ガラスのリング曲げ試験

ガラスのリング曲げ試験 (規格番号:ASTM C1499-01)

はじめに

近年,スマートフォンやタブレット等,ガラスを使った携帯製品が増えています。携帯して用いられる品物は,曲げや落下等の外力に耐える強度が必要とされるため,ガラスも十分な強度が必要となります。ガラスにおいて代表的な強度は2種類あり,それぞれ別の方法で測定されます。ひとつは3点(または4点)曲げ試験により求められるエッジ強度です。ガラスは切断の際に,切断面に微小な傷(マイクロクラック)ができてしまいます。3点(または4点)曲げ試験では,この傷からの破壊によって強度が決まります。つまり,エッジ強度は破断面の傷の状態を示す指標といえます。もうひとつはリング曲げ試験により求められる面強度です。この方法ではガラスの中央付近から破壊が始まるため,切断面の影響を受けません。つまり,面強度はガラス面自身の強さを示す指標といえます。
本稿ではASTM規格に沿ったリング曲げ試験を実施し,ガラスの面強度を求めた事例を紹介します。

測定・治具など

リング曲げ模式図

リング曲げ模式図

右図にこの規格で使用する治具の模式図を示します。この規格では測定や治具に関して詳細な規定がなされており,その一部を以下に示します。

  • Ring先端の半径は,試験片の厚さの0.5~1.5倍に設定
  • Load RingとSupport Ringの直径の比は0.2~0.5
  • 低弾性率(E<100GPa),高強度(σ>1GPa)のものほど,直径の比を0.2とすることを推奨
  • Load RingとSupport Ringの軸は,90°のVブロック等を用いてあわせる
  • ガラスの割れ方を観察する場合は,Load Ring側にテープを貼り測定

ガラスのリング曲げ試験の評価項目である面強度は,ソフトウェアの任意計算式機能に数式を登録しておくことにより,自動的に算出できます。

測定結果

ガラスのリング曲げ測定システム

試験機   :AGS-X
ロードセル :1 kN
試験治具  :リング曲げ用試験治具,飛散防止カバー
ソフトウェア :TRAPEZIUM LITE X

TRAPEZIUM LITE X

卓上形精密万能試験機AGS-X

特長

  • 高精度ロードセルを採用(高精度形は0.5級,標準形は1級)
    ロードセル定格の1/500~1/1の広い保証範囲。信頼性の高い試験評価をサポートします。
  • クロスヘッド速度範囲
    0.001~1000 mm/minの広範囲で試験可能です。
  • 高速サンプリング
    最高1 msecの高速サンプリング。
  • オペレーションソフトウェア TRAPEZIUMX LITE X
    効率を高めるシンプルなソフトウェアです。
  • ジョグコントローラ(オプション)
    クロスヘッド位置を手元で操作できます。ジョグダイヤルを用いることで微小な位置調整が可能です。
  • 応用試験装置
    ラインナップされている豊富な治具に取り替えることにより,様々な試験に対応可能です。
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