ゴム試料は600 Nで25%の圧縮率に達します。別の方法では同じたわみに達するのに1.4 kNが必要です。
どちらのゴムが良いですか?
高い数値だけはその質問に答えません。
シールの場合、結合面に適合するために比較的柔軟な化合物が必要になることがあります。ゴム製の支持体や振動制御部品は、荷重下での動きを制限するために、より強い応答力が必要になる場合があります。重要なのは、その材料が用途に適した圧縮挙動を発揮しているかどうかです。
これがASTM D575が調査するために設計された問題です。
ASTM D575-91(2024)、圧縮におけるゴム特性の標準試験方法は、ゴム化合物の圧縮-たわみ特性を決定するための2つの手順を提供しています。圧縮を単なる「破壊前の最大力」とみなすのではなく、力と変形の関係を検証します。
しかしテストエンジニアにとって、標準数値を知ることは始まりに過ぎません。試料の形状、プラテンの整列、試験速度、力の範囲、さらには変位の測定方法さえも結果に影響を与えます。
このガイドでは、これらの詳細と、ゴム圧縮試験用のユニバーサル試験機の設定にどのように影響するかを考察します。
ASTM D575が実際に教えてくれること
ASTM D575は主に圧縮時におけるゴム材料の剛性を比較する試験です。
その基本的な工学的関係は単純です:
Force ↔ Deflection
この関係を利用する一つの方法は、試料を一定量圧縮し、必要な力を測定することです。もう一つは、定められた力を加えて試料がどれだけ偏向するかを測定する方法です。
これによりASTM D575は、シーリング材、エラストマーパッド、マウント、荷重による変形が重要な他の圧縮用途を目的としたゴム化合物の比較において有用です。
標準が教えてくれないことを理解することが重要です 。
力の値が大きいことが必ずしもより良い結果とは限らず、ASTM D575は単に試料が壊滅的な故障に
耐えられる圧縮の量を測る試験ではありません。これは制御条件下での材料の圧縮応答を特徴づける方法です。
この標準は、通常硬質ゴムやスポンジゴムと分類される材料以外のゴム化合物を対象としています。完成ガスケット、成形部品、フォーム、またはセルラーゴム製品を評価する場合は、まずASTM D575が適切な方法か、製品固有の仕様が適用されるかを確認してください。
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ASTM D575 方法Aと方法B
ASTM D575には2つの手順が含まれています。彼らは同じ一般的な物質の挙動を異なる方向から調査します。
違いを理解する最も簡単な方法は、次のように尋ねることです:
テスト中に何が制御されますか?
方法A:たわみを設定し、力を測定する
方法Aでは、あらかじめ決められたたわみを円筒形ゴム試料に加え、対応する力を記録します。
要件が定義された圧縮での応答を求めていると仮定します。試験機は圧縮プラテンをその変形に達するまで動かし、その変形に必要な力が重要な測定となります。
実用的な質問は以下の通りです:
このゴムは指定されたたわみに達するのにどれくらいの力を必要としますか?
2つの試料が同等の幾何学的で同じ条件下で試験された場合、そのたわみでより大きな力を必要とする試料の方が圧縮応答がより剛烈になります。
方法B:定められた力を加え、たわみを測定
するメソッドBは論理を逆にします。
あらかじめ決められた小力と大力が加えられ、その結果として得られる偏向が測定されます。
実用的な質問は次のようになります:
このゴムは指定された圧縮荷重の下でどの程度変形しますか?
