(57)【要約】【課題】装置を小型化できるとともに、安価な熱疲労試験装置及びそれを用いた熱疲労試験方法を提供する。【解決手段】一枚又は複数枚の板状の金属製の部材で構成された試験片２の熱疲労特性を測定するものであって、試験片２は、熱疲労特性を測定する際にひずみが集中する頂部３を有し、試験片２の一端部５ａを拘束する拘束部１０と、試験片２の他端部５ｂを把持する把持部１１と、把持部１１と連動する荷重測定部１３を備え、荷重測定部１３は、温度変化により、試験片２が伸縮することで生じる荷重を測定し、少なくとも１つ以上の面状の加熱部１５を有し、その一の加熱部を、試験片２の軸方向中央部に、頂部３から離間するように設けた熱疲労試験装置１及びこれを用いた熱疲労試験方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚又は複数枚の板状の金属製の部材で構成された試験片の熱疲労特性を測定する熱疲労試験装置であって、
前記試験片は、熱疲労特性を測定する際にひずみが集中する頂部を有し、
前記試験片の一端部を拘束する拘束部と、前記試験片の他端部を把持する把持部と、該把持部と連動する荷重測定部を備え、
該荷重測定部は、温度変化により、前記試験片が伸縮することで生じる荷重を測定し、
少なくとも１つ以上の面状の加熱部を有し、その一の加熱部を、前記試験片の軸方向中央部に、前記頂部から離間するように設けたことを特徴とする熱疲労試験装置。
【請求項２】
前記試験片を、一枚の金属製の平板を、その厚み方向に屈曲させることにより、前記平板の中央部に、前記頂部を形成したことを特徴とする請求項１記載の熱疲労試験装置。
【請求項３】
前記試験片を、複数枚の板状の金属製の部材で構成し、その部材相互を溶接により接合して、この溶接部分を前記頂部としたことを特徴とする請求項１記載の熱疲労試験装置。
【請求項４】
少なくとも３つ以上の面状の加熱部を有し、その加熱部を、前記試験片の軸方向において、前記頂部の両側部に、夫々、前記試験片から離間するように設けたことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の熱疲労試験装置。
【請求項５】
前記把持部は、規制部により、前記試験片の軸方向のみに移動できることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の熱疲労試験装置。
【請求項６】
前記試験片及び前記加熱部の少なくとも一部を遮蔽部材で覆ったことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の熱疲労試験装置。
【請求項７】
前記頂部を指向する冷却部を設けたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の熱疲労試験装置。
【請求項８】
一枚又は複数枚の板状の金属製の部材で構成された試験片の熱疲労特性を測定し、
前記試験片は、熱疲労特性を測定する際にひずみが集中する頂部を有し、
前記試験片の一端部を拘束する拘束部と、前記試験片の他端部を把持する把持部と、該把持部と連動する荷重測定部を備え、
該荷重測定部は、温度変化により、前記試験片が伸縮することで生じる荷重を測定し、
少なくとも１つ以上の面状の加熱部を有し、その一の加熱部を、前記試験片の軸方向中央部に、前記頂部から離間するように設けた熱疲労試験装置を用いて、
試験片に対し、所定加熱温度までの加熱と所定冷却温度までの冷却を繰り返し行い、１回の加熱と１回の冷却を１サイクルとし、この１サイクルにおける荷重の最大値が、一度の熱疲労試験全体における荷重最大値に対し、初めて所定の割合以下となった際のサイクル数を、前記試験を行った際の所定加熱温度におけるその試験片の耐久限界とすることを特徴とする熱疲労試験方法。
【請求項９】
前記熱疲労試験方法を複数回行い、前記試験を行った際の所定加熱温度における、その試験片の耐久限界と、その耐久限界を測定した際の熱歪量との関係式を得ることを特徴とする請求項８記載の熱疲労試験方法。
【請求項１０】
