being broken by being pressed against debris.
  • the compression tester of the present invention since only the elastic sheet 9 is interposed between the measurement sample 1 and the pressurized medium A, the pressure attenuation is extremely small with respect to the pressurization, and the pressurization is performed independently. Can be controlled. That is, due to the elasticity (shrinkage) of the elastic sheet 9, the elastic sheet 9 comes into close contact with the measurement sample 1 immediately after the start of pressurization, and a controlled pressure can be directly applied to the measurement sample 1. Further, since the pressurizing pressure is directly controlled, it is possible to prevent the problem of sample destruction due to a load exceeding the set pressure, and outflow of rejected products due to a load less than the set pressure.
  • a rubber material having a thickness of 5 mm or less and a hardness of 30 to 50 ° is used as an elastic sheet for pressing a measurement sample with a pressing medium. It is.
  • the pressure decay when pressurized by the pressurized medium is performed.
  • it can easily follow and adhere to the shape of a ceramic measurement sample, and a controlled pressure can be directly applied to the measurement sample.
  • the thickness of the elastic sheet is more preferably 0.3 to 5 mm, and particularly preferably 0.5 to 2.0 mm.
  • the elastic sheet preferably has a hardness of 35 to 45 ° in view of its contractility and durability. The hardness of the elastic sheet was measured based on the hardness test of the “vulcanized rubber physical test method” shown in JIS K6301.
  • the material of the elastic sheet various rubber materials such as urethane, silicone, natural rubber, and synthetic rubber can be used, but natural rubber is preferably used because of its difficulty in cutting and tearing and low cost. .
  • the pressurizing medium in the compression tester of the present invention may be an incompressible fluid such as water or a compressible fluid such as air. Therefore, it is preferable to use air because the treatment when the elastic sheet is broken is simple and the filling volume is large.
  • pressure Pressurization can be performed in one stage because it is small, but of course multi-stage pressurization in two or more stages.
  • the compression tester of the present invention detects the start of destruction of the measurement sample by the cracking sound of the ceramic measurement sample Preferably, the pressurization is stopped.
  • the AE sensor detects the cracking sound generated at the start of the destruction of the ceramic measurement sample, or the start of the destruction is detected by the pressure change (change in hydrostatic pressure) in the measurement container due to the destruction of the ceramic measurement sample.
  • the pressurization is stopped, the measurement sample can be prevented from being further unnecessarily destroyed, so that fragments of the measurement sample are not unnecessarily generated and cleaning can be further facilitated.
  • the number of measurement containers provided in the compression testing machine of the present invention There is no particular limitation on the number of measurement containers provided in the compression testing machine of the present invention.However, two compression containers are provided, a measurement sample is charged into the two containers, and a pressurization test is performed at the same time. The operator can prepare the measurement sample to be injected next, and the operator can work efficiently while keeping the position fixed.
  • the compression tester of the present invention can be suitably used for a compression test of a ceramic measurement sample, it can be particularly suitably used for a compression test of a ceramic honeycomb structure.
  • the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
  • a compression test of a ceramic honeycomb structure was performed using a compression tester 6 having a cylindrical container 8, a urethane sheet 9 as an elastic sheet, and a measurement container 15.
  • the cylindrical container 8 is made of iron, and inside the cylindrical container 8 is a lmm-thick urethane sheet. 9 are located.
  • the cylindrical container 8 and the urethane sheet 9 are formed by urethane between a tapered portion 20 provided at both ends of the cylindrical container 8 and a mounting seat 22 provided with the tapered portion 21 having a complementary shape to the tapered portion 20.
  • the airtightness is maintained by sandwiching the end of the case 9 and fixing the cylindrical container 8 and the mounting seat 22 with the port 12.
  • the mounting seat 22 is configured to be connected to the flange 13, and the cylindrical container 8 is provided with a pressurizing hole 16 to which a pressurizing pipe of a pressurizing device (not shown) is connected.
  • the measurement container was fixed to the base 17 (FIG. 4).