この区別はテストシステムの構成時に重要です。方法Bは、単にクロスヘッドを打って力の値が画面に一瞬だけ現れるだけではありません。たわみを決定する間、手順に従って力を制御しなければなりません。
ゴムのような粘弾性材料の場合、力を維持することは試験の重要な部分です。試料は負荷が保持されている間も反応を続けられます。
必要な力に達する機械は 、力制御ラバー試験に自動的に適切に構成されていません。操作の安定性も重要です。
| テストパラメータ | 方法 | A方法 B |
|---|---|---|
| 制御変数 | 偏向 | あらかじめ定められた力 |
| 測定反応 | 力 | 偏向 |
| 工学的な質問 | この変形にはどれくらいの力が必要なのでしょうか? | この荷重の下でどれくらい変形が起こるのでしょうか? |
| 機械の考察 | 変位と力の測定 | 力の制御、保持安定性、たわみの測定 |
該当仕様で求められるメソッドを使用してください。単にプログラミングが簡単なからといって、メソッドAやメソッドBを選ぶのはやめてください。
ゴム圧縮力-たわみ曲線の読み
方単一の力の値でも有用ですが、完全な曲線の方がより良い物語を語ります。
プロットの垂直軸に圧縮力、水平軸にたわみ(またはパーセンテージ圧縮)を割り当てます。
次に、同等の2つの標本を想像してください。
25%圧縮時:
Rubber A = 600 N
Rubber B = 1,400 N
Rubber Bはその点でより硬い圧縮応答を示します。
この結論は、比較が本当に同等である場合にのみ有効です。試料の形状、条件付け、試験速度、その他関連条件は同等でなければなりません。
曲線の形状も注目に値します。
圧縮試験の初期段階で、システムは接触を確立し、試料をプラテンの間に配置します。安定した接触後、曲線は試料の主な圧縮応答を反映します。変形が大きくなると、力ははるかに速く上昇することがあります。
これが圧縮曲線を、クロスヘッドの動きのすべてが同一の材料挙動を表すものとして扱うべきではない理由の一つです。
ゴムは単に短くなるわけではありません
2つのプラテンの間にゴムシリンダーを置き、押し下げます。その高さは下がりますが、同時に外側に動き出そうとします。
試料は横方向に膨らみます。
つまり、測定される圧縮応答はゴム化合物だけでなく、試料の形状や表面の制約の仕
方にも影響されます。細く幅の広い試料は、必ずしも同じ化合物で作られた背が高く細い試料のように振る舞うわけではありません。
このため、「1.2 kN」のような圧縮力を独立した材料特性として扱うのは危険です。
直径や厚さを変えると、同じ公称圧縮率に達するために必要な力を変えることができます。
エラストマー工学では、この挙動はしばしば形状や形状ファクターの観点から議論されます。広義には、荷重面積とゴムが膨らみやすい面積との関係を指します。
用語よりも実践的な教訓の方が重要です:
同じゴム化合物+異なる試料形状でも異なる圧縮応答が生じることがあります。
これは実用的な影響を二つあります。
まず、材料や生産バッチを比較する際に試料ジオメトリは一貫していなければなりません。
次に、圧縮プラテンのサイズは試験開始前の試料寸法だけでなく、荷重時の状況に合わせてサイズ調整されるべきです。
元の標本をかろうじて覆うプラテンは、ゴムが膨らみ始めると不適切な選択になることがあります。
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圧縮は実際にどこから始まるのでしょうか?
これは非常に柔らかいゴムを試すまでは単純な質問のように思えます。
試料の高さはいつ基準の高さになるのでしょうか?
上部のプラテンが標本に触れているように見える時ですか?ロードセルが最初に力を検知したときですか?それとも、定められた座席条件が決まった後ですか?