異なる所定加熱温度において、前記関係式を得ることを特徴とする請求項９記載の熱疲労試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱疲労試験装置及びそれを用いた熱疲労試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エキゾーストマニホールド等の自動車用部品は、燃費改善の目的で軽量化が求められており、薄板材料で構成されることが多い。エキゾーストマニホールド等は、短時間で温度変化が激しい環境下で用いられるために、これらの部品には、優れた耐久性能が求められる。耐久性能を確認するためには、実際の部品を用いて耐久試験を行う必要があるが、この耐久試験には高額な費用がかかるため、熱応力解析等の計算により、耐久試験を行う前に耐久性能の目途付けが行われている。
【０００３】
この熱応力解析等においては、部品における各部位の温度と、部品に用いる材料の熱疲労特性が必要となる。
【０００４】
部品における各部位の温度は、その部品を用いる車両の走行条件を想定し、実際にその走行条件で走行して、部品の各温度を測定して取得する。
【０００５】
材料の熱疲労特性を知るために、従来、円柱状の丸棒を用いて熱疲労試験を行い取得していた。しかし、目途付けを行うエキゾーストマニホールド等は、薄板材料を用いて構成されるため、熱疲労試験は、薄板材料を用いて行うことが望ましい。
【０００６】
この薄板状の試験片を用いて熱疲労試験を行う熱疲労試験装置として、頂部を有するように山形に湾曲させた薄板状の試験片を用い、この頂部の周囲に高周波誘導加熱コイルを巻設して、この高周波誘導加熱コイルに電流を流すことで、試験片に高周波誘導加熱を行い、熱疲労試験を行う熱疲労試験装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２１９２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の熱疲労試験は、高周波誘導加熱装置により試験片を加熱しているため、熱疲労試験装置が大型化するとともに、その価格も高価なものとなった。
【０００９】
また、鋼材の熱疲労特性は、温度により特性が変わるため、複数の温度条件において試験を行う必要がある。また、１つの材料の試験には約５４ヶ月必要となり、同時に多数の試験を並行して行うことが望まれるが、上記の熱疲労試験装置の台数を多くそろえることは、設置場所や費用の点で困難であった。
【００１０】
エキゾーストマニホールドなどの自動車用部品は、開発期間が短いため、従来の試験方法では、熱疲労試験が間に合わないことがあり、最適な材料を選択できない場合には、オーバースペックで高価な材料を用いざるを得なかった。
【００１１】
そこで、本発明は、装置を小型化できるとともに、安価な熱疲労試験装置及びそれを用いた熱疲労試験方法を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するために、本発明は、一枚又は複数枚の板状の金属製の部材で構成された試験片の熱疲労特性を測定する熱疲労試験装置であって、
前記試験片は、熱疲労特性を測定する際にひずみが集中する頂部を有し、
前記試験片の一端部を拘束する拘束部と、前記試験片の他端部を把持する把持部と、該把持部と連動する荷重測定部を備え、
該荷重測定部は、温度変化により、前記試験片が伸縮することで生じる荷重を測定し、
少なくとも１つ以上の面状の加熱部を有し、その一の加熱部を、前記試験片の軸方向中央部に、前記頂部から離間するように設けたことを特徴とする熱疲労試験装置である。
【００１３】
また、前記試験片を、一枚の金属製の平板を、その厚み方向に屈曲させることにより、前記平板の中央部に、前記頂部を形成してもよい。
【００１４】
また、前記試験片を、複数枚の板状の金属製の部材で構成し、その部材相互を溶接により接合して、この溶接部分を前記頂部としてもよい。
【００１５】
また、少なくとも３つ以上の面状の加熱部を有し、その加熱部を、前記試験片の軸方向において、前記頂部の両側部に、夫々、前記試験片から離間するように設けてもよい。
【００１６】
また、前記把持部は、規制部により、前記試験片の軸方向のみに移動できるようにしてもよい。
【００１７】
また、前記試験片及び前記加熱部の少なくとも一部を遮蔽部材で覆ってもよい。
【００１８】
また、前記頂部を指向する冷却部を設けてもよい。
【００１９】
また、一枚又は複数枚の板状の金属製の部材で構成された試験片の熱疲労特性を測定し、
前記試験片は、熱疲労特性を測定する際にひずみが集中する頂部を有し、
前記試験片の一端部を拘束する拘束部と、前記試験片の他端部を把持する把持部と、該把持部と連動する荷重測定部を備え、
該荷重測定部は、温度変化により、前記試験片が伸縮することで生じる荷重を測定し、