  • the supporting cylinder 11 was moved to the upper part of the measurement container 15, and the honeycomb structure 1 was mounted thereon.
  • the supporting cylinder 11 was lowered to the lower part of the measurement container 15, and the honeycomb structure 1 was placed in the measurement container 15.
  • the holding cylinder 10 is placed above the honeycomb structure 1, and the supporting cylinder 11 and the honeycomb structure 1 held between the holding cylinder 10 are moved by about 1 MP so as not to move due to external pressure. The force of a was applied to the support cylinder 11 and the holding cylinder 10.
  • FIG. 4 shows the state of the compression tester 6 during pressurization. At the time when the pressure was increased to 0.5 MPa, the honeycomb structure 1 was broken, and the pressure was stopped and the pressure was reduced. The occurrence of destruction was detected by detecting a pressure change (pressure drop) in the measuring container 15.
  • the elastic sheet interposed between the pressurized medium and the measurement sample is made thin, its hardness is set to a predetermined value, and pressure decay is almost eliminated. Pressure can be applied with high accuracy. In this case, the pressurization can be adjusted as it is because the controlled pressure can be applied as it is.
  • the start of destruction of the measurement sample is detected by detecting a pressure change in the measurement container or the crack generation sound of the measurement sample, and pressurization is stopped. If this is the case, the destruction of the measurement sample can be minimized, the breakage of the elastic sheet itself can be prevented, and the debris of the measurement sample can be more easily cleaned.

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Description

明 細 書 圧縮試験機 技術分野
本発明は、 セラミック製測定試料の圧縮試験機に関し、 更に詳しくは、 低圧ま で高精度で試験することができるセラミック製測定試料の圧縮試験機に関する。 背景技術
