引張試験

張力テストとは？

引張試験は、引張試験とも呼ばれ、材料に一軸の引張力を加えたときの挙動を調べるための中核的な機械試験である。制御された条件下で、強度、延性、弾性などの特性を測定する。試験片が破断するまで引張力を徐々に増加させ、降伏強さ、極限引張強さ、破断伸び、弾性率などのデータを得る。

試験中、試験片はグリップまたは固定具でしっかりと保持され、長手方向に沿って荷重が加えられます。正確な位置合わせとしっかりとしたクランプは、結果を損なう可能性のある滑りや不均一な荷重を避けるために不可欠です。グリップの選択は、脆性、延性、剛性、柔軟性など、材料の種類と挙動によって異なります。

張力試験が重要な理由

引張試験は、多くの産業において品質保証、製品開発、規制遵守をサポートします。材料研究においては、応力下における性能の正確な特性評価が可能で、エンジニアが特定の用途向けに材料を選択したり改良したりするのに役立ちます。

製品設計では、製造前にコンポーネントが機械的性能目標を満たしていることを確認します。製造品質管理では、部品が仕様を満たしていることを検証します。航空宇宙、自動車、医療機器などのセーフティクリティカルな業界では、コンプライアンス遵守のために引張性能の文書化が求められることがよくあります。繰り返し可能でトレーサブルな結果は、製品のバリデーションや監査要件を満たすために不可欠です。

張力試験の実施方法

引張強度試験

引張強さ試験は、プラスチックについてはISO 527およびASTM D638、薄膜についてはASTM D882、ゴムおよびエラストマーについてはISO 37、機械精度の検証についてはISO 7500-1など、確立された国際規格に準拠しています。

試験片は標準的な形状で用意され、例えばプラスチックではドッグボーン・プロファイル、金属では平らなストリップ、ワイヤーやケーブルでは長さなどです。グリップに取り付けられた試験片は、曲げ応力がかからないように位置合わせされます。試験機は、破断するまで一定のクロスヘッド速度で制御された引張荷重を加えます。荷重と伸びは終始記録され、引張強さ、降伏点、ヤング率、伸び率を計算することができます。応力-ひずみ曲線により、性能の詳細がわかります。

試験材料には、プラスチック、金属、ゴム、複合材料、薄膜などがあり、試験パラメータはそれぞれに適合します。一般的な力は、デリケートなフィルムの数ニュートンから、構造用金属の数十キロニュートンに及びます。

接着試験と剥離試験

接着試験は、ラミネート、接着剤、フィルム、テープなどの材料間の接着強度を測定します。一般的な方法には、ASTM D3330やISO 8510などの規格で定義されている90度剥離試験と180度剥離試験があります。180度剥離法では、被着材をそれ自体に対して完全に剥離します。90度法では、剥離角度は直角に維持される。

これらの試験は、一貫した接着性能を確認するために、包装、電子機器、複合材料などで広く用いられている。例えば、医療用包装材では、意図した開封まで無菌シールが無傷であることを確認するのに役立ちます。

試験治具とグリップ

試験結果の信頼性は、正しいグリップと治具の選択にかかっています。空気圧式グリップは、ハイスループット試験に迅速で安定したクランプ圧力を提供します。ウェッジグリップまたはバイスグリップは、高強度材料を確実に保持します。自動締め付けグリップは、試験中の試験片の厚さの変化に適応し、スリップのリスクを低減します。

正しいロードセルを選択することは、精度を高める上で同様に重要です。クロスヘッド速度は、同等の結果を得るために関連規格に従って設定する必要があります。

引張試験の基準

主要規格

ISO 527- プラスチックの引張試験（引張強さ、弾性率、伸びを含む
ASTM D638- 米国市場向けプラスチックの引張試験
ASTM D882- 薄いプラスチックシートおよびフィルムの引張特性
ISO 37- ゴムおよびエラストマーの引張応力-ひずみ特性
ISO 7500-1- 力測定精度に関する引張試験機の検証
ASTM D3330およびISO 8510 - フィルムとテープの接着剥離試験

また、包装シールの強度や航空宇宙用ファスナーの引張試験などの用途に特化した分野別規格もあります。

引張試験用メクメシン装置

高精度と柔軟性

Mecmesinは、少量試験や実地試験用の手動操作のMultiTest-dVから、高精度の試験所作業用の全自動OmniTestまで、幅広い引張試験システムを提供しています。システムは、デリケートなフィルム用の2 Nから、高強度金属用の50 kNまでの力に対応しています。ベクタープロソフトウェアは、リアルタイムのデータ取得、分析、標準フォーマットへの自動レポート作成を可能にします。

特注治具と適応性

アプリケーションによっては、特殊な形状や壊れやすい材料に合わせた特注のグリップや治具が必要になります。Mecmesinは、不規則な試験片や複雑な形状の試験片でも正確で再現性のある試験を可能にするカスタムソリューションを設計・製造することができます。

規格の統合と自動化

ASTM、ISO、またはBS EN規格に準拠した試験方法をあらかじめ設定しておくことで、オペレータは毎回正しいパラメータで試験を実施することができます。バッチ試験シーケンスと自動化オプションは、スループットを向上させ、オペレーターのミスを最小限に抑えます。

技術サポートとグローバル展開

Mecmesinは、システムのコンプライアンスと最高のコンディションを維持するために、校正、トレーニング、設置サービスを提供しています。サービスセンターとアプリケーションエンジニアのグローバルネットワークが、さまざまな業界のお客様をサポートします。

引張試験の産業への応用

製造と製品開発

エンジニアリングや製造業では、引張試験は原材料、部品、最終製品の性能を検証します。例えば、電子機器における細い銅線の引張強さ、自動車アセンブリにおけるファスナーの引き抜き強さ、航空宇宙グレードのアルミニウム部品の耐荷重などがあります。

包装と接着剤

引張試験と剥離試験により、包装のシール、クロージャー、接着層が強度要件を満たしていることを確認します。食品と医薬品の分野では、安全性と賞味期限のために包装の完全性を確保するのに役立ちます。

医療機器と医薬品

医療機器では、しばしば接着強度と耐久性の検証が必要です。例えば、カテーテルチューブの引張試験、粘着性創傷被覆材の剥離試験、インプラント部品の強度測定などがあります。

専門家に相談する

引張試験は、製品の品質、安全性、コンプライアンスを確認するために不可欠です。適切な方法を選択し、公認規格に従い、精密機器を使用することで、信頼性の高い結果を得ることができます。最適なシステムに関するアドバイスやカスタム試験方法の開発については、Mecmesinのアプリケーションエンジニアにご相談ください。