少なくとも１つ以上の面状の加熱部を有し、その一の加熱部を、前記試験片の軸方向中央部に、前記頂部から離間するように設けた熱疲労試験装置を用いて、
試験片に対し、所定加熱温度までの加熱と所定冷却温度までの冷却を繰り返し行い、１回の加熱と１回の冷却を１サイクルとし、この１サイクルにおける荷重の最大値が、一度の熱疲労試験全体における荷重最大値に対し、初めて所定の割合以下となった際のサイクル数を、前記試験を行った際の所定加熱温度におけるその試験片の耐久限界とすることを特徴とする熱疲労試験方法である。
【００２０】
また、前記熱疲労試験方法を複数回行い、前記試験を行った際の所定加熱温度における、その試験片の耐久限界と、その耐久限界を測定した際の熱歪量との関係式を得てもよい。
【００２１】
また、異なる所定加熱温度において、前記関係式を得てもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、試験片の一端を拘束する拘束部と、試験片の他端を把持する把持部と、該把持部と連動する荷重測定部を備え、荷重測定部は、温度変化により、試験片が伸縮することで生じる荷重を測定し、少なくとも１つ以上の面状の加熱部を有し、その一の加熱部を前記頂部から離間して設けたことにより、熱疲労試験装置を小型化できるとともに、安価に製造することができる。これにより、熱疲労試験装置を多数設置することが容易となり、熱疲労試験を同時に多数行うことができ熱疲労試験の時間を短縮でき、自動車用部品に用いる最適な材料の選定が行いやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る熱疲労試験装置の上面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の実施例１における熱疲労試験の温度変化を示すグラフ。
【図４】図３における熱荷重の変化を示すグラフ。
【図５】１サイクルにおける温度と熱荷重との関係を示すグラフ。
【図６】各サイクル数の熱荷重最大値変化を示すグラフ。
【図７】耐久限界と熱歪量との関係を示す熱疲労特性の関係式。
【図８】本発明の実施例２に係る熱疲労試験装置の断面図。
【図９】本発明の実施例３に用いる試験片の一例の正面図。
【図１０】本発明の実施例３に用いる試験片の他例の正面図。
【図１１】本発明の実施例３に用いる試験片の他例の正面図。
【図１２】本発明の実施例３に用いる試験片の他例の正面図。
【図１３】本発明の実施例３に用いる試験片の他例の正面図。
【図１４】本発明の実施例３に用いる試験片の他例の正面図。
【図１５】本発明の実施例４に係る熱疲労試験装置の一例の上面図。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ線断面図。
【図１７】本発明の実施例５に係る熱疲労試験装置の一例の断面図。
【図１８】本発明の実施例５に係る熱疲労試験装置の他例の断面図。
【図１９】本発明の実施例６に係る熱疲労試験装置の上面図。
【図２０】図１９の横断面図。
【図２１】図１９のＣ−Ｃ線断面図。
【図２２】本発明の実施例６に係る熱疲労試験装置の他例を示す部分縦断面図。
【図２３】本発明の実施例７に係る熱疲労試験装置を示す部分縦断面図。
【図２４】本発明の実施例８に係る熱疲労試験装置の一例を示す部分縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【００２５】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る熱疲労試験装置１の上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図を示す。
【００２６】
熱疲労試験装置１に用いる試験片２は、図１，図２に示すように、長尺の長方形状で、かつ、薄板状からなる一枚の金属製の部材を、その長手方向である軸方向において屈曲して形成され、軸方向の中央部において、厚み方向の一方向に突出するように、くさび状に屈曲された頂部３が形成されている。頂部３の軸方向における両側部には、平面状で、かつ、軸方向に対して傾くように形成された傾斜部４，４が形成されている。夫々の傾斜部４における軸方向の外側には、頂部３側に屈曲させて取付部５が形成されている。取付部５は、軸方向及び短手方向である幅方向にわたって平面状に形成されている。頂部３、傾斜部４、取付部５，５は、薄板状の部材を湾曲して一体に形成されている。
【００２７】
