Tensile Testing of Steel Cords

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Tensile Testing of Steel Cords

Steel cord is formed by twisting multiple strands of steel wires together to form a cord structure. This is often used as a reinforcement material in conveyor belts and radial tires for passenger cars, buses, or heavy equipment vehicles. Compared to other traditional reinforcement materials like nylon, steel cords possess superior mechanical properties, such as higher tensile strength and modulus and better heat resistance. When used as a reinforcement material in radial tires, it offers high road stability, improved steering response, and longer tire service life. Since some of the key performance indicators of tires are dependent on the reinforcing steel cord, it is important for an engineer to understand the properties of the tire cord and how it functions in a tire.

There are many challenges to account for when testing stranded wire. As stranded wire is not a consistent diameter, generally a nominal diameter is used (as defined in the product standard).  As well as the irregularity of the surface, when a specimen is pulled in tension each strand will rotate. Therefore, if a clip-on extensometer is being used, it must be able to rotate. It is also necessary to have a long gauge length, so Instron offers a 600mm G.L. extensometer with 15 degrees of twist available. When stranded wire breaks, the energy released at failure is substantial, and the specimen ‘splays’ out. This may cause damage to extensometers, machine or even operators.

The challenges of testing to this standard are:

  • Specimen gripping
  • Strain measurement
  • Safety

Instron's Solution:

  • Instron provides side action tensile grips with wire strand inserts that ensure optimum grip face engagement and clamping surface area.
  • Instron’s E-series extensometers allow for a 600mm gauge length and specimen rotation, providing a robust strain-measurement solution.
  • Debris shields are available in many shapes and sizes, and can be interlocked to ensure operators are not in danger at any time throughout testing.

It is important to review the pertinent testing standards in order to fully understand the test setup, procedure, and results requirements.

Literature

6800 Series Premier Testing Systems Brochure

Instron 6800 Series Universal Testing Systems provide unparalleled accuracy and reliability. Built on a patent-pending Operator Protect system architecture with an all-new Smart-Close Air Kit and Collision Mitigation features, the 6800 Series makes materials testing simpler, smarter, and safer than ever before.

  • 製品
  • 02/10/2020
  • 4.15 MB

Bluehill Universal Brochure

Bluehill Universal is Instron’s advanced materials testing software, designed for intuitive touch interaction and streamlined workflows. It offers pre-loaded test methods, QuickTest for rapid setup, enhanced data exporting, and Instron Connect for direct service communication. Users of Bluehill 2 and Bluehill 3 can easily upgrade to the latest version for improved performance and usability.

  • 製品
  • 02/26/2017
  • 3.76 MB

Aramid Fiber Testing

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アラミド繊維試験

特殊材料を含めた多くの一次織物の物理的特性を評価する場合、引張試験は理想的な試験方法です。インストロンは、広範な種類の試験材料を扱うことができるようにさまざまな形式のグリップソリューションが装備された引張試験機を多数の商品レンジで提供しています。

これらの織物の試験を行う場合、インストロンではこの材料に対して適切なグリップソリューションを提供する2714-010 空気圧式コード&ヤーングリップを使用しました。多くの織物および複合繊維の試験と同様に、試験中に試験結果の精度を低下させる可能性のあるすべりが、確実に起こらないようにすることは極めて重要です。

アラミド繊維は、同一重量に対してスチールよりも5倍強く、他の市販の繊維と比較すると対重量比強度の高い材料です。アラミド繊維はガラス繊維と同程度の引張強度を示しますが、ガラス繊維より少なくとも2倍高い弾性率を実現することができます。

アラミド繊維の試験を行う場合には、インストロンでは、まさしくこの目的に合致するようとくに設計された広範な空気圧作動式グリップを提供しています。

インストロン5900シリーズもしくは3300シリーズの引張試験機とBluehill 3 ®ソフトウエアをお薦めします。

カタログ・資料

3400シリーズ 万能材料試験システムカタログ

Instron 3400シリーズ万能材料試験機は、引張、圧縮、曲げ、その他の材料特性評価に対応しています。

  • 製品
  • 06/27/2022
  • 1.48 MB

6800シリーズ プレミア試験システム カタログ

Instron 6800シリーズ万能材料試験機は、比類のない精度と信頼性を提供します。特許出願中のオペレータ保護システム設計に基づき、新製品のスマートクローズ・エアキットと衝突緩和機能を備えた6800シリーズをご使用いただくと、材料試験をかつてないほどシンプルに、スマートに、そして安全に行うことができます。

  • 製品
  • 02/10/2020
  • 11.97 MB

Pneumatic Tire Cord Grips (CP105953)

The Instron® pneumatic tire cord grips provide a convenient method for clamping tire cord and braided wire during testing.

