JP6407845B2 - アイソスタティック破壊強度試験機、及びアイソスタティック破壊強度試験方法 - Google Patents
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Description
本発明の第一実施形態の破壊強度試験機1は、図1〜3に主として示すように、破壊強度を測定する対象となる円柱状のハニカム構造体100の一部を収容可能な、両端がそれぞれ開放された円筒状の加圧容器10と、ハニカム構造体100の外周壁101の軸方向の長さL1の1/2以下の長さL2(それぞれ図2参照)の被加圧部105を全面にわたって取り囲むように、加圧容器10の内側に配設された加圧弾性体20と、加圧弾性体20をハニカム構造体100の外周壁101に向けて弾性変形させ、加圧容器10の容器内空間14(詳細は後述する。)に収容されたハニカム構造体100の被加圧部105に、外周壁101の全周にわたって均一の圧力を耐圧試験強度まで加える部分加圧部30と、外周壁101に加わる加圧弾性体20による均一の圧力の値を計測する圧力計測部40とを主に具備している。
上記の破壊強度試験機1を用いて、ハニカム構造体100に対する破壊強度試験方法が実施される。始めに、破壊強度試験を行う測定対象のハニカム構造体100を、チャック54a,54bを用いて加圧容器10に収容する(セラミックハニカム構造体収容工程)。具体的に説明すると、ハニカム構造体100の上側(他方の端面102b側)の近傍を一対のチャック54a,54bを用いて、外周壁101の双方から挟持し、係る挟持状態を維持しながら加圧容器10の上開口部11aの上方位置まで搬送する。その後、ハニカム構造体100の一方の端面102aを上開口部11aに上方から挿入する。
次に、本発明の別例構成である第二実施形態の破壊強度試験機60について、主に図4及び図5に基づいて説明する。第二実施形態の破壊強度試験機60は、図4及び図5に主として示すように、破壊強度を測定する対象となる円柱状のハニカム構造体100の一部を収容可能な、上部が開放され、容器底部72の中央に底開口部72cを有し、当該底開口部72cの周囲に外周支持部76が設けられた円筒状の加圧容器70と、ハニカム構造体100の外周壁101の軸方向の長さL1の1/2以下の長さL2(図2参照)の全面にわたって取り囲むように、加圧容器10の内側に配設された円筒状の加圧弾性体20と、加圧弾性体20をハニカム構造体100の外周壁101に向けて弾性変形させ、加圧容器10の容器内空間14に収容されたハニカム構造体100の外周壁101の一部である被加圧部105に、被加圧部105の全周にわたって耐圧試験強度まで均一の圧力を加える部分加圧部30と、被加圧部105に加わる加圧弾性体20による圧力の値を計測する圧力計測部40とを主に具備している。ここで、破壊強度の測定対象となるハニカム構造体100に関しては、第一実施形態の破壊強度試験機1と同一のものが使用されるため、詳細な説明は省略する。
上記の破壊強度試験機60を用いて、ハニカム構造体100に対する破壊強度試験方法が実施される。なお、破壊強度試験を行う測定対象のハニカム構造体100を、加圧容器70に収容する(セラミックハニカム構造体収容工程)。ここで、セラミックハニカム構造体収容工程に関しては、前述の第一実施形態の破壊強度試験機1を用いる場合と略同一であるため詳細な説明は省略する。
本発明における破壊強度試験方法は、部分加圧工程における目標試験強度を算出することができる。それぞれ、具体的に説明すると、第一実施形態または第二実施形態の破壊強度試験機1,60によって耐圧試験強度まで加圧され、破壊が確認されなかったハニカム構造体100の中から一部を抽出し、水没アイソスタティック破壊強度試験機(背景技術で示した圧力容器に相当)に導入し、全体が水没した状態のハニカム構造体100に対して、隔壁104または外周壁101が破壊されるまで水圧を加える水没破壊工程と、ハニカム構造体100に破壊が生じた時点の水没破壊強度の値を計測する水没破壊強度計測工程と、計測された水没破壊強度の値及び部分加圧工程で加圧された耐圧試験強度の値との相関関係に基づいて、部分加圧工程における目標試験強度を算出する目標試験強度算出工程とを更に具備している。これにより、水没破壊強度と耐圧試験強度との間の相関関係が確立され、第一実施形態及び第二実施形態の破壊強度試験機1,60において、どの程度までハニカム構造体100に対して圧力を全数検査において圧力を加えることができるかの目安となる目標試験強度を特定することができる。
Claims (12)
- 一方の端面から他方の端面に延びる複数のセルを区画形成する格子状の隔壁と、外周壁とを有する柱状のセラミックハニカム構造体の一部を収容する、両端の少なくとも一部が開放された筒状の加圧容器と、
前記セラミックハニカム構造体の外周壁の軸方向の長さの1/2以下の長さであって、前記セラミックハニカム構造体の前記一方の端面または前記他方の端面及び前記外周壁の境界を含む被加圧部を全周にわたって取り囲むように前記加圧容器の内部に配設された筒状の加圧弾性体と、
前記境界と前記加圧弾性体の下端の位置とを一致させた状態で前記加圧弾性体を前記外周壁に向けて弾性変形させ、前記加圧容器に収容された前記セラミックハニカム構造体の前記被加圧部に、前記外周壁の全周にわたって均一の圧力を耐圧試験強度まで加える部分加圧部と、
前記外周壁に加わる前記加圧弾性体による均一の前記圧力の値を計測する圧力計測部とを具備するアイソスタティック破壊強度試験機。 - 加圧時における前記圧力の基準値以上の圧力降下を検出し、前記圧力降下を前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じたものと判定する圧力破壊判定部と
