JIS C 2141:1992 電気絶縁用セラミック材料試験方法 | ページ 2

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C 2141 - 1992
                                   l :  下部支点間距離 (mm)
                                  w :  試験片の幅 (mm)
                                  d :  試験片の厚さ (mm)
8. 弾性率試験
8.1   静的試験方法
8-1.1  装置及び器具 装置及び器具は,次による。
(1) 試験機 機械式又は油圧式の材料試験機又は静荷重装置。荷重指示精度は,真の荷重の±1%のものと
    する。
      また,ひずみを±1%の精度で指示する手段を備え,図1に示す3点曲げ支持又は4点曲げ支持によ
    る支持具を附属する。ひずみの測定には,抵抗線ひずみゲージによる方法又は荷重点の変位の測定の
    いずれによってもよい。
(2) 支持具 7.1(2)による。ただし,支持ロール間距離lは,3080mmとする。
(3) マイクロメータ JIS B 7502に規定する外側マイクロメータ又はこれと同等以上の精度をもつもの。
(4) ダイヤルゲージ JIS B 7503に規定する1級又はこれと同等以上の精度をもつもの。
8.1.2  試験片 試験片の形状は,断面が長方形の角柱とし,その寸法は図4による。
  また,試験片上下面の表面粗さは,JIS B 0601に規定する1.6Sとする。
                                    図4 試験片の形状・寸法
8.1.3  試験方法 試験方法は,次による。
(1) 試験片の寸法 試験片の幅及び厚さの測定は,あらかじめマイクロメータ又はダイヤルゲージを用い
    て行う。
(2) 負荷方法 荷重は,原則として当該試験片の曲げ強さ予想値の70%以上とする。材料試験機を用いる
    場合,クロスヘッドの移動速度は,0.5mm/min以下とし,応力−ひずみ曲線の直線領域で荷重を加え
    る。
      なお,試験に先立って一度これらの条件下で荷重を加え,支持具と試験片をなじませておく。
(3) ひずみの測定
  (a) 抵抗線ひずみゲージによる測定 抵抗線ひずみゲージの長さは,3点曲げの場合は1mm以下,4点
      曲げの場合は8mm以下とし,試験片下面の支持ロール間中央に長手方向に平行にはり付けて,ひ
      ずみを測定する。
  (b) 荷重点の変位及び試験片中央部の変位の測定 荷重点の変位は,材料試験機のクロスヘッドの移動
      距離から測定する。

――――― [JIS C 2141 pdf 6] ―――――

                                                                                              7
                                                                                   C 2141 - 1992
        また,試験片中央部の変位は差動トランスなどの変位検出器によって測定する。
        なお,あらかじめ試験片と同一材料,又はそれより高い弾性率をもつ材料で補正用試料を作製す
      る。補正用試料の寸法は,試験片と同材質のものを用いる場合,それと同じ長さ及び幅で,厚さが
      4.6倍以上の直方体とする。これを用いて試験片の測定と同じ荷重域における変位を測定し,図5(a)
      の補正値曲線を求める。各荷重における試験片の変位量 (yb) は,測定値 (ym) と補正値 (yc) の差か
      ら求め,図5(b)の補正後の荷重−変位線図を作成する。
                               図5 重荷−変位線図とその補正方法
8.1.4  計算
(1) 3点曲げ 3点曲げによって弾性率を求める場合は,次による。
  (a) ひずみゲージによる場合 8.1.3(3)(a)で得られる図6のような線図を用いて次の式によって弾性率
      を計算する。
                                     図6 荷重−ひずみ線図
                      ここに,    P :  荷重 (N)
                                   l :  支持ロール間距離 (mm)
                                  w :  試験片の幅 (mm)
                                  d :  試験片の厚さ (mm)
                                    攀      ひずみゲージによって測定されたひずみ
  (b) 荷重点の変位又は試験片中央部の変位による場合 補正後の変位を用いて、図5(b)の線図から次の
      式によって計算する。

