チタンとタングステンはどちらも高性能金属とみなされていますが、エンジニアリングと製造においてはまったく異なる役割を果たします。
チタンとタングステンを比較する場合、エンジニアとバイヤーは、強度、重量、耐熱性、機械加工性、コストなどの重要な要素に注目します。
タングステンは非常に密度が高く、高温環境で優れた性能を発揮しますが、チタンは高い強度重量比と優れた耐食性で知られています。これらの違いにより、各材料は指輪などの宝飾品から厳しい産業環境に至るまで、幅広い用途に適しています。
この記事では、プロジェクトに適切な材料を選択できるように、特性、用途、加工における主な違いを詳しく説明します。

チタン (Ti) は、銀灰色の外観を持つ遷移金属です。 1791 年にウィリアム グレゴールによって初めて確認され、一時的に「グレゴライト」と呼ばれましたが、その名前は今日ではほとんど使用されません。
自然界では、チタンは純粋な金属としては存在しません。主にイルメナイトやルチルなどの鉱物に存在します。使用可能にするために、これらの鉱石はクロールプロセスを通じて処理され、四塩化チタン (TiCl₄) がマグネシウムで還元されてスポンジチタンが生成されます。このスポンジは次に溶解されてインゴットになり、さらに工業用途に適した形状に精製されます。
チタンは、高い強度重量比と優れた耐食性で知られています。密度は約 4.5 g/cm3 で、鋼よりもはるかに軽量でありながら、特に合金の形態で強力な機械的性能を発揮します。同時に、表面に自然に薄い酸化層を形成し、海水、化学物質、さらには人体などの環境下での腐食から保護します。
エンジニアリングでは、チタンは通常次のように供給されます。
多くの等級が存在しますが、実際には次の 2 つの等級が最もよく使用されます。
2級は耐食性に優れ、成形性も良好なため広く使用されています。これは、化学装置、海洋環境、汎用工業部品などでよく見られます。
グレード 5 は最も広く使用されているチタン合金であり、標準のエンジニアリング グレードのチタンとして扱われることがよくあります。アルミニウムとバナジウムを添加することで、チタンの軽量性を維持しながら、より高い強度を実現します。航空宇宙、医療、高性能機械用途で広く使用されています。

チタンとタングステンは両方とも他の元素と合金化できますが、チタンは通常、同じ金属の異なるグレードとして使用されます。対照的に、タングステンは、金属合金や炭化タングステンなど、いくつかの異なる形態で使用されており、エンジニアリング用途ではまったく異なる挙動を示します。
実際には、タングステンは通常、次の 3 つの材料系を指します。
非常に高い融点と剛性で知られる純タングステンは、高温および電気用途に使用されます。ただし、室温では比較的脆く、加工が難しい場合があります。
これらの合金には通常、90 ~ 97% のタングステンとニッケル、鉄、銅などの元素が含まれています。これらはタングステンの高密度を維持しながら靭性と機械加工性が向上しているため、カウンターウェイト、放射線遮蔽、航空宇宙部品などのコンポーネントに適しています。
炭化タングステン粒子をコバルトで結合させた複合材料。非常に硬く耐摩耗性に優れており、切削工具、金型、摩耗部品などに広く使用されています。硬度が高いため、通常は従来の機械加工ではなく、研削加工や放電加工によって加工されます。
実際、エンジニアが「タングステンの機械加工」に言及する場合、多くの場合、タングステン重合金を指しますが、「超硬」は通常、工具に使用される WC-Co を指します。
以下の比較は、抽象的なカテゴリではなく、一般的に使用されるエンジニアリング材料に焦点を当てています。実際には、グレード 2 チタン、Ti-6Al-4V、タングステン金属 (W)、タングステン重合金、タングステンカーバイドなどの材料が、より現実的な比較基準となります。
| 財産 | CP Ti (G2) | Ti-6Al-4V (G5) | タングステン(W) | なんだ | WC-Co |
| 密度 (g/cm3) | 4.51 | 4.47 | 19.3 | ~17.0~18.8 | ~14.5 |
| 引張強さ(UTS) | 345~483MPa | ~900 MPa (熱処理によりさらに高く) | 脆いためRTでの使用は限定される | 1000~1800MPa | 通常は定義されません (TRS/圧縮を使用) |
| 耐力 (0.2%) | 276~352MPa | ~828 MPa (通常の最小値) | 限定;圧縮の方が関連性が高い | 700~1510MPa | 通常は指定されません |
| 硬度 | ~160 HV | ~36 HRC | 300 ~ 650 HV (条件による) | ~200 ~ 400 HV (グレードによる) | 82 ~ 94 HRA |
| 弾性率 (GPa) | ~103 | ~105–116 | ~407 | ~330–385 | 〜650まで |
| 熱伝導率 | 低 (~20 W/m・K) | 低い | 高 (~130 ~ 170 W/m·K) | 構成により異なります | 中程度(銅の約 1/3) |
| 融点 | ~1668℃ | ~1538~1649℃ | ~3422℃ | 非常に高い | 非常に高い |
| 耐食性 | とても良い | とても良い | 環境依存 | 良いから素晴らしいまで | 良好(バインダーに影響がある可能性があります) |
| 生体適合性 | 良い(医療用) | 優れた (ELI グレード) | 限定 | 一部の医療用シールドに使用される | インプラントでは一般的ではない |
| 耐摩耗性 | 中程度(コーティングが必要な場合が多い) | 中程度(時計のガリガリ) | 場合によってはTiよりも優れている | 良い | 素晴らしい |
実際には、チタンとタングステンのどちらを選択するかは、材料特性だけの問題ではありません。また、材料の機械加工がどの程度実用的であるかによっても異なります。どちらも処理が困難ですが、理由は大きく異なります。