を更に具備する請求項1に記載のアイソスタティック破壊強度試験機。 - 前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じた場合に、前記セラミックハニカム構造体から落下する前記隔壁及び前記外周壁の少なくとも一方の破片を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像から前記破片が検出されると、前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じたものと判定する破壊画像判定部と
を更に具備する請求項1または2に記載のアイソスタティック破壊強度試験機。 - 前記加圧容器は、
前記セラミックハニカム構造体を下方から支持する容器底部を備え、
前記部分加圧部によって前記耐圧試験強度まで加圧された前記セラミックハニカム構造体が前記加圧容器から搬送された後の前記加圧容器の前記容器底部を上方から撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像に前記セラミックハニカム構造体の前記隔壁及び前記外周壁の少なくとも一方の破片が検出されると、前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じていたものと判定する破壊画像判定部と
を更に具備する請求項1または2に記載のアイソスタティック破壊強度試験機。 - 前記部分加圧部は、
前記セラミックハニカム構造体を前記加圧容器まで搬送する際に使用される、前記外周壁を双方から挟み込んで支持する挟持部の挟持位置、及び、前記セラミックハニカム構造体の前記一方の端面側及び前記他方の端面側のいずれか一方を含む領域を前記被加圧部に含む請求項1〜4のいずれか一項に記載のアイソスタティック破壊強度試験機。 - 前記加圧弾性体は、
水及び空気のいずれか一方を用いて弾性変形させる請求項1〜5のいずれか一項に記載のアイソスタティック破壊強度試験機。 - 一方の端面から他方の端面に延びる複数のセルを区画形成する格子状の隔壁と外周壁とを有する柱状のセラミックハニカム構造体の一部を、両端の少なくとも一部が開放された筒状の加圧容器に収容するセラミックハニカム構造体収容工程と、
前記セラミックハニカム構造体の外周壁の軸方向の長さの1/2以下の長さであって、前記セラミックハニカム構造体の前記一方の端面または前記他方の端面及び前記外周壁の境界を含む被加圧部を全周にわたって取り囲むように前記加圧容器の内部に配設された筒状の加圧弾性体を前記境界と前記加圧弾性体の下端の位置とを一致させた状態で弾性変形させ、前記加圧容器に収容された前記セラミックハニカム構造体の前記被加圧部に、前記外周壁の全周にわたって均一の圧力を耐圧試験強度まで加える部分加圧工程と、
前記外周壁に加わる前記加圧弾性体による均一の前記圧力の値を計測する圧力計測工程と
を具備するアイソスタティック破壊強度試験方法。 - 加圧時における前記圧力の基準値以上の圧力降下を検出し、前記圧力降下を前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じたものと判定する圧力破壊判定工程と
を更に具備する請求項7に記載のアイソスタティック破壊強度試験方法。 - 前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じた場合に、前記セラミックハニカム構造体から落下する前記隔壁及び前記外周壁の少なくとも一方の破片を撮影する撮影工程と、
前記撮影工程によって撮影された撮影画像から前記破片が検出されると、前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じたものと判定する破壊画像判定工程と
を更に具備する請求項7または8に記載のアイソスタティック破壊強度試験方法。 - 前記加圧容器は、
前記セラミックハニカム構造体を下方から支持する容器底部を備え、
前記部分加圧工程によって前記耐圧試験強度まで加圧された前記セラミックハニカム構造体が前記加圧容器から搬送された後の前記加圧容器の前記容器底部を上方から撮影する撮影工程と、
前記撮影工程によって撮影された撮影画像から前記セラミックハニカム構造体の前記隔壁及び前記外周壁の少なくとも一方の破片が検出されると、前記セラミックハニカム構造体に破壊が生じていたものと判定する破壊画像判定工程と
を更に具備する請求項7または8に記載のアイソスタティック破壊強度試験方法。 - 前記セラミックハニカム構造体の前記一方の端面及び前記他方の端面の上下位置を反転させるセラミックハニカム構造体反転工程を更に具備し、
前記セラミックハニカム構造体の前記一方の端面側及び前記他方の端面側の前記圧力の値をそれぞれ計測する請求項7〜10のいずれか一項に記載のアイソスタティック破壊強度試験方法。 - 設定された前記耐圧試験強度によって破壊されなかった前記セラミックハニカム構造体を水没アイソスタティック破壊強度試験機に導入し、全体が水没した前記セラミックハニカム構造体に対して水圧を加え、前記セラミックハニカム構造体を破壊する水没破壊工程と、
前記セラミックハニカム構造体が破壊した時点の水没破壊強度の値を計測する水没破壊強度計測工程と、
計測された前記水没破壊強度の値及び前記部分加圧工程で加圧された前記耐圧試験強度の値の相関関係に基づいて、前記部分加圧工程における目標試験強度を算出する目標試験強度算出工程と
を更に具備する請求項7〜11のいずれか一項に記載のアイソスタティック破壊強度試験方法。
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