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R 1642-2 : 2002

(1) 

まえがき

この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日

本工業規格である。

この規格の一部が,技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は出願公開後の

実用新案登録出願に抵触する可能性があることに注意を喚起する。主務大臣及び日本工業標準調査会は,

このような技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権,又は,出願公開後の実用新案

登録出願にかかわる確認について,責任はもたない。

JIS R 1642

の規格群には,次に示す部編成がある。

JIS

R

1642-1

  第 1 部:自由減衰ねじり振子法

JIS

R

1642-2

  第 2 部:曲げ共振法


日本工業規格

JIS

 R

1642-2

: 2002

ファインセラミックスの高温内部摩擦試験方法−

第 2 部:曲げ共振法

The testing method for internal friction of fine ceramics at elevated temperatures

Part 2 : Flexural resonance method

1.

適用範囲  この規格は,ファインセラミックスの内部摩擦試験方法のうち,板状の試験片を曲げモー

ドの基本振動で共振させた際の,

共振ピークの形状又は自由減衰によって室温から 1 500℃までの高温にお

ける内部摩擦を測定する方法について規定する。

この規格では,材料に外部から振動を与えたときの,1 周期中のエネルギー損失の比を求める方法を規

定し,その値を内部摩擦  (Q

1

)

と表す。

2.

引用規格  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す

る。これらの引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS B 0601

  製品の幾何特性仕様 (GPS) −表面性状:輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメ

ータ

JIS B 0621

  幾何偏差の定義及び表示

JIS C 1602

  熱電対

JIS R 1600

  ファインセラミックス関連用語

JIS Z 8401

  数値の丸め方

3.

定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS R 1600 によるほか,次による。

a)

共振ピークの半値幅  (

f

  振動数の変化に対する検出器出力の変化における,最大検出出力の半分

の出力を発生する振動数 2 点の差(

図 参照)。

図 1  振動数と検出器出力の関係の例

b)

内部摩擦  固体に機械的振動を与えたとき,振動が次第に減衰する現象又はその大きさを表す量。減


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R 1642-2 : 2002

衰した振動のエネルギーは,固体内で熱に変わって消散する。

4.

装置及び器具

4.1

装置  試験装置は,駆動回路,検出回路から構成される。図 に装置及び器具の基本構成例を示す。

図 2  曲げ共振法の装置基本構成図の例

a)

駆動回路  駆動回路は,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 100∼20 000Hz の範囲で可変でき,

周波数分解能が 0.01Hz 以内のものを用いる。

駆動器は,電気振動を機械振動に変換して,試験片に振動を与えるもの(例えば,スピーカなど)と

する。

b)

検出回路  検出回路は,検出器(例えば,ピックアップなど),増幅器及び記録器からなる。検出器は,

試験片の振動振幅,振動の速度又は振動の加速度に比例した電圧を発生するものとする。

4.2

器具

a)

試験片の支持具  支持具は,試験片の基本モードでの振動をできるだけ拘束しないものであること。

b)

高温炉  高温炉は,所定の温度に昇温・降温でき,その温度で試験片を均一温度に保てるものとする。

5.

試験片

a)

試験片  試験片は,長さ 40mm 以上,幅 5mm 以上,厚さ 1mm 以上の直方体とし,長さ/厚さの比は

20

以上とする。

b)

平行度  試験片の平行度は,JIS B 0621 に規定する平行度とし,長さ及び幅については 0.1%以下に,

厚さについては平行度 0.5%以下にする。

c)

表面粗さ  試験片の表面粗さは,JIS B 0601 に規定する 0.40

µmR

a

以下とする。

d)

試験片の加工  試験片の加工に際しては,表面に加工きず,加工変質層,残留応力などが発生するこ

とをできるだけ避けるような加工方法を行い,加工手順が測定値に影響を与えないようにする。


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R 1642-2 : 2002

6.

試験方法

6.1

試験片の支持方法  試験片は,自由な曲げ振動をできるだけ拘束しないように支持する。

6.2

温度の制御及び測定  温度制御は,一定の速度で連続的に行うか又は所定の温度に保持し,試験片

全体が均一な温度になるようにする。試験片の温度は,JIS C 1602 に規定する熱電対によって,試験片に

できるだけ近い位置で測定する。

6.3

試験雰囲気  高温測定における雰囲気は,大気中,窒素ガス中,真空中,減圧下又はその他の試験

片及び保持具に影響を及ぼさない雰囲気を用い,報告に記載する。

6.4

基本モードでの振動の確認  試験片には図 に示すように,曲げモードの基本振動を与える。振動

のモードは,振動の検出位置を変化させることによって検出器出力がどのように変化するかを計測するこ

とで確認できる。曲げモードの基本振動では,振動の節は

図 で振動の節と表示される位置となる(試験

片端面から全長の 22.4%の位置)