ゼロ点がフルコンタクト前に設定されている場合、見かけの試料高が大きすぎることがあります。過剰な予備負荷が最初に加わると、試験開始前に軟らかい試料がすでに圧縮されている可能性があります。
このエラーは初期の高さに基づくすべてのパーセンテージ偏向計算に続きます。
元の高さが12 mmの試料を考えます。
名目上の25%圧縮は次の
通りです:12 mm × 25% = 3 mm
参照高さが誤って設定されている場合、コマンドされた3 mmの移動は実際の試料高さの意図した割合を表しなくなります。
したがって、正しい接触、配置、参照手順は任意のオペレーターの好みではなく、該当するテスト方法から得られるべきです。
ルーチンQCにおいては、演算子と試料間の整合性も同様に重要です。
なぜテスト速度が結果を変えるのか
Rubberは粘弾性です。
その応答 は変形の程度だけでなく、変形の速さにも依存します。
同じ試料を急速に圧縮すると、ポリマー構造の反応時間が短くなります。よりゆっくり圧縮すると、負荷中にリラックスが起こります。
測定された力はテストレートによって変化します。
これは研究所が化合物、供給者、または生産バッチを比較する際に重要です。試料の速度が異なる場合、力の差は必ずしも材料の違いとは限りません。
便利なルールはシンプルです:
試料の形状や試験条件も確認せずにゴム圧縮値を比較しないでください。
コンプライアンス作業に使用される試験率は、適用されるASTM D575手順および顧客または製品仕様に従うべきです。
ゴムの硬さと圧縮剛性は同じ性質ではありません
もう一つのよくある誤りは、ショア硬度値がASTM D575の結果を予測すると仮定することです。
直接は行いません。
ASTM D2240のような硬度計硬度試験は局所的なへこみ応答を測定します。ASTM D575は、試料全体の圧縮-たわみ挙動を調査します。
後者は試料の形状、荷重面積、横変形、定義された圧縮条件の影響を受けます。
硬度が似た2つのゴム化合物が自動的に同じ力偏向曲線を生じるとは期待できません。
この区別は、図面がある性質を指定する一方で、実際の部品設計が別の特性に依存している場合に特に重要になります。
シールは材料制御のために指定された硬度を必要とする場合がありますが、正しいシール荷重を確保するために別の圧縮挙動が必要です。
ASTM D575 と ASTM D395:圧縮応答は圧縮セットではない
これらのテストは異なる工学的問題に答えます。
ASTM D575からの質問:
ゴムは圧縮中の変形にどれくらい強く抵抗しますか?
Compression-set testingは:
定められた圧縮曝露と回復後にどれくらいの永久変形が残るのか?
sealを考えます。
その圧縮剛性はシールを取り付けた際に発生する力に影響を与えます。
その圧縮セットは、圧縮状態に保持された後の回復能力を説明するのに役立ちます。
どちらもパフォーマンスに影響しますが、どちらか一方の代わりにはなりません。
| 工学的な質問 | 財産 |
|---|---|
| 表面はどのようにしてへこみに耐えるのでしょうか? | ゴムの硬度 |
| 試料は圧縮にどれくらい強く抵抗しますか? | 圧縮-たわみ挙動 |
| 圧縮と回復後にどれくらいの永久変形が残るのでしょうか? | 圧縮セット |
これらはゴムの挙動に関連する側面であり、置き換え可能な測定値ではありません。
ASTM D575ラバー圧縮試験の実施方法
適合した実験手順は、必ず該当版のASTM D575および追加の製品や顧客要件に基づいて構築されるべきです。
機器の観点から見ると、作業は試験機に入る前から始まります。
まず、方法Aか方法Bのどちらが適用されるかを確認し、試料の形状を特定します。荷重セルや治具の選択前に、予想される力の範囲、必要な変形量、測定方法も知っているか、少なくとも推定しておくべきです。
必要に応じて試料を測定し、正しい初期参照条件を確立します。
次に、試料と予想荷重に適した圧縮プレートを設置します。試料は荷重軸に対して正しく位置し、圧縮中の横膨張に十分なプラテン面積を確保すべきです。
メソッドAの場合、機械は指定された偏向を適用し、力を記録します。
方法Bでは、指定された力の順序を適用し、必要な力制御条件下で偏向を決定します。
有用な出力は「最大力」だけではないことが多いです。要件に応じて、報告書には指定されたたわみでの力、指定された力でのたわみ、個々の試料の結果、平均値、そして完全な力-たわみ曲線が含まれることがあります。
比較に結果を使用する場合、試料の形状や試験条件は一貫性を保つ必要があります。
プラテン並列性:曲線を歪める小さな設定エラー
上部のプラテンがわずかな角度でゴムに近づいていると想像してください。
一方が先に接触します。