試験片２の一方の取付部５の端部５ａ、すなわち試験片２の一端部５ａは、基部９に固定された拘束部１０により取外し可能に固定されている。試験片２の一端部５ａは、試験片２が、その温度変化により軸方向の長さが伸縮した際にも、基部９に対して動かないように固定、すなわち、基部９に対して移動不能に拘束されている。拘束部１０は、試験片２の一端部５ａを、試験片２が、その温度変化により軸方向にその長さが伸縮した際にも動かないように固定できれば任意の構造とすることができ、例えば、試験片２の屈曲方向（図２の上下方向）に移動若しくは分離できる２個のブロックで構成され、この２個のブロックにより、試験片２をその板厚方向において挟持し、ボルト等により２個のブロックを固定する。
【００２８】
試験片２の他方の取付部５の端部５ｂ、すなわち、試験片２の他端部５ｂは、スライドテーブル等からなる規制部１２により、基部９に対して試験片２の軸方向のみに移動可能に設けられた把持部１１に取付けられている。試験片２の他端部５ｂは、把持部１１に任意の方法により取外し可能に固定され、例えば、上記拘束部１０と同様の取付構造に構成されている。
【００２９】
把持部１１における軸方向の外側には、ロードセル等からなる荷重測定部１３が接続され、荷重測定部１３は基部９に固設されている。荷重測定部１３は、熱疲労試験時に、試験片２が加熱若しくは冷却されて、その温度変化により、試験片２がその軸方向に伸縮することにより生じる荷重（以下、熱荷重という）を測定できるようになっている。把持部１１は、規制部１２により、試験片２の軸方向のみに移動可能に設けられていることで、把持部１１の軸方向以外への移動が規制され、熱荷重を、正確に測定することができる。
【００３０】
試験片２の凸部側（図２の上側）には、図１、図２に示すように、面状である平板状の加熱部１５が、試験片２の軸方向の中央部における頂部３の上方に１カ所、その両側部で両傾斜部４，４の上方に夫々１カ所、その両側部における取付部５，５の上方に夫々１カ所の計５か所に配置されているとともに、各加熱部１５の先部の発熱部１５ａは、図１に示すように、試験片２の軸方向と直交する方向に、試験片２の幅方向全体に亘って配設されている。また、夫々の加熱部１５の発熱部１５ａは、図２に示すように、試験片２の接平面若しくは平面と並行となるとともに、試験片２から所定距離離間して配置されている。この離間距離は、試験片２が、熱疲労試験における温度変化により変形した際に、加熱部１５に当接しない距離に設定するとともに、所定加熱温度に応じて任意に設定する。
【００３１】
このように、面状でかつ平板状の加熱部１５の発熱部１５ａが、試験片２の軸方向と直交する方向に、試験片２の幅方向全体に亘って配設されていることで、発熱部１５ａにより試験片２を加熱した際に、その試験片２における幅方向の温度変化を小さく抑えることができる。
【００３２】
加熱部１５の発熱部１５ａは、面状に形成されていれば、任意の加熱部材を用いることができるが、セラミックヒータなどの輻射式加熱部材を用いることが好ましく、本実施例においては、セラミックヒータを用いた。発熱部１５ａを平面状とすることで、試験片２を広範囲に加熱することができ、試験片２の温度分布が、軸方向においてその変化がなだらかになるとともに、同一条件下で熱疲労試験を行った際の、試験片２の温度分布の再現性が良く、試験片２に生じる熱歪の量も近似した値となり、再現性の高い熱疲労試験を行うことができる。
【００３３】
加熱部１５の試験片２に対する角度や離間距離は、図示しない調整手段により任意に変更することができるようになっている。これにより、熱疲労試験の際に、試験片２に生じる熱歪の量を変化させるために、試験片２の取付部５から頂部３までの高さ（山の高さ）や、頂部３の屈曲角度等を変化させることができ、試験片２の形状が変わった場合にも容易に対応することができるようになっている。
【００３４】
また、試験片２の凹部側（図２の下側）には、図示しないエアブロー等の送風装置からなる冷却部が設けられている。なお、この冷却部は、試験片２の頂部３を指向して、頂部３を加熱後に冷却することができれば任意の手段を用いることができる。冷却部を設けることで、後述する熱疲労試験を行う際に、試験片２を急冷できる。エキゾーストマニホールド等の部品は短時間での温度変化が激しいため、実際の部品の使用条件に近い条件で熱疲労試験を行うことができるように、このような冷却部を設けることが好ましい。しかし、この冷却部を、設けなくてもよい。
【００３５】
次に、熱疲労試験装置１を用いた熱疲労試験方法について説明する。
【００３６】
