超低荷重試験の事例紹介(3点曲げ・引張・疲労)

超低荷重試験の概要

電磁力式の疲労試験機と低荷重容量のロードセルを組み合わせることにより、人の手や指の力のような小さな力(超低荷重)で破壊する材料や部品に対し、高精度の耐久性評価が可能です。本レポートでは、シャープペンシル芯とCu細線(40μmφ)の評価事例をご紹介します。

事例1;5Nロードセルを使用したシャープペンシル芯の強度評価(静的3点曲げ試験)

1.1 試料と試験概要

硬さおよび太さ違いシャープペンシル芯に対し、静的3点曲げ試験を実施しました

1.2 試験方法

・試験機        :電磁力式疲労試験機
・ロードセル:±5Nロードセルを使用
・制御方式    :変位制御
・曲げ方式    :3点曲げ
・曲げ概要    :図1
・試験速度    :10mm/min
・試験本数    :6水準×N3 = 18本

1.3 試験結果

※試料表記　水準H-05　→　硬さH、太さ0.5mm

・荷重-変位線図

数Nオーダーの荷重を高精度に計測

・応力-曲げひずみ線図

荷重から曲げ応力、変位から曲げひずみに換算。硬さの違いが、応力-ひずみ線図の傾き(ヤング率)の差として現出

事例2;5Nロードセルを使用したCuワイヤーの強度評価(静的引張試験)

2.1 試料と試験概要

線径40μmのCuワイヤーの引張試験を実施しました。

2.2 試験方法

・試験機           :電磁力式疲労試験機
・ロードセル   :±5Nロードセルを使用
・制御方式       :変位制御
・試験速度       :試験開始時　1mm/min、降伏点以降　5mm/min
・つかみ方式　:巻きつけチャック
・つかみ間距離:40mm
・試験本数        :N5

2.3 試験結果

・荷重-変位線図

サブNオーダーの荷重を高精度に計測

・応力-曲げひずみ線図

荷重とワイヤーの公称半径から応力を、変位とつかみ間距離からひずみを導出。引張強度は300MPa程度と判明

事例3;5Nロードセルを使用したCuワイヤーの強度評価(疲労試験)

3.1 試料と試験概要

線径40μmのCuワイヤーの引張疲労試験を実施しました。

3.2 試験方法

・試験機           :電磁力式疲労試験機
・ロードセル   :±5Nロードセルを使用
・制御方式       :荷重制御
・制御波形       :正弦波
・応力比           :0.1
・試験周波数    :4～10Hz
・つかみ方式　:巻きつけチャック
・寿命定義        :分離破断
・打切繰返し数:10⁶回
・取得データ    :S-N線図

3.3 試験結果

・S-N線図

サブNオーダーの荷重条件で疲労試験が可能。106回時間強度は90MPa程度と判明

超低荷重試験の装置仕様

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