スパークテスト
火花試験は、鉄鋼材料の一般的な分類を決定する方法です。通常、金属片（通常はスクラップ）を研削ホイールに当て、発生する火花を観察します。[ 1 ]これらの火花をチャートや既知の試験サンプルの火花と比較することで、分類を決定できます。火花試験は、火花が同じか異なるかを調べることで鉄鋼材料を分類する際にも使用できます。
スパークテストは、迅速、簡単、そして安価であることから採用されています。さらに、試験サンプルは特別な準備を必要としないため、多くの場合、スクラップ片が用いられます。スパークテストの主な欠点は、材料を正確に識別できないことです。確実な識別が必要な場合は、化学分析を行う必要があります。[ 2 ] スパーク比較法は、試験対象材料に少なくとも多少の損傷を与えます。
スパークテストは、工具室、機械工場、熱処理工場、鋳造工場で最もよく使用されます。[ 3 ]
プロセス
火花を発生させるためには通常ベンチグラインダーが使用されますが、これが不便な場合はポータブルグラインダーが使用されます。いずれの場合も、研削ホイールは適切な表面速度、少なくとも23 m/s（4500 表面フィート/分（sfpm））が必要ですが、38～58 m/s（7500～11,500 sfpm）の間でなければなりません。ホイールは粗く硬い必要があるため、酸化アルミニウムまたはカーボランダムがよく使用されます。試験領域は、観察者の目に直接明るい光が当たらない場所に設置する必要があります。さらに、火花がはっきりと観察できるように、研削ホイールとその周囲は暗くする必要があります。次に、試験サンプルを研削ホイールに軽く接触させて火花を発生させます。[ 1 ] [ 2 ]
重要な火花特性は、色、量、火花の性質、そして長さです。長さは研削砥石に加えられる圧力に依存するため、サンプル間の圧力が正確に一致していない場合は、比較対象として適切ではありません。また、金属の堆積物を除去するため、研削砥石は頻繁に研磨する必要があります。 [ 1 ] [ 2 ]
圧縮空気法
火花を発生させるもう1つのあまり一般的ではない方法は、サンプルを赤熱状態に加熱し、圧縮空気をサンプルに当てることです。圧縮空気はサンプルに十分な酸素を供給し、サンプルに点火して火花を発します。この方法は、グラインダーを使用するよりも正確です。同じサンプルに対して常に同じ長さの火花を発するためです。圧縮空気は本質的に毎回同じ「圧力」を加えます。そのため、火花の長さの観察は、比較のためのより信頼性の高い特性となります。[ 4 ]
自動スパークテスト
自動スパークテストは、オペレーターのスキルと経験への依存を排除し、信頼性を向上させるために開発されました。このシステムは、分光法、分光測定法、その他の手法を用いてスパークパターンを「観察」します。このシステムは、人間の目には区別できないスパークを発する2つの物質の違いを判別できることが分かっています。[ 2 ]
スパーク特性
- 錬鉄
- 錬鉄の火花は直線状に流れ出る。火花の尾は先端に向かって広がり、葉のように見える。[ 1 ] [ 5 ]
- 軟鋼
- 軟鋼の火花は錬鉄の火花に似ていますが、小さなフォーク状で、長さもより異なります。火花の色は白色です。[ 1 ] [ 5 ]
- 中炭素鋼
- この鋼は軟鋼よりもフォーク状が多く、火花の長さも様々で、砥石車の近くでは火花が多くなります。[ 5 ]
- 高炭素鋼
- 高炭素鋼は、砥石から始まる、ふさふさした火花パターン（フォーク状に枝分かれした形状）を呈します。火花は中炭素鋼ほど明るくありません。[ 5 ]
- マンガン鋼
- マンガン鋼の火花は中程度の長さで、2度枝分かれしてから終わります。[ 5 ]
- 高速度鋼
- ハイス鋼は先端からかすかな赤い火花を発します。[ 5 ]
- 300シリーズステンレス鋼
- これらの火花は炭素鋼の火花ほど密度が高くなく、分岐せず、オレンジ色から麦わら色です。[ 2 ]
- 310シリーズステンレス鋼
- これらの火花は300シリーズの火花よりもはるかに短く細い。色は赤からオレンジ色で、分岐しない。[ 2 ]
- 400シリーズステンレス鋼
- 400シリーズのスパークは300シリーズのスパークに似ていますが、わずかに長く、スパークの端がフォーク状になっています。[ 2 ]
- 鋳鉄
- 鋳鉄では、研削砥石から始まる非常に短い火花が発生します。[ 1 ]
- ニッケルおよびコバルトの高温合金
- これらの火花は細く非常に短く、暗赤色で、分岐しません。[ 2 ]
- 超硬合金
- 超硬合金の火花は3インチ以下で、暗赤色で、枝分かれしません。[ 6 ]