チタン合金は従来の CNC プロセスを使用して広く機械加工されていますが、厳密なプロセス制御が必要です。主な課題は強度だけではなく、切断中にチタンがどのように動作するかです。チタンは熱伝導率が低いため、刃先に熱が集中しやすく、工具の摩耗が促進されます。
チタンは高温でも化学反応性が高く、劣悪な切削条件下では刃先の構成が生じる可能性があります。さらに、弾性率が比較的低いため、特に薄肉部品ではたわみやびびりのリスクが高まります。
その結果、チタンの機械加工には通常、以下が必要になります。
実際には、チタンの機械加工は比較的狭いプロセス範囲内で行われます。あまりに保守的に切削すると、摩擦や加工硬化が起こる可能性があり、一方、積極的なパラメータを使用すると、切削温度が急速に上昇し、工具の摩耗が増加する可能性があります。
これらの課題にもかかわらず、チタンは依然として、特に複雑な形状や高性能コンポーネントの精密加工に実用的な材料です。
タングステン重合金 (WHA)従来の方法を使用して機械加工することもできますが、一般にチタンよりも切断が困難です。密度と剛性が高いため、より高い切削抵抗が発生し、パラメータが適切に制御されていない場合、工具の摩耗が著しくなる可能性があります。鋭い刃先と摩擦を避ける状態が特に重要です。
一般的な考慮事項は次のとおりです。
純タングステン場合によっては機械加工も可能ですが、室温ではより脆くなります。この脆さにより、機械加工中に亀裂やエッジの欠けが発生するリスクが高まり、複雑な機械加工部品での使用が制限されます。

炭化タングステンは、チタンやタングステン合金とは大きく異なる挙動をします。非常に硬い複合材料であるため、従来の切断方法は一般に適していません。
代わりに、タングステンカーバイドコンポーネントは通常、次の方法で仕上げられます。
炭化タングステンは粉末冶金と焼結によって製造されるため、最終的な成形前に最大の硬度に達します。このため、通常、従来の大規模な機械加工を必要とするコンポーネントではなく、工具や摩耗部品に使用されます。