――――― [JIS C 2141 pdf 7] ―――――

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                                     l3 P2 P1        3
                         Eb 3 GPa                 10
                                   4wd3 yb 2 yb 1
                      ここは,    yb :  荷重点の変位 (mm)
(2) 4点曲げ 4点曲げによって弾性率を求める場合は,次による。
  (a) ひずみゲージによる場合
                                     l P2 P1       3
                         Eb 4 GPa               10
                                   wd 2 s2  1s
  (b) 荷重点の変位による場合
                                      5l3 P2P1        3
                         Eb 4 GPa                  10
                                   27wd3 yb 2 yb 1
  (c) 試験片中央部の変位による場合
                                     23l3 P2 P1        3
                         Eb 4 GPa         3
                                                    10
                                   4  27wd  y2  y1
                      ここに, y :  試験片中央部の変位量 (mm)
8.2   動的試験方法
8.2.1  曲げ共振法
(1) 装置及び器具 装置及び器具は,次による。
  (a) 駆動回路 振動数が可変の発振器,増幅器,駆動器及び周波数カウンタからなる。発振器は,振動
      数が100Hz10kHzの範囲で可変でき,また0.1Hz以内の分解能で調整できるものとする。
  (b) 検出回路 検出器,増幅器及びオシロスコープからなる。検出器は,試験片の振幅,振動の速度又
      は加速度に比例した電圧を発生するものとする。
  (c) 試験片の支持具 基本的に試験片が拘束されないものとし,支持具を含めた測定系の固有振動が,
      測定に使用する振動数の範囲外にあるものとする。
  (d) マイクロメータ JIS B 7502に規定する外側マイクロメータ又はこれと同等以上の精度をもつもの。
  (e) ダイヤルゲージ JIS B 7503に規定する1級又はこれと同等以上の精度をもつもの。
  (f) ノギス JIS B 7507に規定する最小読取長さ0.05mm又はこれと同等以上の精度をもつもの。
(2) 試験片 試験片の形状は,長さLTが40mm以上,幅wが5mm以上,厚さdが1mm以上の直方体と
    し,試験片の長さと厚さの比 (LT/d) は,20以上とする。
      また,上下面及び幅の平行度は,それぞれ厚さ及び幅の0.5%以下とする。
(3) 試験方法 試験方法は,次による。
  (a) 試験片の質量を5.3.1によって±0.2%の精度で測定する。試験片の長さはノギスを用いて,厚さと
      幅はマイクロメータ又はダイヤルゲージを用いてそれぞれ測定する。
  (b) 試験片を図7のように右側の振動の節部を糸で支持し,さらに駆動部においては糸によって試験片
      の振動の節近傍,外側で支持する。試験片の振動の節は端面から0.224LTに位置する。
  (c) 発振器の周波数を徐々に変えながら,駆動力をつり下げ糸を通じて試験片に加える。このときの試
      験片の振動を,検出器及び増幅器を通してオシロスコープで観察し,振幅が最大となる一次共鳴振
      動数を測定する。

