金属の伸び試験：精度向上のためのヒント

金属材料の伸びと面積の減少から、材料の特性について具体的な洞察を得ることができる。

伸びとは、最大力全伸び（均一伸び）、破断後伸び、降伏点伸び、最大力塑性伸び、全破断伸びなど、様々なパラメータを包含する広い概念である。これらのパラメータはそれぞれ異なる材料特性を反映しています。

例えば、破断後の伸びは、均一な塑性変形能と局所的な変形能（ネッキング）を考慮したものである。 金属材料一方、最大力の全伸び（均一伸び）は、破壊後の伸びよりもひずみ硬化特性を持つ金属材料の均一な塑性変形能力をより正確に反映する。

従って、伸長は、その長さを測る重要な指標として広く用いられている。 金属の機械的性質 材料

この記事では、引張特性試験で一般的な伸び計を使用する際の重要な点について概説します。また、試験工程における機器の違いや影響に注目し、試験結果に対する規格の精度要件を遵守しながら、金属伸び試験の精度を向上させる方法について検討します。

1.伸びの試験精度

伸びは、第三者試験機関において金属材料の試験項目として従来から行われているものである。金属材料の引張試験は、マイコン制御の万能試験機を用いて行われる。材料の伸びは、破壊時の材料の永久変形を測定することによって決定される。

しかし、変形を測定する方法はいくつかある。

検査プロセスの正確性を確保し、正しい検査結果を得るためには、以下の点に注意する必要がある。

1.試験する材料の種類に応じて、適切な試験方法を選択する。

試験される材料は金属と非金属に大別され、引張プロセス中にこれらの材料が作り出す条件はそれぞれ異なる。

一部の非金属材料 金属材料の中には、破壊時に大きな振動を発生するものもあります。この振動は、クランプ式伸び計の制御不能な変位を引き起こし、試験結果の不正確さにつながります。

金属材料の破断後の伸びを測定するには、破断したサンプルをスプライシングし、最終的な変形をノギスで測定する。しかし、金属破断の不規則な変形過程のため、スプライシングの隙間が生じることがあり、その結果、実際の変形に近い近似値が得られる。

不規則な変形やスプライシングギャップの影響を無視すると、試験精度に大きく影響します。また、人間の目の分解能の限界により、測量者がノギスとベンチマークの正確な位置関係を保証できない場合があり、破断位置が試験精度に大きく影響します。

そのため、破断試験後の伸びの精度は、一般的にノギスのそれよりもはるかに低い。試験所は通常、測定誤差を軽減するために0.02mmの精度のノギスを使用する。

降伏点伸び、最大力、全伸びなど、その他のパラメータは、試験機で試験することができる。 締め付け 伸び計。

2.適切な伸び計を選択する。

金属材料の機械的特性試験では、材料の変形を測定するために伸び計が頻繁に使用される。

現在、一般的な伸び計には、機械式、光学式、電磁式の3種類がある。このうち、機械式伸び計が最も普及しており、さらに大変形式、金属式、全自動式に分類される。

変形を測定するためには、これらの伸び計を試料の表面にクランプする必要がある。金属製の伸び計の場合、取り付けと固定にはゴムバンドが必要で、次の3点に注意する必要がある：

まず、輪ゴムは適度な弾力性を持ち、使用前に最大長さの80%前後、または元の長さの約4倍まで伸ばしておく。

第二に、巻線はまっすぐでなければならず、巻線の結果生じる力は試料に対して垂直で、ナイフエッジと一直線上になければなりません。そうでないと、伸び計のアームを引っ張る成分が発生して予期せぬ回転を引き起こし、試験曲線の方向に直接影響を与えることになる。

第三に、ゲージの距離が正確でなければなりません。取り付けの際には、伸び計の2本のアームが、位置決めロッドに対して圧力をかけずに、約1mmの隙間を空けて開いていることを確認してください。

