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技術 高温雰囲気材料試験機

出願人 株式会社島津製作所
発明者 布施寿則
出願日 1995年5月29日 (25年8ヶ月経過) 出願番号 1995-130821
公開日 1996年12月13日 (24年2ヶ月経過) 公開番号 1996-327519
状態 拒絶査定
技術分野 機械的応力負荷による材料の強さの調査
主要キーワード 負荷治具 負荷ロッド 負荷軸 固定ロッド 両ロッド 曲げ試験機 支点ピン 螺旋管
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年12月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

目的

加熱炉内に不活性ガスを導入しても、加熱炉内の試験片やその負荷ロッド等が熱歪みを起こす事を防止し、正確な材料試験を行うことができる高温雰囲気材料試験機を提供すること。

構成

試験片TPを収容した加熱炉1内を加熱ヒータ2で加熱する。そして試験片TPと負荷ロッド4,8、支点ピン5、圧子9等の高温雰囲気における酸化を防止する不活性ガスを加熱炉1内に供給するが、不活性ガスの加熱炉1内への導入管10の一部が、加熱炉1内で螺旋管10Aで形成されているので、不活性ガスが十分に加熱されて供給される。

概要

背景

高温雰囲気における材料試験を行う場合には、試験片加熱ヒータ等を備えた加熱炉内に収容し、この試験片に加熱炉内に挿入された負荷ロッドを介して試験荷重を加えることによって、高温雰囲気内での試験を行うようになっている。

例えば、図2の高温雰囲気曲げ試験機について説明すると、試験片TPが収容される加熱炉1内は、温度センサ3の検出信号に基づいて、加熱ヒータ2を作動させることで、所定の温度雰囲気が作られている。

そして、駆動モータ(図示省略)等によって、上下に昇降するよう構成された負荷ロッド8と、試験機機枠6等に下端ボルト7等で固定された固定ロッド4(負荷ロッドの固定側)とが、加熱炉1内に挿入されている。

この固定ロッド4の上端には2本の支点ピン5が設けられ、この支点ピン5の上に試験片TPが載置されており、負荷ロッド8を下降させることによって、この負荷ロッド8に設けられた圧子9と上記2本の支点ピン5との間で、試験片TPに曲げ試験が行われる。

ところで、このような高温雰囲気で行われる材料試験では、加熱炉1内に酸素が含有されていると、加熱炉1内の高温化にともなって、加熱炉1内の試験片TPが酸化されて試験に影響を及ぼしたり、鋼材から成る負荷ロッド4,8、支点ピン5、圧子9等が酸化されて、試験機の耐久性に影響を及ぼしたりする。したがって、加熱炉1内の酸素を排除する必要があり、加熱炉1内をアルゴン窒素等の不活性ガス交換することが行われている。

図2に示すように、不活性ガスを加熱炉1内に供給する導入管10が、ガス供給源(図示省略)からバルブ11を介して設けられている。そして、バルブ11を開き、導入管10を介して不活性ガスを加熱炉1内に導入すると、やがて加熱炉1内に不活性ガスが充満し、加熱炉1内の残留ガスがすべて加熱炉1と両ロッド4,8とのすきま等から排出され、加熱炉1内は不活性ガスだけの雰囲気となる。

従来、加熱炉1に不活性ガスを供給する際、図2に示すように、導入管10を加熱炉1に挿入口1Aから挿入し、挿入口1Aの近傍に供給口10Bを設けているので、例えば、高温雰囲気(平均800°C、最高1700°C位)である加熱炉1内に、大気温度と同等の不活性ガスを供給すると、試験片TPやその負荷ロッド4,8等はその表面が急冷され、その内部との温度差が生じ熱歪みが発生する。したがって、この熱歪みに起因して、試験片TPが変形したり、その材料特性内部組織等)が変化したり、また負荷ロッド4,8等が変形して負荷軸がずれるので、正確な材料試験が行えない場合がある。

概要

加熱炉内に不活性ガスを導入しても、加熱炉内の試験片やその負荷ロッド等が熱歪みを起こす事を防止し、正確な材料試験を行うことができる高温雰囲気材料試験機を提供すること。

試験片TPを収容した加熱炉1内を加熱ヒータ2で加熱する。そして試験片TPと負荷ロッド4,8、支点ピン5、圧子9等の高温雰囲気における酸化を防止する不活性ガスを加熱炉1内に供給するが、不活性ガスの加熱炉1内への導入管10の一部が、加熱炉1内で螺旋管10Aで形成されているので、不活性ガスが十分に加熱されて供給される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