6.5

計測及び結果の算出  次の二つの方法のうち,いずれかの計測を行い,結果を算出する。

a)

共振ピークの半値幅を計測する方法

1)

試験片に,曲げモードの駆動力を加え,検出器の出力を計測する。発振器の振動数を変化させて,

検出結果を記録し振動数と検出器出力の関係を

図 の例のように作図する。ただし,発振器の振動

数を段階的に変化させる場合には,50 点以上の計測を行い,ピークの半値幅を決定する。

2)

内部摩擦は次の式によって算出し,JIS Z 8401 によって有効数字 2 けたに丸める(

図 参照)。

0

1

f

f

Δ

Q

=

ここに,  Q

1

内部摩擦

f

共振ピークの半値幅 (Hz)

f

0

共振ピークの振動周波数 (Hz)

b)

共振の自由減衰を計測する方法

1)

試験片に,曲げモードの駆動力を加え,検出器の出力を計測する。検出器の出力が最大となる周波

数で振動を続けたのち,駆動力を遮断し,振動の自由減衰を計測する。

図 に示すような自由減衰

振動曲線が得られるので,番目の振幅 A

n

及び 番目の振幅 A

m

を計測する。mの値として 100

から 5 000 程度を用いる。

図 3  自由減衰振動曲線の例


4

R 1642-2 : 2002

2)

内部摩擦は次の式によって算出し,JIS Z 8401 によって有効数字 2 けたに丸める。

(

)

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

m

n

A

A

n

n

m

Q

1

1

1

1

π

ここに,

π:  円周率

7.

報告  内部摩擦試験の結果として,次の各項目について報告する。

a)

試験方法(この規格に沿った場合,

“曲げ共振法”とし,

“半値幅を計測する方法”か“自由減衰を計

測する方法”のいずれを用いたか報告する。

b)

試験片の設置条件,支持具の種類と方法

c)

試験片の形状及び寸法

d)

測定温度

e)

試験雰囲気

f)

内部摩擦の値又は内部摩擦・温度曲線

g)

測定周波数


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R 1642-2 : 2002

原案作成委員会  構成表

氏名

所属

(委員長)

安  田  栄  一

東京工業大学

太  田  健  一

大阪大学

宇佐見  初  彦

名城大学

阪  口  修  司

名古屋工業技術研究所

福  原  幹  夫

東芝タンガロイ株式会社

鈴  木      孝

株式会社レスカ

小  林  禧  夫

埼玉大学

東  田      豊

財団法人ファインセラミックスセンター

中  山      明

京セラ株式会社

平  井  隆  己

日本ガイシ株式会社

大  林  和  重

日本特殊陶業株式会社

加賀田  博  司

松下電器産業株式会社

高  木      斉

株式会社村田製作所

西  田  俊  彦

京都工芸繊維大学

宮  原      薫

石川島播磨重工業株式会杜

石  川  敏  弘

宇部興産株式会社

大  石      学

株式会社東レリサーチセンター

野  尻  邦  夫

三菱重工業株式会社

石  川  隆  司

航空宇宙技術研究所

武  田  展  雄

東京大学

八  田  博  志

宇宙科学研究所

守  屋  勝  義

石川島播磨重工業株式会社

渋  谷  昌  樹

宇部興産株式会社

亀  田  常  治

株式会社東芝

梅  澤  正  信

日本カーボン株式会社

渋  谷  寿  一

東京工業大学

岩  田  宇  一

財団法人電力中央研究所

本  田      整

岡野バルブ製造株式会社

春  木  仁  朗

関西電力株式会社

山  本      力

日本ガイシ株式会社

岡  部  永  年

愛媛大学

黒  崎  晏  夫

電気通信大学

佐久間  俊  雄

財団法人電力中央研究所

小  川  光  恵

財団法人ファインセラミックスセンター

梶      正  己

京セラ株式会社

松  山  豊  和

東芝セラミックス株式会社

戸  井  朗  人

通商産業省生活産業局

八  田      勲

通商産業省工業技術院

橋  本      進

財団法人日本規格協会

菅  野  隆  志

ファインセラミックス国際標準化推進協議会

渡  辺  一  志

社団法人日本ファインセラミックス協会

(事務局)

高  橋      孝

社団法人日本ファインセラミックス協会

備考  ○印は小委員会委員を兼ねる。

(文責  原案作成小委員会)