ねじり試験とは？
ねじり試験は、試験片をねじったり回転させたりすることによって生じる変形を調べるために用いられる機械的試験方法です。
ねじりとは簡単に言えば、ねじる動作を指します。さまざまな業界で使用される多くの日常的な材料、コンポーネント、コンポーネント アセンブリ、およびエンド ユーザー製品は、この動きの方向性をサポートすることを主な目的として設計されています。製品には、ネジ、スプリング、シリンジ コンポーネント、ワイヤー、チューブなどがあります。
材料試験の世界では、ねじり試験機を使用してこのねじり運動をシミュレートし、メーカーが以下のような材料特性を判断できるようにします：
- 最大トルク
試験片が破損する前に加えることができる最大トルク（ねじり力）の値。例えば、ねじまたはボルトの最大トルクが検出されると、安全係数を計算して、その製品のトルク強度仕様に組み込むことができます。 - ねじり強度
試験片の極限強度、およびねじり荷重を受けた試験片が破壊する前に耐えることができる最大ねじり応力。 - ねじりせん断応力
ねじり運動によって試験片の横断面に作用するせん断応力。ねじり荷重は、試験片の断面全体に不均一な応力分布を作成し、これは、中央のゼロから試験片の端の最大ねじりせん断応力までの範囲です。 - せん断弾性率
せん断応力とせん断ひずみの比として定義される弾性せん断剛性。同じ製品を比較した場合、材料の弾性率が高いほど剛性が高くなります。構造の剛性が高いほど、変形を引き起こすために必要な力が大きくなります。 - 試験片の破壊角度
破壊角度は、ねじりモーメントを受けたときの材料の延性の尺度となります。例えば、ASTM F543-13では、より大きな破断角度の医療用骨ねじは、最大ねじれ強度に達しつつあることを外科的な観点からに早期に警告を発することができます。
ねじり試験のアプリケーションに応じて、ねじり試験機は、材料試験片を破断するまで、または定義されたトルクと期間に基づいて実行するように設定できます。また、メディカル用ペンインジェクターやスクリューキャップなどの完成品アセンブリで試験を行い、デバイスの適切な機能を判定することもできます。
ツビックローエルのねじり試験機
当社のねじり試験機とねじりドライブは、幅広いねじり試験に対応しており、お客様固有のアプリケーションに対応しています。
- TorsionLine
のねじり試験機は、水平ねじり軸、メンテナンスフリーのACサーボドライブを備え、 単軸ねじり試験の場合、トルク範囲は20Nm～500Nmまたは1,000Nm～2,000Nmです。 - zwickiLine
軸方向試験および軸方向ねじり試験（引張または圧縮とねじりの組み合わせ）において、最大5kNの試験荷重に対応する2Nmまたは20Nmのねじり駆動装置を装備しています。 - AllroundLine
卓上型または床置き型試験機。最大250kNの試験荷重に対応し、軸方向試験および軸方向ねじり試験（引張または圧縮とねじりの組み合わせ）を行うための、200Nmまたは2,000Nmのねじり駆動装置を装備。 - Torsion drives
既存のzwickiLineまたはAllroundLine材料試験機に簡単に後付けできる、トルク範囲2Nm～2,000Nmのモジュール式ねじり駆動装置。
testXpert III 試験ソフトウェア
軸試験およびねじり試験用のツビックローエルねじり試験機は、当社の試験ツールおよびアクセサリ、testXpert試験ソフトウェア、およびtestControl制御装置とシームレスに組合せを行なうことが出来ます。
testXpert IIIは規格に準拠したマスター試験プログラムが特徴、複数の試験軸用に事前構成されており、単純な機能ブロックを使用して自由にプログラム可能な試験シーケンス用のグラフィカル シーケンス エディターが含まれています。
ねじり試験機はどのように機能するのか?