試験片を囲む筐体と、この筐体内を加熱する手段と、この筐体内に不活性ガスを供給する手段とを備えた材料試験機において、前記不活性ガスを、筐体内に形成された熱交換部を介して筐体内に供給することを特徴とする高温雰囲気材料試験機。

技術分野

0001

本発明は、各種試験片高温雰囲気における材料試験を行う高温雰囲気材料試験機に関する。

背景技術

0002

高温雰囲気における材料試験を行う場合には、試験片を加熱ヒータ等を備えた加熱炉内に収容し、この試験片に加熱炉内に挿入された負荷ロッドを介して試験荷重を加えることによって、高温雰囲気内での試験を行うようになっている。

0003

例えば、図2の高温雰囲気曲げ試験機について説明すると、試験片TPが収容される加熱炉1内は、温度センサ3の検出信号に基づいて、加熱ヒータ2を作動させることで、所定の温度雰囲気が作られている。

0004

そして、駆動モータ(図示省略)等によって、上下に昇降するよう構成された負荷ロッド8と、試験機機枠6等に下端ボルト7等で固定された固定ロッド4(負荷ロッドの固定側)とが、加熱炉1内に挿入されている。

0005

この固定ロッド4の上端には2本の支点ピン5が設けられ、この支点ピン5の上に試験片TPが載置されており、負荷ロッド8を下降させることによって、この負荷ロッド8に設けられた圧子9と上記2本の支点ピン5との間で、試験片TPに曲げ試験が行われる。

0006

ところで、このような高温雰囲気で行われる材料試験では、加熱炉1内に酸素が含有されていると、加熱炉1内の高温化にともなって、加熱炉1内の試験片TPが酸化されて試験に影響を及ぼしたり、鋼材から成る負荷ロッド4,8、支点ピン5、圧子9等が酸化されて、試験機の耐久性に影響を及ぼしたりする。したがって、加熱炉1内の酸素を排除する必要があり、加熱炉1内をアルゴン窒素等の不活性ガス交換することが行われている。

0007

図2に示すように、不活性ガスを加熱炉1内に供給する導入管10が、ガス供給源(図示省略)からバルブ11を介して設けられている。そして、バルブ11を開き、導入管10を介して不活性ガスを加熱炉1内に導入すると、やがて加熱炉1内に不活性ガスが充満し、加熱炉1内の残留ガスがすべて加熱炉1と両ロッド4,8とのすきま等から排出され、加熱炉1内は不活性ガスだけの雰囲気となる。

0008

従来、加熱炉1に不活性ガスを供給する際、図2に示すように、導入管10を加熱炉1に挿入口1Aから挿入し、挿入口1Aの近傍に供給口10Bを設けているので、例えば、高温雰囲気(平均800°C、最高1700°C位)である加熱炉1内に、大気温度と同等の不活性ガスを供給すると、試験片TPやその負荷ロッド4,8等はその表面が急冷され、その内部との温度差が生じ熱歪みが発生する。したがって、この熱歪みに起因して、試験片TPが変形したり、その材料特性内部組織等)が変化したり、また負荷ロッド4,8等が変形して負荷軸がずれるので、正確な材料試験が行えない場合がある。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、上記した問題点を解決するために創案されたもので、その目的は、加熱炉内に不活性ガスを供給した際、加熱炉内の試験片やその負荷ロッド等が熱歪みを起こす事を防止し、正確な材料試験を行うことである。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、試験片を囲む筐体と、この筐体内を加熱する手段と、この筐体内に不活性ガスを供給する手段とを備えた材料試験機において、前記不活性ガスを、筐体内に形成された熱交換部を介して筐体内に供給することを特徴とする。

0011

試験片を収容した筐体内を加熱する。そして、試験片とその負荷治具の高温雰囲気における酸化を防止するために、不活性ガスを筐体内に供給するが、不活性ガスの筐体内の導入路の一部に熱交換部を設けたので、不活性ガスがこの熱交換部で十分に加熱されて供給される。したがって、不活性ガスを供給しても、試験片とその負荷治具の温度雰囲気に変化を与えない。

0012

図1は、本発明の実施例である高温雰囲気曲げ試験機の概略構成を示す図である。

0013

1は試験片TPを収容する加熱炉であって、加熱ヒータ2が備えられるとともに、その内部には温度センサ3が設けられている。

0014

4は加熱炉1内の試験片TPを支点ピン5を介して載置する固定ロッド(負荷ロッドの固定側)であり、試験片TPを載置する側は加熱炉1内に挿入されと共に、他端側は試験機本体の機枠6にボルト7を介して固定される。