  • 製品
  • 08/14/2013
  • 599.82 KB

Bluehill Universal カタログ

Bluehill Universalは、直感的なタッチ操作と合理化されたワークフローを実現するために設計された、インストロンの高度な材料試験ソフトウェアです。事前構築された試験メソッドテンプレート、迅速なセットアップを可能にするクイックテスト、強化されたデータ出力機能、およびサービスチームとのリモート交流が可能になるInstron Connectを提供します。旧式ソフトウェアBluehill 2およびBluehill 3のユーザーは、パフォーマンスとユーザビリティを向上させるために、最新バージョンへ簡単にアップグレードいただけます。

  • 製品
  • 02/26/2017
  • 2.39 MB

二軸ホイール疲労試験

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二軸ホイール疲労試験

ホイールはあらゆる車両における安全上重要な部品であり、使用期間を通じて過酷な荷重にさらされます。その信頼性は、実際の負荷条件に可能な限り近い試験を実験室条件下で実施することによってのみ確保できます。フラウンホーファー構造耐久性・システム信頼性研究所(LBF)のアイデアに基づき、二軸ホイール試験設備は1980年代初頭から検証を行ってきました。この試験手順は欧州の多くのホイールメーカーで標準となり、2003年にはSAEホイール規格J 2562としても導入されました。Euro-CycleやAK-Cycleなどの標準化された荷重プロファイルが開発され、300,000 kmの元の設計スペクトルの損傷度を、わずか10,000 kmの加速スペクトルへ変換することで、試験時間を最小限に短縮できました。現在では、荷重プロファイル生成の追加手法も利用可能です。「Hayes Lemmerz」法を用いることで、ひずみゲージ測定という長い迂回を必要とせず、ホイール力からZWARPの制御パラメータを直接決定できます。

課題

ZWARPの課題

ホイールは車両における安全上重要な部品であり、使用期間を通じて過酷な荷重にさらされます。その信頼性は、実際の負荷条件に可能な限り近い試験を実験室条件下で実施することによってのみ確保できます。

当社のソリューション

ZWARPの解決策

Instronが開発した二軸ホイール試験(ZWARP)には、迎角を制御して高い横方向力を発生させるために、迎角を高精度に調整できる追加の油圧アクチュエータが組み込まれています。また、コンパクトな設計、高い堅牢性、極めて高い再現性も特長です。

このいわゆる「Hayes Lemmerz」法を用いることで、ひずみゲージ測定という長い迂回を必要とせず、ホイール力からZWARPの制御パラメータを直接決定できます。

タイヤコード引張試験

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タイヤコード引張試験

課題

ホイールとタイヤ

タイヤコードは非常に強度が高く、試験片の把持が困難な場合があります。強度と耐久性を備えるよう設計されたこれらのコードは、タイヤに重要な補強と構造を与え、自動車の安全性に不可欠な要素です。把持の不適切さによる早期破断を誘発しないよう、最大限の注意を払って試験を実施する必要があります。

ソリューション

pneumatic-tire-cord-grips-1.jpg

Instronは、把持が難しいこれらの試験片向けに特別に設計された、さまざまな容量のコードグリップを取り揃えています。これらのグリップは滑らかな曲面の把持面を備え、試験片の広い範囲にわたって応力を均一に分散することで、ジョーブレークの可能性を大幅に低減します。

タイヤゴムの引張試験

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タイヤゴムの引張試験

タイヤ製造に使用されるエラストマー材料は極端な伸長を受けるため、実際の性能を予測するには正確な引張試験が不可欠です。しかし、これらの特性は、ひずみ測定、グリップ、非常温での試験において特有の課題をもたらします。