八二カム構造体等のセラミック製構造物の圧縮試験は、 構造物の外周より静水 圧をかけることにより行われるが、 そのための試験機には、 従来、 図 2に示すよ うに、 測定試料の直径に応じた内径を有する、 厚さ 0 . 5〜 1 . 0 mmのウレタ ンゴム円筒 2内に設置した測定試料 1の両端面に円板状のアクリル板 3を当接さ せ、 ウレタンゴム円筒 2とァクリル板 3をゴムバンド 4にて固定した状態で水槽 5に沈め、 加圧を行うものが用いられてきた。
しかしながら、 上記の方法では、 ウレタンゴム円筒 2とアクリル板 3をゴムバ ンド 4にて固定するのに多大な時間を要するため、 測定試料の数が多い場合には 、 作業効率が低下するという不都合があった。 又、 測定試料が加圧により破壊さ れた場合、 測定試料の破片が湿った状態でウレタンゴム円筒に付着するため、 試 験後の器材の清掃が煩雑であるという不都合があつた。
上記の不都合を解決すべく、 特開平 1 0— 1 9 7 4 2 9号公報には、 筒状容器 、 ウレタンスリーブ及びウレタンシートを備えた圧縮試験機が開示されている。 この圧縮試験機 6による試験は以下のように行う。 まず、 測定試料 1の外周面に ウレタンスリーブ 7を配置し、 図 3に示すように、 この測定試料 1を、 ウレタン スリーブ 7と筒状容器 8の間にウレ夕ンシート 9を介在させつつ、 筒状容器 8内 に設置する。 次に、 筒状容器 8とウレタンシート 9との間に静水圧加圧媒体を注 入することにより、 測定試料 1を外周面から加圧し、 圧縮試験を行う。
この試験機を用いることにより、 測定試料をゴムバンドにて固定する必要がな くなるため、 測定試料の数が多い場合においても、 作業効率の低下を防ぐことが できる。 又、 測定試料の破片はウレタンスリーブ内に乾いた状態で残ることから 、 図 2に示すウレタンゴム円筒を用いた試験方法に比べ清掃が容易となる。 しかしながら、 図 3に示す圧縮試験機 6では、 ウレタンスリーブ 7の弾性によ り、 加圧媒体にかけた圧力に対して測定試料 1にかかる圧力の追従性が悪く、 測 定試料 1にかかる圧力の調整が困難であるという問題があった。
又、 近年、 八二カム構造体の壁厚さがますます薄くなり、 試験圧力が I M P a 未満という低圧になってきている。 しかしながら、 図 3に示す圧縮試験機 6にお いては、 ウレタンスリーブ 7の弾性により、 測定試料 1に低圧を負荷することが 困難であるという問題があった。 即ち、 1 M P a未満の低圧を負荷しょうとした 場合、 加圧媒体にかけた圧力がウレタンを収縮、 変形させるにとどまり、 測定試 料にまで加圧することができないという不都合が生じるのである。
更に、 図 3に示す圧縮試験機 6による試験においては、 個々の測定試料をウレ タンスリーブ 7に入れてからさらに筒状容器 8に設置するため、 測定準備作業が 未だ煩雑であるという問題もあった。
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、 その目的とするところは、 より低圧の負荷が可能で、 しかも試験が簡易で高精度で試験できる圧縮試験機を 提供することにある。 発明の開示
即ち、 本発明によれば、 セラミック製測定試料を、 弾性体シートを介在させて 筒状容器内に設置した状態で、 該筒状容器と該弾性体シートとの間に静水圧加圧 媒体を注入して加圧することによる該セラミック製測定試料の圧縮試験機であつ て、 該弾性体シートとして、 厚さが 5 mm以下で、 硬度が 3 0〜5 0 ° のゴム質 材料を用いることを特徴とする圧縮試験機が提供される。
上記の圧縮試験機では、 静水圧加圧媒体による加圧圧力が、 I M P a未満にお いても好ましく適用することができ、 また、 弾性体シートの厚さは 0 . 3〜 5 m mがより好ましく、 0 . 5〜2 . 0 mmが特に好ましい。 弾性体シートの硬度は 3 5〜4 5 ° がより好ま
さらに、 加圧媒体として圧縮性流体の空気を用いることが、 弾性体シートが破 れた場合の処置が簡易で、 しかも充填容積が大きいことから、 好ましい。 この圧 縮試験機では、 加圧圧力 0 . 5 M P aまでを 0 . 5〜 1 0秒で昇圧する加圧速度 とすることが好ましい。 この加圧速度とすることにより、 破壊検知信号を加圧停 止のためにフィードバックして弾性体シートの破れ防止を図ることができる。 本発明の圧縮試験機において、 測定試料はハニカム構造体であってもよい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の圧縮試験機の一例を示す模式断面図である。
図 2は、 従来の圧縮試験機の一例を示す斜視図である。
図 3は、 従来の圧縮試験機の他の例を示す模式断面図である。