0015

8は加熱炉1内の試験片TPに圧子9を介して負荷を与える負荷ロッドであり圧子9が取り付けられた側の一端は加熱炉1内に挿入されと共に、他端側は負荷ロッド8を上下に昇降させる駆動モータ等(図示省略)に取り付けられている。

0016

10は不活性ガス供給源(図示省略)から送出された不活性ガスをバルブ11を介して、加熱炉1へ供給する導入管であり、この導入管10は、加熱炉1に穿設された挿入口1Aから加熱炉1内部へ挿入され、その一部は加熱炉1内で固定ロッド4の外周に螺旋状に巻回された螺旋管10Aで形成される。また、不活性ガスの供給口10Bは試験片TPの近傍に配置するのが望ましい。

0017

次に、図1の高温雰囲気曲げ試験機の動作を説明する。

0018

加熱炉1内に試験片TPを収容し、加熱ヒータ2を作動させるとともに、加熱炉1内温度を温度センサ3によって測温して、加熱炉1内を所定の温度雰囲気にする。加熱炉1内が所定の温度雰囲気になった後、バルブ11を開き、不活性ガス(窒素ガスアルゴンガス等)を導入管10に導く。不活性ガスは、供給口10Bから加熱炉1内に供給されるが、供給口10Bに到達するまでに熱交換部、即ち螺旋管10Aを通過するので、その際に、加熱炉1内の温度と同等若しくはその近くの温度まで加熱される。したがって、不活性ガスが加熱炉1内に供給されても、試験片TPや両ロッド4,8、支点ピン5、圧子9等の温度雰囲気を変化させることがない。なお、不活性ガスを供給した後、加熱ヒータ2を作動させてもよい。

0019

やがて、加熱炉1内に不活性ガスが充満し、加熱炉1内の酸素等を含有した残留ガスがすべて加熱炉1と両ロッド4,8とのすきま等から排出され、加熱炉1内は不活性ガスだけの雰囲気となる。このような不活性ガスの雰囲気で、負荷ロッド8を下降させ、圧子9と支点ピン5とによって、試験片TPに曲げを与え、通常の曲げ試験を行う。

0020

なお、酸素等が加熱炉1内に混入することを防止するために、試験中も不活性ガスの供給は継続することが望ましいが、試験が短時間で終了する場合などは、バルブ11を閉じ、不活性ガスの供給を停止してもよい。

0021

また、本実施例では、螺旋管10Aを固定ロッド4のまわりに配置したが、加熱炉1内であれば、例えば加熱炉1内周に沿って配置しても、負荷ロッド8の外周に巻回してもよい。

0022

なお、本実施例では、曲げ試験機を例にして説明したが、引張試験機圧縮試験機疲労試験機捩り試験機等、その他材料試験機に適用することができることは言うまでもない。

0023

さらに、本発明の変形として、次のような態様が考えられる。

0024

(1)試験片を囲む筐体と、この筐体内を加熱する手段と、この筐体内に不活性ガスを供給する手段とを備えた材料試験機において、前記不活性ガスを、筐体内において螺旋状に形成された熱交換部を介して筐体内に供給することを特徴とする高温雰囲気材料試験機。

0025

(2)試験片を囲む筐体と、この筐体内を加熱する手段と、この筐体内に不活性ガスを供給する手段とを備えた材料試験機において、前記不活性ガスを、筐体内において負荷ロッドの外周に巻回された熱交換部を介して筐体内に供給することを特徴とする高温雰囲気材料試験機。

発明の効果

0026

本発明は、不活性ガスを加熱炉内に設けた螺旋管で十分に加熱した後、加熱炉内に導入するので、高温化された試験片やその負荷ロッド等が急冷されることがなくなるので、これらが熱歪みを起こす事がなくなり、高温雰囲気で正確な材料試験を行うことができる。

図面の簡単な説明

0027

図1本発明の一実施例である高温雰囲気材料試験機の概略構成示す図である。
図2従来の高温雰囲気材料試験機の概略構成を示す図である。

--

0028

1・・・・・加熱炉
2・・・・・加熱ヒータ
4・・・・・固定ロッド(負荷ロッドの固定側)
8・・・・・負荷ロッド
10・・・・導入管
10A・・・螺旋管
10B・・・供給口
TP・・・・試験片

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