一般に大変形伸び計は、ゴムのような弾性の大きい非金属材料用に特別に設計されています。これらの伸び計は、最大80cmの変形を0.008mmの精度で測定することができます。

金属伸び計で測定できる最大変形量は通常25mmで、試験精度は1.5μm。

この2種類の伸び計は、費用対効果が高く、応用範囲が広いため、現在最も一般的に使用されている。

しかし、それにも一定の限界がある：

• 金属伸び計の測定範囲とゲージ長さは調整しにくいため、使用できる範囲は狭いか、特定のゲージ長さに限られる。伸び計の測定範囲は比較的固定されている。
• 伸びを測定する前に試料の破断面を取り除く必要があるが、これは直接測定できない。
• 伸び計が試料にしっかりと固定されていないと、滑ることがあります。
• 伸び計は、測定環境ボックス内で試料の変形を測定するなど、特殊な試験環境に適応するのが難しい場合がある。
• 大変形伸び計は測定範囲が広い反面、測定精度は比較的低い。試験中、試料の厚みが変わるとわずかな滑りが生じることがあります。

3.上記の機械式伸び計の使用上の問題は、回折格子式伸び計を使用することで回避できる。

回折格子式伸び計は、1μmに達する高速、高分解能の精度を誇る。現在、伸びを測定するための最良のツールと考えられている。

しかし、このような伸び計は比較的高価なため、一般的な測定装置には標準装備されていない。

2.伸び試験結果

伸び計は、試験片のゲージ長さ間の軸方向および半径方向の変形を測定する基本的な装置である。

伸び計で測定される代表的なパラメータには、伸び、ポアソン比、引張ひずみ硬化指数、塑性ひずみ比などがあります。

測定プロセスにおいて適切なツールと方法を使用することで、測定誤差を最小限に抑えることができます。検査機器の精度を優先するだけでなく、実際の検査プロセスにおいても標準化された検査方法に従うことが重要です。

図1 2種類の一般的な伸び計の外観

現在、実験室で一般的に使用されている伸び計は、図1に示すように、大変形伸び計と金属伸び計の2種類である。

金属製の伸び計は、ゲージ長（元のゲージ長）が25mm、50mm、100mmで、10mmの変形に耐える。

金属が破断した後の伸びを測定する場合、伸び計を使用することは推奨されません。破断によって多くの振動が発生し、伸び計の精度に影響を与える可能性があるからです。伸び計は、降伏点伸びのような破断前の伸びの測定にのみ使用すべきである。

最大変形量80cmの大変形伸び計で、必要に応じて原器長を調整できます。このタイプは、プラスチック、ゴム、テープなどの伸び測定に最適です。ただし、ラップのような薄いサンプルは、伸び計の自重があるため、クランプ時にサンプルを傷つける可能性があり、不向きです。

ノギスによる手動測定の精度が0.02mmであるのに対し、伸び計の測定精度は0.0015mmと10倍以上高い。

しかし、GB/T 228.1-2010では、試験結果は降伏点伸びを0.1%に、破断後伸びを含むその他の伸びを0.5%に四捨五入する必要がある。四捨五入後の両試験方法の最終結果はほぼ同じです。

したがって、装置の精度が必要な要件を満たしている場合、試験精度は伸び計の精度に影響されることは明らかである。

3.結論

(1)現在、市販されている伸び計の数は増えており、その精度も向上している。

しかし、それぞれの伸び計には独自の限界と使い方があり、それは極めて明白である。

したがって、試験で使用する伸び計の測定特性を理解し、その利点を合理的に利用し、その限界を回避し、さまざまな試験項目に基づいて適切な測定器を選択することが不可欠である。

(2)伸び計は金属の伸びの測定結果に大きな影響を与える。しかし、正確な試験結果を保証できるのは、精度の高い伸び計ではありません。

正確な検査結果を得るためには、異なる検査材料に基づいて適切な測定器を選択する必要がある。