図 4は、 本発明の圧縮試験機を用いて測定を行う場合の模式図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明を図面に示す実施形態に沿ってより詳細に説明する。
本発明の圧縮試験機は、 セラミック製測定試料を、 弾性体シートを介在させて 筒状容器内に設置した状態で、 筒状容器と弾性体シートとの間に静水圧加圧媒体 を注入して加圧することにより測定試料の圧縮試験を行うものであり、 図 1に示 すように、 筒状容器 8の内壁に弾性体シート 9を配置して成る測定容器 1 5内に 測定試料 1を設置する、 即ち、 測定容器 1 5において、 予め筒状容器 8及び弾性 体シート 9が一体になつており、 且つ加圧時には弾性体シート 9が測定試料 1の 形状に追従して密着するため、 従来のような、 製品形状に対応した形状のウレ夕 ンスリーブを用いる必要がない。 従って、 図 3に示す従来の圧縮試験機に比べ、 操作がより簡易である。 又、 破壊音の検知により加圧を停止させるために、 必要 以上に測定試料を破壊することがないことから、 測定試料の破片の清掃も容易で あり、 また弾性体シー卜自体が測定試料の破片に押し付けられて破損することも 防止する。 本発明の圧縮試験機では、 測定試料 1と加圧媒体 Aとの間に介在するものが弾 性体シート 9のみであるため、 加圧に対して圧力減衰が極めて小さく、 加圧を自 在に制御することができる。 すなわち、 弾性体シート 9の弾性 （収縮性） により 、 加圧開始直後に弾性体シート 9が測定試料 1に密着し、 制御された圧力を直接 測定試料 1に負荷することができる。 また、 加圧圧力は直接制御されているため 、 設定圧を超える負荷による試料破壊や、 設定圧未満の負荷による不合格品の流 出という問題を防止することができる。
本発明の圧縮試験機においては、 測定試料を加圧媒体により加圧するための弾 性体シートとして、 厚さが 5 mm以下で、 硬度が 3 0〜 5 0 ° のゴム質材料を用 いるものである。
このように、 本発明では、 弾性体シートとして、 厚さが 5 mm以下で、 硬度が 3 0〜 5 0 ° という特定のゴム質材料を用いることにより、 加圧媒体による加圧 に際して、 圧力減衰がほとんどなく、 しかもセラミック製測定試料の形状に容易 に追従して密着することができ、 制御された圧力を直接測定試料に負荷できるよ うになる。
弾性体シートの厚さとしては 0 . 3〜 5 mmがより好ましく、 0 . 5〜2 . 0 mmが特に好ましい。 弾性体シートの硬度は、 その収縮性、 耐久性に鑑みると、 3 5〜4 5 ° がより好ましい。 なお、 弾性体シートの硬度は、 J I S K 6 3 0 1に示す 「加硫ゴム物理試験方法」 の硬さ試験に基づいて測定されたものであ る。
弾性体シートの材質としては、 ウレタン、 シリコーン、 天然ゴム、 合成ゴムな どの各種のゴム質材料を用いることができるが、 切れや破れ難さ、 低価格から天 然ゴムを好ましく使用することができる。
また、 本発明の圧縮試験機における加圧媒体としては、 水などの非圧縮性流体 であっても、 空気などの圧縮性流体であっても用いることができるが、 本発明は 低圧で加圧するため、 空気を用いることが、 弾性体シ一卜が破れた場合の処置が 簡易で、 充填容積が大きく、 好ましい。
本発明の圧縮試験機においては、 上記のように、 加圧に対して圧力減衰が極め て小さいため、 加圧は 1段階で行うこともできるが、 勿論 2段階以上の多段加圧 また、 本発明の圧縮試験機は、 セラミック製測定試料のクラック発生音により 測定試料の破壊開始を検知し、 加圧を停止するものであることが好ましい。 セラ ミック製測定試料の破壊開始時に生じるクラック発生音の A Eセンサでの検知、 又はセラミック製測定試料破壊による測定容器内の圧力変化 （静水圧の変化） 等 により破壊開始を検知し、 その段階で加圧を停止すれば、 測定試料をそれ以上不 必要に破壊することを防止できるため、 測定試料の破片を不必要に発生させるこ とがなく、 清掃をさらに容易にすることができる。
なお、 この圧縮試験機においては、 加圧圧力 0 . 5 M P aまでを 0 . 5〜 1 0 秒で昇圧する加圧速度とすることにより、 圧縮性流体の空気を用いた場合であつ ても、 破壊検知信号を加圧停止のためにフィードバックして、 弾性体シート自体 が破片と接触して弾性体シートが破れることを防止することができる。