試料は反対側が完全に結合する前に局所的に変形し始めます。
機械は滑らかに見える力曲線を生成することがありますが、試料は意図された均一な軸方向圧縮を受けていません。
起こりうる結果としては、不均一な膨らみ、偏心負荷、試料間の重複性の低下などがあります。
試料が荷重軸から明らかに外れている場合にも同じ問題が発生します。
このため、ゴム圧縮セットアップは完全な機械的チェーンとして評価されるべきです。
Load Cell → Fixture → 上部プラテン → 下部プラテン→試料
単なる十分な力容量を持つテストマシンとしては通用しません。
より厳密な平行性が必要な場合は、適切な自己調整配置もフィクスチャ設計の一部として考慮できます。
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クロスヘッドの移動は必ずしも試料の偏向と同じではありません
この区別は変位精度が重要になるときに重要です。
テストマシンはクロスヘッドがどれだけ動いたかを知っています。しかし、それは必ずしもゴム試料がまったく同じ量で変形したという意味ではありません。
測定されたクロスヘッドの動きはテストシステムの他の部分のコンプライアンスも含まれます。
概念的:
Crosshead Movement = 試料変形 + システムコンプライアンス
純粋に例を挙げましょう。
マシンが次のように報告すると仮定します:
3.00 mmクロスヘッド移動
機械と治具システムは以下の役割を果たします:
荷重時の0.12 mm 変量
ゴム自体が正確に3.00 mm圧縮されたと自動的に仮定するのは誤りです。
これらの数値はあくまで一例です。実際のコンプライアンスは機械、治具、加えられた力によって異なります。
日常的なASTM D575作業では、必要な手順に従って使用すればクロスヘッド変位が適切です。より正確な試料たわみ測定が必要な場合、圧縮プラテンに近い場所での直接変位測定は機械のコンプライアンス影響を軽減できます。
これは、ターゲット変形が完全な試験システムの適合性に比べて小さい場合にますます重要になります。
一般的なASTM D575試験エラー6つ
いくつかの問題は明白です。他の方法では、十分に信頼できる数値を出しても、検査の質を下げることもあります。
1. 力の測定範囲の過大
化数百ニュートンでピークに達すると予想される試料が、フレームが受け入れられるからといって自動的に最大のロードセルと組み合わされるべきではありません。
実際のテストの力測定範囲を選択します。
2. 基準高さを間違えて始
まる接触検出の不十分さや過剰な着着力は、パーセンテージ圧縮の有効開始点を変えることがあります。
3. プラテンアライメントの無視
角度接触は試料の変形の始まり方を変え、再現性を低下させることがあります。
4. 異なる試料の幾何学を同等であるかのように比較
することゴムジオメトリは横方向変形と測定される圧縮応答に影響を与えます。
5. サンプル間の検査率の変更
ゴムは粘弾性であるため、速度差は材料の違いとして現れることがあります。
6. 十字頭変位が正確な試料変形と等しいと仮定した場合
高い負荷やより厳しい排気量公差では、システムのコンプライアンスが重要になることがあります。
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実際にどのくらいの容量のユニバーサルテストマシンが必要ですか?
"ASTM D575試験機"では機械の容量を決めるには十分な情報ではありません。
この標準はテスト手法を記述しています。あなたの特定の試料に300 N、3 kN、18 kNのいずれかが必要かどうかは示されません。
3つの仮定的な応用を考えてみましょう。
Application A — 予想ピークフォース:300 N
ある研究所で比較的柔らかく小さなゴム試料をテストしています。「大きいほど安全」という理由だけで非常に高容量の力測定システムを選ぶのは逆効果かもしれません。
Application B — 期待ピークフォース:3 kN
要件は比較的低い力の圧縮範囲内に収まっていますが、機械、ロードセル、プラテンはすべて適切な容量で完全な試験を支えなければなりません。
Application C — 期待ピークフォース:18 kN
5 kNフレームは、原理的にASTM D575スタイルの圧縮試験が可能であるため、この試験を行うことはできません。より大きな容量のシステムが必要です。
工学原理は以下の通りです:
容量は十分なヘッドルームが必要ですが、容量が多いからといって必ずしもより良い測定が必ずしも意味しません。
予想される力が不明な場合、試料材料、形状、必要な圧縮がASTM番号単独よりもはるかに良い出発点となります。
ゴム圧縮試験のためのロードセルの選択