熱疲労試験装置１に試験片２を取付け、加熱部１５により、所定の加熱温度（例えば、８００℃）Ｔ１まで加熱し、所定加熱温度における試験片２の温度分布を測定する。また、この試験片２に用いる鋼材の高温引っ張り試験等を行う。
【００３７】
これらの温度分布と高温引っ張り試験結果等を基にして、用いる試験片２の熱歪み量を算出する。
【００３８】
次に、この歪み量を算出した試験片とは異なるが、同じ素材、形状を有する試験片２を、熱疲労試験装置１の拘束部１０と把持部１１に取付ける。
【００３９】
次に、加熱部１５により、ひずみが集中する試験片２の頂部３を、図３に示すように、所定加熱温度Ｔ１となるまで加熱し、その所定加熱温度Ｔ１を所定時間保持する。なお、頂部３には、図示しない温度センサが取り付けられており、この温度センサにより頂部３の温度を計測することができるようになっている。加熱部１５に輻射式の加熱部材を用いた場合には、頂部３、凸部側面から凹部側面にかけての厚み方向全体の温度を短時間で所定加熱温度Ｔ１まで加熱することができる。
【００４０】
次に、加熱部１５による加熱を停止し、冷却部により冷却を行い、図３に示すように、試験片２の頂部３を所定冷却温度（例えば、２００℃）Ｔ２より上の温度（例えば、２５０℃）となるまで冷却し、その後、冷却部による冷却を停止し、自然冷却により所定冷却温度Ｔ２となるまで冷却を行う。所定冷却温度Ｔ２に達したら、その所定冷却温度Ｔ２を所定時間保持する。これにより１サイクルが完了する。この１サイクルの間、荷重測定部１３により熱荷重を測定する。
【００４１】
この１サイクルの後に、再度、加熱部１５により加熱を開始し、上記と同じ１サイクルを繰り返す。
【００４２】
試験片２は加熱部１５による加熱により熱膨張する。試験片２の一方の端部５ａは拘束部１０により拘束されているため、試験片２の他端部５ｂ側に伸長し、把持部１１が外側方向に移動し、荷重測定部１３には圧縮荷重が加わり、図４に示すように、熱荷重が徐々に減少する。次に、試験片２が冷却されると収縮し、拘束部１０側に収縮し、把持部１１が内側方向に移動し、荷重測定部１３には伸長荷重が加わり、図４に示すように、熱荷重が徐々に増大する。
【００４３】
このように、上記の加熱と冷却からなる１サイクルを繰り返すことにより、荷重測定部１３では、図５に示すような温度変化により圧縮荷重と伸長荷重が交互に繰り返される。１サイクル内における所定冷却温度Ｔ２における熱荷重Ｎは、サイクル数が大きくなるとともに、図６に示すように徐々に減少する。あるサイクル数における熱荷重の最大値が、１度の熱疲労試験全体における熱荷重の最大値に対して、最初に所定の割合以下となった場合に、そのサイクル数を、所定加熱温度における試験片の耐久限界（熱疲労寿命ともいう）と認定する。
【００４４】
この熱疲労試験装置１を用いて同じ温度条件で上記熱疲労試験を複数回行う。本実施例においては２〜３回実施する。そして、異なる熱歪み量となるように、試験片２の高さ（山の高さ）や、頂部３の屈曲角度等を変化させて、例えば、３つの異なる形状の試験片を用いて、同じ所定加熱温度において、熱疲労試験を行うと、図７に示すように、試験片に用いた金属（鋼材）の所定加熱温度（例えば、８００℃）における耐久限界と熱歪量との関係を示す熱疲労特性の関係式を得ることができる。
【００４５】
更に、エキゾーストマニホールド等の自動車用部品を取付けた車両の走行条件において、実際に自動車用部品に生じた温度範囲内において、所定加熱温度を変化させて、例えば、７００℃、９００℃に変化させて、同様の熱疲労試験を行い、図７に示すように、試験片に用いた金属（鋼材）の夫々の温度における耐久限界と熱歪量との関係を示す熱疲労特性の関係式を得る。
【００４６】
実際に測定した部品の各部位の温度を基にして、部品の熱応力解析を行って熱ひずみ量を算出し、図７に示す熱疲労特性を使って、耐久試験の目途付けを行うことができる。また、様々な金属での熱疲労特性を得ておくことで、部品に要求される使用サイクル等に応じて、部品に最適な金属材料を選定することができる。
【００４７】
本発明の熱疲労試験装置１は、試験片２から離間して設けられているとともに、面状に形成された加熱部１５を用いて試験片２を加熱するようにしたことにより、上記従来の高周波誘導加熱や電気抵抗式の加熱手段を用いて試験片を加熱するものと比較して、構造を簡略化でき小型化できるとともに、製造コストを低く抑えることができる。これにより、多数の熱疲労試験装置１を購入、設置しやすくなり、熱疲労試験を同時に多数行うことができ、熱疲労試験にかかる時間を短縮でき、自動車用部品に最適な材料を選択できる。