ひずみ測定

課題

タイヤ

最も一般的な規格(ASTM D412およびISO 37)では伸び計は必須ではありませんが、最も正確で再現性の高い結果を確保するためにひずみ測定装置の使用が推奨されます。従来のクリップオン式伸び計は、エラストマー試験に十分なストロークを提供しません。

当社のソリューション

引張試験

Advanced Video Extensometer(AVE 3)は、エラストマー材料に最適な非接触式伸び計です。AVE 3は、1インチのゲージ長で最大2400%のひずみを測定でき、破断までのひずみも測定可能です。試験片に接触しないため、早期破断や無効な試験の原因となるピンチポイントが発生しません。AVE 3は、非常温条件での試験時に環境チャンバー内でひずみを測定するために使用できます。

InstronのXL長ストローク伸び計も破断まで使用でき、エラストマー材料向けに設計されています。ナイフエッジの調整可能なクランプ力により、試験片の早期破断を低減します。1インチのゲージ長で最大3000%のひずみを測定できます。

エラストマーのグリップ

課題

ゴムの引張試験

試験中、ゴム材料は高伸長により著しい薄肉化が生じることがあります。これによりグリップからの押し出しが発生し、滑りや無効な試験結果につながる可能性があります。しかし、グリップを過度に締め付けると、つかみ部破断や早期破断が発生する可能性があります。

当社のソリューション

引張試験

2712-04xシリーズ空圧式サイドアクショングリップは、試験全体を通じて一定の圧力を維持できます。調整可能な入口圧力により、滑りとつかみ部破断の両方を排除するよう圧力を最適化できます。特許取得済みのクイックチェンジ式つかみ面により、材料に最適なつかみ面への交換が容易です。

あるいは、自己締付け式偏心ローラーグリップを使用できます。これらのグリップは、セレート付き偏心ローラーを使用して試験全体を通じて試験片をクランプします。エラストマー材料への荷重が増加すると、ローラーの偏心特性によりクランプ力が増加し、試験片がグリップから滑り出すのを防ぎます。

タイヤゴムのレオロジー

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タイヤゴムのレオロジー

課題

ゴムタイヤのレオロジー

タイヤは、自動車、トラック、産業車両、および乳母車や自転車などの一般的な乗り物向けに世界中で製造されています。タイヤは、ホイールのリムに取り付けられた強靭で柔軟なゴム製ケーシングであり、トラクションのためのグリップ面を提供し、ホイールのクッションとして機能します。天然ゴムまたは合成ゴムが通常タイヤ製造の主要材料として使用されますが、熱可塑性エラストマーもタイヤの製造によく使用されます。熱可塑性エラストマーは同様の機械的・化学的特性を持ちながら、押出成形や射出成形技術(熱可塑性樹脂に一般的に使用される方法)により容易にリサイクルおよび加工できます。あるタイヤメーカーは、ゴム状化合物の粘度特性とダイ出口での膨張を研究する必要がありました。サンプルは、エラストマー、カーボンブラック、および添加剤からなる平板シート形状でした。

当社のソリューション

ゴムタイヤのレオロジー

キャピラリーレオメーターは、熱可塑性エラストマーの流動特性を測定し、加工段階での挙動を理解するための有用なツールです。レオロジー曲線(粘度対せん断速度)の測定に加えて、膨張測定用のアドオンレーザー装置により押出物の膨張特性を研究することがしばしば有用です。CEAST SR20(20 kNロードセル搭載)を使用して、ISO 11443に準拠したレオロジー試験とダイ膨張試験の両方を実施します。レオロジー試験は100°Cで実施され、キャピラリーダイを通して1~1000 s-1のせん断速度範囲をカバーし、ツインボア構成を使用して2つの試験を同時に実施しました。この材料は非ニュートン流動を示し、粘度は1 s-1のせん断速度で100,000 Pa*sから1000 s-1で800 Pa*sの範囲でした。全体として、サンプルは良好な再現性と結果の再現性を示しました。さらに、CEAST ダイ膨張レーザーシステムを使用してダイ膨張試験を実施し、ダイ出口でのこの化合物の膨張の影響を研究しました。