機械容量とロードセル容量は関連していますが、同じ判定ではありません。
フレームが5 kNを扱えると仮定します。
これはすべての試料が同じ5kNの力の範囲で自動的にテストされるべきだという意味ではありません。
ロードセルを選ぶ際には、実際に発生する力に適した測定システムとなるよう、予想される作業力を考慮しなければなりません。
より良い選択列は次の通りです:
期待試料力 → ロードセル範囲 →フレーム容量
非常に柔らかいエラストマーとかなり硬い試料の両方を試験する必要がある場合、複数の力の範囲を検討する価値があるかもしれません。すべての試験を一つの大型構成に妥協するよりも
。圧縮プラテンは適切な直径以上のものが必要です
プラテン選択は通常、試料の寸法から始まりますが、そこで終わるべきではありません。
この治具は荷重試料、横方向膨らみ、予想される最大力、利用可能な試験スペース、必要なアライメントを収容する必要があります。
ゴムの場合、ロードされたジオメトリの方がアンロードされた写真よりも重要になることがあります。
試料の直径が29mmから始まる場合、29mmよりわずか大きいからといってプラテンを選ぶのは本質的外れです。
圧縮が強まると試料はかなり広がることがあります。
実際の変形のための実用余裕を残します。
ASTM D575試験にはRS-8010AかRS-8000のどちらが良いでしょうか?
期待される力の範囲が分かれば、機械選択ははるかに容易になります。
低力ゴム圧縮用途では、the ITM-LAB RS-8010Aは次のように設定可能です50Nから5kNです。
より強い力が必要な場合、RS-8000は10 kNから50 kNまでの構成をカバーします。
購入依頼書に「ASTM D575」と書かれているからといってどちらのモデルも選択すべきではありません。
| 選択因子 | RS-8010A | RS-8000 |
|---|---|---|
| 力の射程 | 50 N–5 kN | 10–50 kN |
| 低力のゴム試料 | 主な適用範囲 | たいていは不要です |
| より強い力の試料 | 構成による制限 | こちらの方が適している |
| 圧縮プラテン | 設定可能 | 設定可能 |
| 力偏向記録 | はい | はい |
| 最終構成 | 標本および検査に基づく | 標本および検査に基づく |
機械は単に許容されるピークを超える容量ではなく、動作するテスト範囲に適合するべきです。
作業例:ゴム圧縮試験の設定
ラバーガスケット化合物をテストする顧客を考えます。
試料はおおよそ次のようになります:
直径29mm×厚さ12.5mm
。ターゲットは以下の通りです:
25% 圧縮
推定ピーク力は次の通りです:
約800 N
これらの値は機器選択の例であり、ASTM D575の要件ではありません。
ターゲット試料変形は次の通りです:
12.5 mm × 25% = 3.125 mm
したがって、システムは定義された試験条件下で約3.1 mmの圧縮を制御・測定する必要があります。
推定力は1 kN未満です。これは自動的に50 kNシステムに移行するのではなく、低力のUTM構成を指している。
次にフィクスチャーが来ます。
プラテンは標本を快適に収容しつつ、横方の膨らみも許容すべきです。その容量は予想される試験力を超えなければならず、アライメントは繰り返し圧縮可能なものでなければなりません。
この例では、適切な範囲のロードセルと適切な圧縮プラテンを備えたRS-8010Aが論理的な出発点となります。
ただし、変数を1つ変えると答えが変わる可能性があります。
試料が大幅に大きくなったり、化合物がかなり剛性になったり、必要な圧縮が予想される力を選択したシステム範囲を超えた場合、機械の構成を再考する必要があります。
そのため、標本データは引用の前に記載されるべきです。
ASTM D575試験システムの構成に必要なこと
以下だけを要求するリクエストです:
>"ASTM D575試験装置の引用をお願いします。"
それでも重要な工学的な疑問の多くは解明されていません。
役立つ引用を得るために、以下の情報をできるだけ多く送ってください:
| 情報 | 送るもの |
|---|---|
| 素材 | EPDM / NBR / シリコーン / その他 |
| 試料幾何学 | 直径×厚さ、または図面 |
| ASTM D575方法 | 方法A / 方法B / 不明です |
| ターゲット圧縮 | %またはmm |
| 期待最大力 | N または kN(知っている場合) |
| テスト速度 | 指定された場合 |
| テスト体積 | 1日あたりのテスト数 |
| その他の要件 | 顧客仕様/内部方法 |
| サンプル情報 | 写真またはドローイング |
予想される力がわからない?