【００４８】
［実施例２］
上記実施例１においては、試験片２を、薄板状からなる一枚の金属製の部材を、その厚み方向に屈曲して形成したが、長尺の長方形状で、かつ、で薄板状からなる金属製の板状部材３０，３１を、二枚溶接により接合して試験片３２として用いてもよい。
【００４９】
第１の板状部材３０は、図８に示すように、長尺で薄板状からなる一枚の金属製の部材を、その厚み方向に屈曲して一体に形成されている。第１の板状部材３０は、軸方向及び短手方向である幅方向にわたって平面状に形成された取付部３３を有し、取付部３３における第２の板状部材３１側（長手方向である軸方向の内側）には、取付部３３に対して傾くように形成された平面状の傾斜部３４が設けられ、傾斜部３４における軸方向の内側には、取付部３３と略平行に形成された平面状の係合部３５が設けられている。
【００５０】
第２の板状部材３１は、図８に示すように、長尺で薄板状からなる一枚の金属製の部材を、その厚み方向に屈曲して一体に形成されている。第２の板状部材３１は、軸方向及び短手方向である幅方向にわたって平面状に形成された取付部３７を有し、取付部３７における第１の板状部材３０側（軸方向の内側）には、取付部３７に対して傾くように形成された平面状の傾斜部３８が設けられ、傾斜部３８における軸方向の内側には、取付部３７と略平行に形成された平面状の係合部３９が設けられている。
【００５１】
第１の板状部材３０と第２の板状部材３１は、その軸方向と直交する短手方向（幅方向）の長さが、略同じになるように形成されている。
【００５２】
第１の板状部材３０と第２の板状部材３１は、図８に示すように、軸方向において、対向するように配置され、第１の板状部材３０における係合部３５の上方に、第２の板状部材３１の係合部３９の一部が重なるように重ね合されて、第２の板状部材３１の内側端部と、第１の板状部材３０の係合部３５の平面部を、その軸方向と直交する短手方向全体に亘って、隅肉溶接した溶接部４０により接合している。
【００５３】
金属製の板状部材３０，３１は、任意の金属で構成することができ、第１の板状部材３０と第２の板状部材３１を、同じ金属で構成してもよいし、異なる金属で構成してもよい。例えば、第１の板状部材３０を、フェライトＳＵＳ材で構成し、第２の板状部材３１をオーステナイト系ＳＵＳ材で構成してもよい。
【００５４】
溶接部４０は、第１の板状部材３０における傾斜部３４と係合部３５間の屈曲部と、第２の板状部材３１における傾斜部３８と係合部３９間の屈曲部から所定距離離間しているとともに、この屈曲部間の中央に位置していることが好ましい。
【００５５】
第１の板状部材３０における取付部３３の軸方向の外側端部は、すなわち、試験片３２の一端部３２ａは、上記実施例１と同様に、拘束部１０により取外し可能に固定されている。また、第２の板状部材３１における取付部３７の軸方向の外側端部は、すなわち、試験片３２の他端部３２ｂは、上記実施例１と同様に、把持部１１に取外し可能に固定されている。
【００５６】
また、試験片３２の凸部側（図８の上側）には、図８に示すように、上記実施例１と同様に、加熱部１５が、溶接部４０の上方に１カ所、その両側部で両傾斜部３４，３８の上方に夫々１カ所、その両側部における取付部３３，３７の上方に夫々１カ所の計５か所に配置されている。
【００５７】
本実施例２においても、上記実施例１と同様の熱疲労試験装置１を用いて、上記実施例１と同様の熱疲労試験方法を行い、図７に示すような熱疲労特性を得る。
【００５８】
上記試験片３２を用いて、上記実施例１と同様に、熱疲労試験を行うと、溶接部４０と係合部３５，３９との境界付近に最終的に亀裂が生じる。すなわち、溶接部４０を含む溶接部分がひずみが集中する頂部を構成する。
【００５９】
また、熱疲労特性を得る際に、試験片３２の山の高さ（取付部３３，３７の上面の高さと、係合部３５，３９の上面の高さの差）や、取付部３３，３７に対する傾斜部３４，３８の傾斜角度などを変化させることにより、異なる熱歪み量とすることができる。
【００６０】
それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。
【００６１】
本実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。
【００６２】