本発明の圧縮試験機が備える測定容器の数に特に制限はないが、 2基の測定容 器を備え、 その 2基に測定試料を投入し、 同時に加圧試験を行うことにより、 加 圧中に次に投入する測定試料の準備をすることができ、 作業者は位置を固定した まま効率的に作業することができる。
本発明の圧縮試験機はセラミック製測定試料の圧縮試験に好適に用いることが できるが、 特にセラミック製ハニカム構造体の圧縮試験により好適に用いること ができる。 以下、 本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明するが、 本発明はこれらの実 施例に限られるものではない。
(実施例 1 )
図 1に示すように、 筒状容器 8、 弾性体シートとしてのウレタンシート 9、 及 び測定容器 1 5を備えた圧縮試験機 6を用いてセラミック製ハニカム構造体の圧 縮試験を行った。
筒状容器 8は鉄製とし、 筒状容器 8の内側には、 厚さ l mmのウレタンシート 9が配置されている。 筒状容器 8とウレタンシート 9とは、 筒状容器 8の両端部 に設けたテーパ部 2 0、 該テーパ部 2 0と相補形状のテーパ部 2 1を設けた取付 座 2 2の間にウレタンシ一ト 9の端部を挟み込み、 筒状容器 8と取付座 2 2とを ポルト 1 2で固定することにより気密が保持されている。 なお、 取付座 2 2はフ ランジ 1 3に連なる構成をしており、 また、 筒状容器 8は加圧装置 （図示せず。 ) の加圧管が接続される加圧孔 1 6を備える。
測定に際し、 まず、 測定容器を基台 1 7 (図 4 ) に固定した。 次に、 支持シリ ンダ 1 1を測定容器 1 5の上部に移動して、 ハニカム構造体 1をその上に載置し た。 次に、 支持シリンダ 1 1を測定容器 1 5の下部まで下げて、 ハニカム構造体 1を測定容器 1 5内に設置した。 次に、 押さえシリンダ 1 0をハニカム構造体 1 上部に配置し、 支持シリンダ 1 1と押さえシリンダ 1 0に狭持されたハニカム構 造体 1が外部からの加圧により動かないように約 1 M P aの力を支持シリンダ 1 1及び押さえシリンダ 1 0に加えた。
次に、 加圧装置 （図示せず。 ） により加圧管に接続する加圧孔 1 6を通じて加 圧を開始した。 まず、 0 . 7 M P aまでを 2秒で加圧した。 加圧後、 直ちにウレ タンシート 9はハニカム構造体 1外周部に密着し、 そのウレタンシ一ト 9を介し てハニカム構造体 1外周部全体に均一に圧力を加わる。 図 4に、 加圧中の圧縮試 験機 6の状態を示す。 0 . 5 M P aまで加圧した時点で、 ハニカム構造体 1に破 壊が生じたため、 加圧を停止し減圧した。 尚、 破壊の発生は、 測定容器 1 5内の 圧力変化 （圧力降下） を検出することにより検知した。 産業上の利用可能性
本発明の圧縮試験機によれば、 加圧媒体と測定試料との間に介在させる弾性体 シートを薄く、 その硬度を所定にして圧力減衰をほとんどなくしたことにより、 より低圧であっても高精度で加圧することができる。 また、 その場合の加圧は制 御された圧力をそのまま負荷できるため、 調整も容易である。
さらに、 本発明の圧縮試験機において、 測定容器内の圧力変化検出、 又は測定 試料のクラック発生音の検知により測定試料の破壊開始を検知し、 加圧を停止す れば、 測定試料の破壊を最小限にでき、 かつ弾性体シート自体の破損も防止でき 、 測定試料の破片の清掃がさらに容易になる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. セラミック製測定試料を、 弾性体シートを介在させて筒状容器内に設置し た状態で、 該筒状容器と該弾性体シートとの間に静水圧加圧媒体を注入して加圧 することによる該セラミック製測定試料の圧縮試験機であって、
該弹性体シートとして、 厚さが 5mm以下で、 硬度が 30〜50° のゴム質材 料を用いることを特徴とする圧縮試験機。
2. 該静水圧加圧媒体による加圧圧力が、 IMP a未満である請求項 1に記載 の圧縮試験機。
3. 該弾性体シートの厚さが 0. 3〜 5mmである請求項 1又は 2に記載の圧 縮試験機。
4. 該加圧媒体として、 圧縮性流体の空気を用いる請求項 1〜3のいずれか 1 項に記載の圧縮試験機。
5. 加圧圧力 0. 5 MP aまでを 0. 5〜 10秒で昇圧する請求項 1〜 4のい ずれか 1項に記載の圧縮試験機。
6. 該セラミック製測定試料がハニカム構造体である請求項 1〜 5のいずれか 1項に記載の圧縮試験機。
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