材料試験機には、回転運動のトルクと速度を操作および制御するねじりドライブが装備されており、試験ニーズに応じて、これらのねじり試験機を使用して、単軸および多軸負荷試験 (引張または圧縮と組み合わせて) を実行できます。
試験を実行するには、試験片をねじり試験機のグリップに配置し、試験片の一端を長軸に沿って指定の回転数、指定の時間、または用途や目的に応じて破断するまでねじります。
試験片に加えられるトルクまたはねじり荷重は、試験片にねじれを誘発し、試験片の断面積全体に応力 (せん断応力) の分布を引き起こします。これは、試験片の断面全体に均一な応力を生成する引張や圧縮荷重とは異なります。
ねじり試験の一般的な規格
- ASTM A938-18 – ワイヤーのねじり試験の標準試験法
ワイヤーはある定義された速度でねじられ、破断するまでの合計ターン数が決定されます。ターン数が満足のいく結果の場合、試験片は合格と見なされます。 - ASTM F543 – 医療用の金属製骨スクリューの標準仕様と試験法
この規格は骨に埋め込まれた金属製の骨スクリューに適用されます。ねじり強度は、挿入または取り外し中にねじが破損しないことを確認するためにテストされます。測定される特性値には、ねじり降伏強度、最大トルク、および標準条件下での破断角度が含まれます。 - ISO 7800 – 金属材料 – ワイヤー – シンプルなねじり試験
直径や寸法が 0.1 mm～14 mmの金属ワイヤが、一方向に単純にねじられたときに塑性変形する能力を判断するために使用されます。試験は、試験片が破断するまで、または指定された回転数に達するまで実行されます。 - ISO 7206-8 – 外科用インプラント – 部分および全股関節プロテーゼ – パート 8: ねじりを加えたステム付き大腿骨コンポーネントの耐久性性能ステム付き大腿骨コンポーネント
は、使用可能な状態でテストされ、規格で指定されたサイクル数とテスト荷重の間に破損してはならない。
テクニカルオーバービュー
| TorsionLine 20/200/500 | TorsionLine 1000/2000 | zwickiLine | AllroundLine | AllroundLine | |
|---|---|---|---|---|---|
 |  |  |  |  | |
| モデル | フロアスタンディングマシーン | フロアスタンディングマシーン | テーブル-トップマシーン | テーブル-トップマシーン | フロアスタンディングマシーン |
| 試験タイプ | ねじり試験 | ねじり試験 | 引張-圧縮-ねじり | 引張-圧縮-ねじり | 引張-圧縮-ねじり |
| 試験軸 | 水平 | 水平 | 垂直 | 垂直 | 垂直 |
| Max軸力 | - | - | 2.5 kN 5 kN | 50 kN | 250 kN |
| ねじりドライブ | 20 Nm 200 Nm 500 Nm | 1,000 Nm 2,000 Nm | 2 Nm 20 Nm | 2 Nm 20 Nm 100 Nm 200 Nm | 200 Nm 2000 Nm |
| ねじりドライブはレトロフィットによる後付け可能 | - | - | ✓ | ✓ | ✓ |
| 典型的なアプリケーション |
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| アイテムNo. | 1020233 | 1023835 | ||
| 許容軸力 | 2.5 | 5 | kN | |
| ドライブ | ||||
| 回転速度 | 0.01 ...801 0.01 ...202 | 0.01 ...20 | 0.01 ...801 0.01 ...202 | rpm |
| ピッチサークル接続フランジØ | 40/753 | 40/753 | mm | |
| 電源供給 | 230 V AC, 50/60 Hz, 1Ph/PE/N | 230 V AC, 50/60 Hz, 1Ph/PE/N | ||
| インプット電源仕様 | ||||
| 電源供給 | 230 | |||
- 最大速度安全デバイス装着のみ
- 安全デバイスが無い場合は速度は低下します
- 納品範囲には、取り付けスタッド径20mmの追加アダプターフランジが含まれます。
| アイテムナンバー | 1027734 | 1027737 | 3005980 | |||||
| 許容軸力 | 2.5 | 5 | 5 | 50 | 50 | kN | ||
| ドライブ | ||||||||