また、薄板を溶接して形成されるエキゾーストマニホールド等の自動車用部品では、溶接部に亀裂が生じることがあり、このような溶接部における熱疲労特性を上記のように得ることができ、部品に要求される使用サイクル等に応じて、部品に最適な金属材料を選定することができる。
【００６３】
［実施例３］
上記実施例２においては、第２の板状部材３１の内側端部と、第１の板状部材３０の係合部３５の平面部を、その短手方向（幅方向）全体に亘って隅肉溶接した溶接部４０により接合して試験片３２としたが、長尺で薄板状からなる複数の金属製の部材を任意の溶接により接合して試験片としてもよい。
【００６４】
例えば、図９に示すように、第１の板状部材３０の内側端部と、第２の板状部材３１の内側端部同士を突き合わせ、その幅方向全体に亘って、突き合わせ溶接した溶接部４１により接合して試験片４２としてもよい。
【００６５】
また、図１０に示すように、第１の板状部材３０の内側端部と、第２の板状部材３１の内側端部同士を突き合わせるとともに、薄板状の第３の板状部材４３を、板状部材３０，３１の凹部側（図１０の下側）で、かつ、係合部３５，３９の内側端部に重ね合せて、３枚の板状部材３０，３１，４３を、その幅方向全体に亘って、三枚溶接した溶接部４４により接合して試験片４５としてもよい。
【００６６】
また、図１１に示すように、第１の板状部材３０Ａにおける係合部３５の内側端部にさらに凸部側（図１１の上側）に湾曲する湾曲部３５Ａを設け、第２の板状部材３１Ａにおける係合部３９の内側端部にさらに凸部側（図１１の上側）に湾曲する湾曲部３９Ａを設け、この湾曲部３５Ａ，３９Ａ同士を突き合わせて、その幅方向全体に亘って、その曲げ側（図１１の下側）をフレア溶接した溶接部４８により接合して試験片４９としてもよい。
【００６７】
また、図１２に示すように、第１の板状部材３０Ａの湾曲部３５Ａと第２の板状部材３１Ａの湾曲部３９Ａ同士を突き合わせて、その先端側（図１２の上側）を、その幅方向全体に亘って、へり溶接した溶接部５０により接合して試験片５１としてもよい。
【００６８】
また、図１３に示すように、第１の板状部材３０Ａの湾曲部３５Ａと第２の板状部材３１Ａの湾曲部３９Ａを、薄板状の第３の板状部材５３を間に挟んで重ね合せ、その幅方向全体に亘って、３枚へり溶接した溶接部５４により接合して試験片５５としてもよい。
【００６９】
また、溶接部の数は、上記のように１か所以外に、複数設けて試験片としてもよい。例えば、図１４に示すように、第１の板状部材３０の内側端部と、第２の板状部材３１の内側端部を相互に離間して設け、第３の板状部材４３を、板状部材３０，３１の凹部側（図１４の下側）で、かつ、第１の板状部材３０における係合部３５の内側端部と、第２の板状部材３１における係合部３９の内側端部にまたがって配設し、３枚の板状部材３０，３１，４３を、２か所において、その幅方向全体に亘って溶接した溶接部５７，５７により接合して試験片５８としてもよい。
【００７０】
それ以外の構造は、前記実施例１，２と同様であるのでその説明を省略する。
【００７１】
本実施例３においても前記実施例１，２と同様の効果を奏する。
【００７２】
［実施例４］
上記実施例１〜３においては、加熱部１５を５個用いたが、加熱部１５は、試験片２の頂部３又は試験片３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の溶接部４０，４１，４４，４８，５０，５４，５７を所定加熱温度まで加熱することができれば、頂部３又は溶接部４０，４１，４４，４８，５０，５４，５７の上方に少なくとも１つ設けて構成してもよい。
【００７３】
例えば、図１５，図１６に示すように、頂部３の上方と、傾斜部４，４の上方の計３カ所に加熱部１５を設けてよい。
【００７４】
それ以外の構造は、前記実施例１〜３と同様であるのでその説明を省略する。
【００７５】
本実施例４においても前記実施例１〜３と同様の効果を奏する。
【００７６】
［実施例５］
上記実施例１〜４においては、平板状の加熱部１５を用いたが、図１７，図１８に示すように、加熱部１５を、上記実施例１〜４と比較して、試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の軸方向に長くなるように形成するとともに、軸方向に屈曲させて試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の形状に対応した形状に形成するようにしてもよい。
【００７７】
それ以外の構造は、前記実施例１〜４と同様であるのでその説明を省略する。