これは装備選択段階でよく見られます。
まず材料、試料寸法、ターゲット圧縮、試験要件を送信 してください。これらはロードセル、プラテン、機械の構成を定義するための実用的な基盤を提供します。
FAQ
ASTM D575は何に使われているのですか?
ASTM D575はゴム化合物の圧縮-たわみ特性の決定と比較に使用されます。特に圧縮剛性が材料用途に重要な場合に有用です。
ASTM D575の現在のバージョンは何ですか?
現在のASTM認定はASTM D575-91(2024)、圧縮におけるゴム特性の標準試験方法です。テスト前には必ず顧客、検査機関、契約が求めるエディションを確認してください。
ASTM D575の方法Aと方法Bの違いは何ですか?
メソッドAはあらかじめ決められた偏向を適用し、その結果生じた力を記録します。
メソッドBはあらかじめ決められたマイナスおよびメジャーフォースを適用し、たわみを測定します。また、力制御部分は安定性を持つ力を保持する重要な試験システム上の考慮事項となっています。
ASTM D575は圧縮強度試験ですか?
通常の意味での標本を壊滅的な圧縮破壊まで負荷する意味ではありません。
ASTM D575は主に圧縮-たわみ挙動および比較剛性に関するものです。
ゴムの硬さは圧縮剛性と同じですか?
No.硬度試験は局所的なへこみ反応を測定します。圧縮剛性は圧縮変形下での試料の応答を表し、試料の形状や試験条件にも影響されます。
ASTM D575はASTM D395圧縮セットと同じものですか?
No.ASTM D575は荷重時の圧縮-たわみ挙動を検証しています。ASTM D395は、ゴム試料が定められた条件下で圧縮され、回復を許した後の永久変形について扱っています。
ASTM D575でクロスヘッドディスプレイスメントを使えますか?
クロスヘッドの変位はASTM D575試験に適しています。より正確な試料たわみ測定が必要な用途では、プラテンに近い位置で直接変位測定を行うことで、機械や治具のコンプライアンスの影響を軽減できます。
ASTM D575にはどのロードセルを使うべきでしょうか?
機械の最大容量からだけ選ぶのではなく、試料の期待される作動力に基づいてロードセルを選択します。
期待される力が不明な場合は、ゴムの種類、試料の寸法、ターゲット圧縮から始めます。
5 kNのユニバーサル試験機でASTM D575を実施できますか?
はい、予想される力、治具要件、測定範囲が設定されたシステム内に適合している場合に限ります。
一部のASTM D575アプリケーションでは5 kNを大きく下回る電力が必要ですが、他の用途ではその容量を超える場合があります。
どのサイズの圧縮プラテンが必要ですか?
プラテンは元の直径や幅だけでなく、必要な圧縮期間中も試料を収容できるべきです。ゴムは圧縮時に横方向に膨らむことがあるため、プラテンサイズを選ぶ際には荷重の形状を考慮しなければなりません。
ゴム圧縮試験を試料の周りに設定してください
すべてのゴム化合物に合う単一の「ASTM D575マシン」は存在しません。
数百ニュートンの小型で柔軟な試料と、数十キロニュートンの大型で剛性のある試料は同じ試験基準に従うことがありますが、必要な力の範囲、プラテン、機械フレームは大きく異なります。
テストから始めます。
どの素材をテストしていますか?
試料の寸法はどのくらいですか?
どのくらい圧縮する必要がありますか?
メソッドAかメソッドBか?
もし知っている場合、どのような力が期待されますか?
そこから、ロードセル、圧縮プラテン、排気量測定、UTM容量を実際の要件に合わせて設定できます。
低圧用途において、ITM-LABは RS-8010A, 50 N–5 kN。
より強力な要求の場合、RS-8000、10–50 kNが追加の容量を提供します。