| 回転速度 | 0.01 ...801 0.01 ...202 | 0.01 ...20 | 0.01 ...801 0.01 ...202 | 0.002 ...20 | 0.002 ...601 0.002 ...202 | 0.002 ...20 | 0.005 ...501 0.005 ...202 | rpm |
| ピッチサークル接続フランジØ | 40/753 | 40/753 | 75 | 75/115 | 75/115 | mm | ||
| 電源供給 | 230 V AC, 50/60 Hz, 1Ph/PE/N | 230 V AC, 50/60 Hz, 1Ph/PE/N | 230 V AC, 50/60 Hz, 1Ph/PE/N | 230 V AC, 50/60 Hz, 1Ph/PE/N | 400 V AC, 50/60 Hz, 3Ph/PE/N | |||
| インプット電源仕様 | ||||||||
| 電源供給 | 230 | 230 | 400 | |||||
| 消費電力 | 2.3 | 2.3 | 5 | |||||
- 最大速度安全デバイス装着のみ
- 安全デバイスが無い場合は速度は低下します
- 納品範囲には、取り付けスタッド径20mmの追加アダプターフランジが含まれます。
| アイテムNo. | 1024998 | 1025005 | ||
| 許容軸力 | 250 | 250 | kN | |
| ドライブ | ||||
| 回転速度 | 0.001 ...10 | 0.001 ...10 | 0.002 ...10 | rpm |
| ピッチサークル接続フランジØ | 115/2201 | 115/2202 | mm | |
| 電源供給 | 230 V AC, 50/60 Hz, 1Ph/PE/N | 400 V AC, 50/60 Hz, 3Ph/PE/N | V | |
| 消費電力 | 2.2 | kVA | ||
- ロックピン接続付き追加アダプターフランジは納品範囲に含まれています。
- 納品範囲には、ロックピン接続付きの追加アダプターフランジが含まれます。
| タイプ | TL 020 | TL 200 | TL 500 | |
| アイテムナンバー | 1026875 | 1026878 | 1026879 | |
| ロードフレーム | ||||
| トルク (左/右) | 20 | 200 | 500 | Nm |
| 全高さ、安全デバイス付き | 1775 | 1775 | 1775 | mm |
| 全幅、安全カバー込み | 1475 | 1475 | 1475 | mm |
| トータル奥行き | 650 | 650 | 650 | mm |
| 試験軸の高さ | 調整可 | 調整可 | 調整可 | |
| 安全装置 | 電気インターロック | 電気インターロック | 電気インターロック | |
| トルクトランスデューサーアンチ-回転デバイス | 手動操作、電気的にモニター | 手動操作、電気的にモニター | 手動操作、電気的にモニター | |
| 幅、制御装置、安全カバー、トルクトランスデューサー付き | 185 | 188 | 188 | kg |
| チャック歯付きのグリップ間距離、max. | 510 | 510 | 510 | mm |
| ユニバーサルフランジ付き（試験片グリップ無し）のグリップ間距離、max. | 680 | 680 | 680 | mm |
| 試験片/試験片ホルダーの直径, max. | 200 | 200 | 200 | mm |
| 装置塗装色 | RAL 7011 and RAL 7038 | RAL 7011 and RAL 7038 | RAL 7011 and RAL 7038 | |
| 常温 | +10 ～+35 | +10 ～+35 | +10 ～+35 | °C |
| 湿度環境 | 20 to 90 | 20 to 90 | 20 to 90 | % |
| ノイズレベル | 70 | 70 | 70 | dB(A) |
| ねじり剛性 | > 1000 | > 1000 | > 1000 | Nm/° |
| キャリッジの移動中の軸方向の摩擦力（ねじり荷重無し）、約 | 4 | 4 | 4 | N |
| ドライブ | ||||
| 回転速度 | ||||
| 回転で | 0.0005 ～180 | 0.0005 ～90 | 0.0005 ～50 | r.p.m |
| 角度で | 0.072 ～64800 | 0.036 ～32400 | 0.036 ～18000 | °/min |
| ドライブ角度分解能 | 3.29 | 1.89 | 0.92 | 秒角/桁 |
| ポジション位置決め精度 | ||||
| 1000 °/minで | ≤20 | ≤10 | ≤10 | 秒角 |
| ゼロトルク通過時のプレイ | <1 | <1 | <1 | 分角 |
