質問: 熱による塑性変形現象を再現するような実験方法 熱による塑性変形現象を 確認する実験を行いたいと思っております。 具体的にはどういった内容かと申しますと、 試験体(金属材料)に対して、 なんらかの方法で熱を加えることによって 熱の力のみで応力を発生させ、 試験体を塑性変形させたいと考えています。 ただし、単純な塑性変形現象を捉えるため、 変態する材料の場合は変態点以下の温度での実験を行いたいです。 そこで、自分なりに方法を考えて見たところ、 ・高周波焼入れによって、局所的に急激な温度差を与えることによって応力を発生させる ・線膨張係数が異なる材料(クラッド材)に熱を与えることによって応力を発生させる の2つの方法を考えつきました。 しかし、どの方法でも 熱のみの力で実際に測定できるほど大きな塑性変形を起こすことが出来ません。 問題となっているのが、 ・測定することが可能となるよう、大きな塑性変形量を得ようとするには、線膨張係数と降伏点の兼ね合いを考えなければいけない。 (線膨張係数は大きく、降伏点は低い) ・熱のみで応力を発生させることが可能となる、莫大な熱量を与えなければならない。 ・温度差をつける場合、熱拡散率、熱伝導率が低い材料にする必要がある。 上記問題点を解決できるようないい方法はないでしょうか? 皆さんのお力を貸していただけたら幸いです。 宜しく御願致します。
回答: 小生は温度差による部品の塑性変形対応で、時々苦労した者です。 その内容は、樹脂部品とガラス類の石英部品です。 線膨張係数は、鉄鋼/金属類に比べ、樹脂部品は一桁大きい、石英部品は一桁小さいです。 また、樹脂部品は降伏点や耐力相当であるポイントも低いので、容易に塑性変形や 破損をしていました。 (工場内は0°C以下にはならないが、正月休みは大幅に下回り問題を発生させた等で。) さて、石英ガラスは高価で取扱いが難ですが、強度的にも強いし、比較的高温でも強度がある ので使用して、塑性変形を発生させる金属を華奢にして確認はできないでしょうか? また、一方のスタートを冷やしてからにするとかも含めての検討も...。 それか、樹脂を金属にみたてて、補正を掛けてテスト結果報告書を作成する。 > 石英ガラスと金属を接合させて実験を行うということでしょうか? yesです。 嵌め合いに近い形でセットしてです。 そして、ゆっくり両者を昇温してテストです。 金属を前もって冷して、石英ガラスにセットでも可です。 そうすれば、両者を何°Cに昇温すればよいかや、金属を前もって何°Cに冷せばよいか等が 判断できます。 只、石英ガラスは、やはりガラスなので、取扱要注意がネックです。