- チタン
- チタンは非鉄金属ですが、大量の火花を発します。これらの火花は非常に明るく、眩しいほどの白色を呈するため、鉄金属と容易に区別できます。 [ 7 ]
歴史
1909年[ 8 ] 、ブダペストの技術者マックス・ベルマンは、火花試験が鉄鋼材料の分類に確実に使用できることを初めて発見しました。彼は当初、炭素含有量と主要な合金元素に基づいて、異なる種類の鉄鋼材料を区別できると主張しました。さらに、炭素含有量の精度は0.01%に達すると主張しました。[ 3 ] [ 9 ]
ツォルン[ 10 ]は火花試験について網羅的に解説した。彼の著書『Spark Atlas of Steels』とグラッドウィンの『Spark Testing』は、この分野における最も包括的な2冊の文献である[ 11 ]。
1980年代後半の時点では、スパークテストの産業用途は以前ほど一般的ではなくなりました。[ 12 ] 21世紀初頭には、ポータブルX線蛍光装置が利用可能になり、実験室での実践ではスパークテストに取って代わりました。
参照
参考文献
- ^ a b c d e f Geary 1999、63ページ。
- ^ a b c d e f g hデイビス＆ASMインターナショナル1994、pp.126–127。
- ^ a bエンジニアリングマガジン 1910年、262–265ページ。
- ^サンダース 1908、4808–4810頁。
- ^ a b c d e f Lee 1996、22ページ。
- ^ Woodson, CW (1959年9月)、「スパークストリームによる金属の識別」、ポピュラーメカニクス、112 (3): 192– 193、ISSN 0032-4558。
- ^ 「チタンか、それとも普通のスチールか？」2011年2月21日閲覧。
- ^マックス・バーマンは、コペンハーゲンで開催された第5回国際材料試験協会（ IAMT）会議において、初めてスパーク試験法を報告したと、 The Engineering Magazineが報じています。会議がコペンハーゲンで開催されたことを踏まえると、開催年は以下のとおりです。
- 「コペンハーゲン建設材料試験会議」Nature、81（2082）：377– 378、1909-10-23、Bibcode：1909Natur..81..377.、doi：10.1038/081377a0。
- フランソワ、D. Pineau、André (2002)、「シャルピーから現在の衝撃試験まで」、エルゼビア、p. 7、ISBN 978-0-08-043970-9
- ^オバーグ＆ジョーンズ 1918、88～92ページ。
- ^ツォルン 1963 .
- ^ダルスキー 1996、57ページ。
- ^ドロズダら。 1987 年、p. 7-18。
参考文献
- デイビス、ジョセフ・R; ASMインターナショナル（1994年）、ステンレス鋼（第2版、図解版）、ASMインターナショナル、ISBN 978-0-87170-503-7。
- Dulski, Thomas R. (1996)「金属の化学分析マニュアル」 ASTM International、ISBN 978-0-80312-066-2。
- Gladwin、WM、スパークテスト、United Steel Co.、シェフィールド、英国。
- Drozda, Tom; Wick, Charles; Benedict, John T.; Veilleux, Raymond F.; Bakerjian, Ramon (1987)、『ツールおよび製造エンジニアハンドブック：品質管理と組立』第4巻、Society of Manufacturing Engineers、ISBN 0-87263-135-4。
- エンジニアリング・マガジン、第38巻、エンジニアリング・マガジン社、1910年。
- ギアリー、ドン（1999）、溶接、マグロウヒルプロフェッショナル、ISBN 978-0-07-134245-2。
- リー、レナード（1996年）、シャープニング完全ガイド、トーントンプレス、ISBN 978-1-56158-125-2。
- オーバーグ、エリック、ジョーンズ、フランクリン・デイ（1918年）、鉄と鋼（第1版）、インダストリアル・プレス。
- サンダース、ウィリアム・ローレンス（1908年）、Compressed Air Magazine、第13巻、Compressed Air Magazine Company。
- ツォルン、ゲルハルト（1963年）、スパーク鋼鉄アトラス：鋳鉄、銑鉄、フェロアロイおよび金属、ニューヨーク、マクミラン社。
外部リンク