| 電源仕様データ | ||||
| 電源供給 | 230 | 400 | 400 | V, 1 Ph/N/PE |
| 消費電力 | 2.2 | 5 | 5 | kVA |
| 周波数 | 50/60 | 50/60 | 50/60 | Hz |
| タイプ | TL 1000 | TL 2000 | |
| アイテムナンバー | 1026880 | 1026881 | |
| ロードフレーム | |||
| トルク (左/右) | 1000 | 2000 | Nm |
| 寸法 | |||
| 高さ、安全デバイス付き | 1430 | mm | |
| マシーンベース幅 | 2350 | mm | |
| 安全カバー付き幅 | 2358 | mm | |
| 奥行き | 860 | mm | |
| 試験軸高さ、フロアから | 935 | mm | |
| 試験軸高さ、フロアから | 958 | ||
| 安全装置 | 電気インターロック | 電気インターロック | |
| 幅、制御装置、安全カバー、トルクトランスデューサー付き | 1500 | 1400 | kg |
| フェースプレート付き、試験片ホルダー無しのグリップ間距離、max. | 1000 | 1000 | mm |
| 試験片/試験片ホルダーの直径, max. | 600 | 600 | mm |
| 装置塗装色 | RAL 7011 および RAL 7038 | RAL 7011 and RAL 7038 | |
| 常温 | +10 to +35 | +10 ～+35 | °C |
| 湿度環境 | 20 to 90 | 20 to 90 | % |
| ノイズレベル | 62 | 62 | dB(A) |
| ねじり剛性 L = 1000 mm (トルクトランスデューサー無し)、約 | > 11,500 | Nm/° | |
| 全高さ、安全デバイス付き | 1650 | ||
| 全幅、安全カバー込み | 2580 | ||
| トータル奥行き | 843 | ||
| ねじり剛性 | > 11,500 | ||
| 試験片ホルダー | |||
| フェースプレートを介したロードフレーム（ギア、トルクトランスデューサー）への接続： | |||
| 試験片マウントフランジの直径 | 400 | mm | |
| 試験片マウントフランジの直径、ドライブシステム | 400 | ||
| ドライブ | |||
| 回転速度 | |||
| 回転で | 0.0005 to 20 | 0.0005 ～10 | r.p.m |
| 角度で | 0.18 to 7200 | 0.18 ～3600 | °/min |
| ドライブ角度分解能 | 0.5 | 0.2397 | 回転 秒/分 |
| ポジション位置決め精度 | |||
| 1,000 °/minで | ≤5 | 回転 秒 | |
| 1000 °/minで | ≤5 | ||
| ゼロトルク通過時のプレイ | <5 | <5 | 回転 分 |
| 接続荷重: | |||
| 電源接続 | 400 | V, 3 Ph/N/PE | |
| 消費電力 | 5 | kVA | |
| 周波数 | 50/60 | Hz | |
| 電源仕様データ | |||
| 消費電力 | 5 | ||
| 周波数 | 50/60 | ||
| 電源供給 | 400 | ||
ねじり試験機に関するよくある質問
ねじり試験は、試験片をねじる機械的試験方法です。
ねじり試験は、ねじり運動をシミュレートするために用いられ、材料メーカーが重要な特性値を決定するのに役立ちます。これらには、最大トルク (ねじり力)、ねじり強度 (ねじり荷重下での破断抵抗)、ねじりせん断応力、弾性せん断剛性 (せん断における弾性率)、および試験片の破断角度 (延性) が含まれます。
ねじり試験機は、材料、コンポーネント、またはエンドユーザー製品のねじり運動をシミュレートするために使用されます。材料試験機のトーションドライブが作動し、回転運動のトルクと速度を制御します。試験を実行するには、試験片をねじり試験機のグリップに置きます。用途と試験の目的に応じて、試験片の一端を長軸の周りに指定の回転数、指定の時間、または破断するまでねじります。
材料試験の世界では、ねじり試験機を使用してねじり運動をシミュレートし、メーカーが日常の材料、コンポーネント、およびエンドユーザー製品の重要な特性を判断できるようにします。ねじり試験は、さまざまな用途で実施されており、医療および製薬業界におけるボーンスクリュー、ルアーロック接続、ペンインジェクター、およびスクリューキャップの試験から、カムシャフトのねじり荷重や、コネクタ、ねじ、ワイヤなどの金属材料のねじり試験にまで及びます。