【００７８】
本実施例５においても前記実施例１〜４と同様の効果を奏する。
【００７９】
［実施例６］
本実施例６は、図１９〜図２１に示すように、上記実施例１〜３の試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８及び少なくとも加熱部１５の発熱部１５ａを、遮蔽部材２０で覆った実施例である。
【００８０】
遮蔽部材２０と試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の間には、試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の温度変化により形状変化した場合に遮蔽部材２０と試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８とが接触しないように隙間２１が形成されていれば、遮蔽部材２０の形状は任意に設定することができる。
【００８１】
また、図２２に示すように、遮蔽部材２０の下部に上下方向に貫通する挿入穴２２を形成し、挿入穴２２に冷却部を構成する送風管２３を挿通するようにしてもよい。送風管２３は、頂部３又は溶接部４０，４１，４４，４８，５０，５４，５７の方向に指向して設けられている。
【００８２】
それ以外の構造は、前記実施例１〜５と同様であるのでその説明を省略する。
【００８３】
本実施例６においても前記実施例１〜５と同様の効果を奏する。
【００８４】
本実施例６においては、更に、遮蔽部材２０により試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８を覆ったことにより、試験片２の頂部３又は試験片３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の溶接部４０，４１，４４，４８，５０，５４，５７を所定加熱温度に加熱する時間を短縮でき、熱疲労試験の時間を短縮できる。
【００８５】
また、冷却部を設けた場合には、冷却時間を短縮でき、熱疲労試験の時間を、より短縮できる。
【００８６】
［実施例７］
上記実施例１〜６においては、加熱部１５を試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の凸部側に設けたが、図２３に示すように、試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の凹部側に加熱部１５を設け、送風管２３は、試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の凸部側に設けてもよい。
【００８７】
それ以外の構造は、前記実施例１〜６と同様であるのでその説明を省略する。
【００８８】
本実施例７においても前記実施例１〜６と同様の効果を奏する。
【００８９】
［実施例８］
上記実施例１〜７においては、試験片２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８に対して、加熱部１５の反対側に冷却部（送風管２３）を設けたが、冷却部は、試験片２の頂部３又は試験片３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８の溶接部４０，４１，４４，４８，５０，５４，５７を指向して送風することができれば、任意の場所に設けることができ、例えば、図２４に示すように、加熱部１５と送風管２３を共に、凸部側又は凹部側に設けてもよいし、試験片２，３２に直交する図の表側又は裏側に配置してもよい。
【００９０】
それ以外の構造は、前記実施例１〜７と同様であるのでその説明を省略する。
【００９１】
本実施例８においても前記実施例１〜７と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００９２】
１  熱疲労試験装置
２，３２，４２，４５，４９，５１，５５，５８  試験片
３  頂部
５ａ，３２ａ  一端部
５ｂ，３２ｂ  他端部
１０  拘束部  
１１  把持部
１２  規制部
１３  荷重測定部
１５  加熱部
２０  遮蔽部材
４０，４１，４４，４８，５０，５４，５７  溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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