――――― [JIS C 2141 pdf 8] ―――――

                                                                                              9
                                                                                   C 2141 - 1992
                            図7 曲げ共振法の装置及び装置基本構成図
(4) 計算 弾性率Erは,次の式によって計算する。
                                                    3             2
                                         mf 2   LT            d         9
                         Er GPa   .0946 5              1  .659        10
                                          w     d             LT
                      ここに,   m :  試験片の質量 (kg)
                                  f :  曲げ共振の一次共鳴周波数 (Hz)
                                 LT :  試験片の長さ (m)
                                  w :  試験片の幅 (m)
                                  d :  試験片の厚さ (m)
8.2.2  超音波パルス法
(1) 装置 装置は,縦波振動子及び横波振動子を用いて0.250MHzの周波数の超音波パルスを励起し,
    超音波パルスが試験片中を伝ぱ(播)するときの音速を計測できるものとする。
(2) 試験片 試験片の形状は,10mm角以上の角柱又は直径10mm以上の円柱とする。試験片端面の表面
    粗さは,3.2Sとし,その平行度は0.02mm以下とする。
(3) 試験方法 試験方法は,次による。
  (a) 試験片の長さをマイクロメータ又はダイヤルゲージを用いて測定する。
  (b) 試験片の端面に,縦波振動子を接着剤を用いて固定し,パルスの伝ぱ速度から縦波音速を測定する。
      同様に,横波振動子を用いて横波音速を測定する。
(4) 計算 弾性率Epは,次の式によって計算する。
                                       2l  2t   4t
                                     3V  V    4V      9
                         Ep GPa    B     2l   2t
                                                    10
                                        V   V
                      ここに,             かさ密度 (kg/m3)
                                  Vl :  縦波音速 (m/s)
                                  Vt :  横波音速 (m/s)
9. 硬さ試験
9.1   装置及び器具 装置及び器具は,次による。
(1) 試験機 JIS B 7734に規定するもの。ただし,荷重は,0.989.8Nとする。
(2) 顕微鏡 0.1              取り可能なもの。
9.2   試験片 試験片は,次による。
(1) 試験片の形状及び寸法は,試験機に装着できる任意のものとする。ただし,試験片の厚さは,0.6mm
    以上とする。
      また,平行度は,0.05mm以下とする。

――――― [JIS C 2141 pdf 9] ―――――

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(2) 試験片の試験面は,原則として平面で,その仕上がりは,鏡面又は鏡面に近く圧こん(痕)対角線長
    さを0.1             取り可能な表面仕上げとする。
9.3   試験方法 試験方法は,次の順で行う。
(1) 試験片の硬さを測定する圧こんの中心間の距離l1は,圧こんの対角線の長さdの4倍以上で,かつ,
    圧こんの中心からき裂の先端までの長さcの5倍以上とする。
      また,圧こんの中心から試験片の縁までの距離l2は,原則として対角線長さの2.5倍以上で,かつ,
    圧こんの中心からき裂の先端までの距離の5倍以上とする(図8)。
                     図8 圧こん間の距離と圧こん中心から試験片縁までの距離
(2) 試験片の試験面は,圧子取付軸に垂直になるように置く。
(3) 荷重(2)は,衝撃を伴うことなく,徐々に規定荷重に達するまで増加させる。
(4) 規定荷重に保つ時間は,原則として15秒とする。
(5) 1個の試験片で5か所を測定する。
(6) 圧こんの対角線の長さは,荷重を完全に除去した後顕微鏡の視野の2070%の範囲内で測定し,2本
    の対角線の測定値の平均を対角線の長さとする。
    注(2) 荷重は,ほかに制限のない限り大きいものを選ぶこと。
9.4   計算 計算は,次の順で行う。
(1) 試験片の各測定箇所の硬さは,次の式によって計算する。
                                    P
                         h  .0189 09
                                   d2
                      ここに, h :  各測定箇所の硬さ
                                d :  試験片の圧こん対角線の長さの平均 (mm)
                                P :  荷重 (N)
(2) 試験片の硬さは,次の式によって計算する。
                              h1 h2  h3  h4 h5
                         HV
                                      5
                      ここに,     HV :  試験片のビッカース硬さ
                                h1h5 :  試験片の5か所の硬さ
9.5   結果の表示 結果の表示は,硬さ値の後に硬さ記号HVを付け,さらに,その後に試験荷重を従来
のkgf単位に換算した値で付ける。
    例 試験荷重が2.942Nで,硬さの数値が1 483であるとき,この結果の表示は,1 480HV 0.3とする。
10. 平均線膨張係数試験

――――― [JIS C 2141 pdf 10] ―――――

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