引張・圧縮試験

引張・圧縮試験の紹介

引張試験と圧縮試験は、加えられる荷重の下で材料またはコンポーネントがどのように機能するかを評価するために最も広く使用されている機械試験方法の一つです。

引張試験では、試験片は降伏強さ、極限引張強さ、あるいは破壊などの定義された点に達するまで引張力を受けます。これにより、引張強さ、剛性、伸び、延性などの特性が明らかになる。圧縮試験では、圧縮強度、変形挙動、座屈性能などを測定するために、試験片に押す力を加えます。

これらの試験は、目標点あるいは破壊点に達するまで一定の荷重を加える静的試験として実施されることもあれば、運転条件をシミュレートするために荷重が時間と共に変化する動的試験として実施されることもあります。静的試験は、基本的な材料の特性評価や品質管理に用いられることが多く、動的試験や疲労試験は、長期的な耐久性や故障モードに関する知見を提供します。

MultiTest-dVのような電気機械式試験システムは、引張と圧縮の両方のアプリケーションに広く使用されています。MultiTest-dVのような電気機械式試験システムは、引張と圧縮の両方の用途に広く使用されています。これらのシステムは、精密なモーター制御とデジタル測定センサーを組み合わせ、再現性の高い試験と詳細な性能データの取得を可能にします。

試験方法の種類

電気機械式システムと油圧サーボシステム

引張・圧縮試験には、電気機械システムと油圧サーボシステムという2つの主要な作動技術が使用されます。

電気機械式システムは、モーター駆動のスクリューまたはアクチュエーターを使用して力を加えます。これらのシステムは、高精度、優れた繰返し精度、および幅広い力と速度範囲にわたる微細な制御を提供します。このため、デリケートなアセンブリー、プラスチック、エラストマー、小型金属部品の試験など、高い測定分解能を必要とするアプリケーションに適しています。例えば、MultiTest-dVシリーズでは、指示荷重の±0.1%以内の正確な荷重制御、0.1 mm/minから1000 mm/minを超える柔軟な速度設定、統合データ収集が可能です。

油圧サーボシステムは、加圧された油圧流体を使用して動きを生成します。非常に大きな力を発生させることができるため、航空宇宙や自動車などの分野における大型部品や構造部品の試験によく使用されます。高速サイクル試験や疲労試験に適していますが、電気機械システムよりもメンテナンスが必要で、一般的にエネルギー効率は低くなります。

静的試験と疲労試験

静的試験は、設定点または破壊が発生するまで一定の荷重または変位を加えます。これは、引張強さ、降伏強さ、圧縮弾性率などの特性を測定するために不可欠です。

疲労試験は、コンポーネントが使用中に経験する応力を再現するために、荷重をかけたり取り除いたりを繰り返します。これは、製品の寿命を予測し、潜在的な故障箇所を特定するために極めて重要です。高サイクル疲労試験は、低荷重で100万サイクルまで実施されることがありますが、低サイクル疲労試験は、より高い応力とより少ないサイクル数で性能を評価します。

引張・圧縮試験の実施方法

典型的な試験には以下が含まれる：

試験片の準備- 試験片は、寸法と表面仕上げを管理した上で、関連規格に従って準備される。一般的に試験される材料には、金属、プラスチック、エラストマー、複合材料、織物などがあります。
試験フレームへの取り付け- 滑りや損傷を防止する適切なグリップや固定具を用いて試験片を固定します。圧縮試験には通常、平らなプラテンまたは圧縮治具を使用します。
加力- 試験機は、設定された速度で制御された荷重を加えます。ロードセルが加えられた力を測定し、伸び計が伸びまたは圧縮を追跡します。
環境制御- 試験は常温で行うことも、熱、寒さ、湿度をシミュレートするチャンバー内で行うこともできます。
データの取得と解析- 測定値は荷重-変位曲線または応力-ひずみ曲線として記録され、弾性率、降伏点、破壊前の最大荷重などのパラメータが明らかになります。

MultiTest-dVなどのシステムは、VFG、AFG、ELSロードセルなどの高精度センサーと組み合わせることができます。伸び計は、正確で再現性のある結果を保証するために、微細なひずみ測定を行います。

用途とメリット

産業用アプリケーション

引張・圧縮試験は、設計性能を検証し、品質を保証し、規制要件を満たすために、さまざまな産業で使用されています：

自動車- ドライブシャフト、ボルト、バネ、ファスナーを評価し、荷重下での安全な動作を保証します。
医療機器- 注射器のプランジャー力、チューブの弾性、縫合糸の引張強度を安全基準に沿って測定します。
パッケージング- ボトルキャップ、シール、クロージャーのプッシュオフ力とプルオフ力を試験し、シール強度と開封の容易さのバランスをとる。
航空宇宙と防衛- 過酷な条件下でのファスナー、ブラケット、複合部品の構造的完全性の評価。

品質保証と製品ライフサイクル

製品開発の初期段階でこれらの試験を適用することで、材料の欠陥を検出し、設計を検証し、使用条件をシミュレートすることができます。VectorProのような制御・解析ソフトウェアを使用することで、エンジニアは試験シーケンスを自動化し、詳細なデータセットを収集し、コンプライアンス対応のレポートを作成することができます。得られたデータは、製品の改良と予知保全計画をサポートします。

引張・圧縮試験用メクメシン装置

Mecmesinは、静的試験および繰返し試験用のさまざまなシステムを提供しています：

MultiTest-dV モータライズドフォーステスター- 品質管理および研究用のコンパクトな電気機械式システムで、微速度制御、デジタル出力、さまざまなグリップや治具との互換性を提供します。
オムニテスト・シングルコラム材料試験機- 中荷重のアプリケーションに適しており、より大きな荷重容量と幅広い試験タイプへの適応性を提供します。
OmniTestツインコラム材料試験機- 高荷重または大型コンポーネント試験用に設計されており、要求の厳しいアプリケーションに必要な安定性と容量を提供します。

すべてのシステムは、カスタム試験セットアップ、環境槽、伸び計、高精度ロードセル、高度な解析ソフトウェアとの統合をサポートします。