チタンは成形や溶接が可能ですが、グレードによって難易度が異なります。Ti-6Al-4V一般に室温での成形は難しいため、より要求の厳しい成形は、スプリングバックを軽減し、材料特性の損傷を避けるために、温間または高温で行われることがよくあります。グレード2チタン対照的に、は延性が高く、成形が容易であるため、化学、船舶、医療機器で広く使用されています。
チタンは溶接性にも優れていますが、シールドが重要です。高温では酸素、窒素、水素を吸収する可能性があり、延性が低下し、溶接品質が低下します。そのため、GTAW、電子ビーム溶接、レーザー溶接などのプロセスでは、熱間溶接ゾーンを保護するためにトレーリング シールドを使用した厳密な不活性ガス シールドが必要となります。
タングステンベースの材料は、まったく異なるルートをたどります。タングステン重合金およびタングステン銅材料は、多くの場合、粉末冶金によって製造され、その後、プレス、焼結、熱処理され、最終サイズに機械加工されます。 W-Cu 材料では、タングステンの耐熱性と銅の導電性を組み合わせるために、銅を多孔質タングステン構造に浸透させることができます。
WC-Co 超硬合金の場合、プロセスはさらに異なります。部品は通常、ほぼ正味の形状に形成されてから焼結されますが、焼結中の収縮が大きくなる可能性があり、焼結後の公差は通常比較的緩いです。より厳しい公差が必要な場合、最終的なサイジングは通常、従来の機械加工ではなくダイヤモンド研削または EDM によって行われます。
接合方法も異なります。炭化タングステン部品は、溶接よりもろう付け、焼きばめ、または機械的保持によって組み立てられることが一般的です。
一般にタングステンはチタンよりもサプライチェーンのリスクが大きくなります。米国の供給は輸入に大きく依存しているため、その価格と入手可能性は貿易制限や市場の混乱の影響をより受けやすくなります。これは、エンジニアリング チームにとって、特に粉末や特殊な製品形態の場合、調達に早期に対処する必要があることが多いことを意味します。
チタンは、スポンジの生産能力や航空宇宙需要などの世界的な供給状況にも影響されます。それでも、その供給ベースは通常、多くの製品カテゴリにわたってタングステンよりも集中していません。実際には、チタンは依然として高級素材であるにもかかわらず、より予測可能な調達経路を提供することがよくあります。
どちらの材料も、アルミニウムや炭素鋼などの一般的な金属に比べて高価です。ほとんどの場合、軽量性と耐食性が最も重要な場合にはチタンが選択されますが、タングステンは極度の密度、耐摩耗性、または高温性能が本当に必要な用途に使用されます。
チタンのチップや粉塵は、特に微粒子状の場合、可燃性の危険物として扱う必要があります。実際には、これは、チタンの切り粉を通常の鋼片のように処理するのではなく、粉塵の蓄積を制御し、発火源を回避し、適切な集塵を使用することを意味します。
炭化タングステンの粉塵は別の種類のリスクを引き起こします。主な懸念は、可燃性ではなく、研削、研磨、または再加工中の作業者の暴露です。これらの作業では、換気、粉塵の捕捉、個人用保護具、適切な清掃がプロセスの重要な部分です。
チタンとタングステンはどちらもリサイクルから恩恵を受けることができますが、実際には回収は自動的には行われません。タングステンのリサイクルはすでに産業供給の一部として確立されていますが、チタンの主な生産にはエネルギーが大量に消費されるため、スクラップの回収はコストと環境の両方の観点から重要です。
航空宇宙やその他の重量に敏感なシステムでは、チタンがより良い選択となることがよくあります。 Ti-6Al-4V は、コンプレッサー部品、機体構造、宇宙船構造、圧力容器、留め具などに広く使用されています。これらの用途では、その高い強度重量比と耐食性により、追加のコストと加工の困難さが正当化されます。
良い例は、薄肉の構造ブラケットです。このタイプの部品では、剛性が十分に優れていれば十分ですが、軽量化が主な要件となります。その際、チタンの密度の低さが決め手となります。
限られた体積にできるだけ多くの質量を配置することが目標の場合、タングステンベースの材料がより魅力的になります。重合金の形態では、タングステンは非常に高密度であるという重要な利点を備えているため、シールドやコンパクトなカウンターウェイトとして特に役立ちます。
典型的な例は、航空宇宙または産業システムのコンパクトなカウンターウェイトです。利用可能なスペースが固定されており、部品が特定の質量を提供する必要がある場合、チタンの機械的特性が他の点では適切であっても、チタンは軽すぎることがよくあります。その場合、タングステン高合金がより現実的な解決策となります。

切削工具、金型、および激しい摩耗の用途には、通常、超硬合金タングステン (WC-Co) が推奨される材料です。タングステンの使用の大部分は、切断および耐摩耗用途の超硬合金部品に使用されています。
これは材料の観点から理解するのが簡単です。 WC-Co は、極度の硬度、高剛性、強力な耐摩耗性を実現するように設計されているため、インサート、金型、摩耗部品で非常に優れた性能を発揮します。トレードオフは、最終的な成形が通常、従来の機械加工ではなく研削または EDM に依存するという事実に加えて、脆性です。
チタンとタングステンのどちらを選択するかは、通常、トレードオフになります。重量、耐摩耗性、耐熱性、耐食性、機械加工性、供給リスクがすべて同じ答えを示すわけではありません。
いくつかの実践的なルールが役に立ちます。軽量化を優先する場合は、通常、チタンから始めるのが適しています。限られたスペースでできるだけ多くの質量が必要な場合は、多くの場合、タングステン重合金の方が適しています。耐摩耗性が主な要件である場合、通常は炭化タングステンが基準材料となりますが、これは多くの場合、従来の機械加工ではなく研削または放電加工を中心に設計することを意味します。埋め込み型医療用途では、通常はチタンがより一般的に選択されますが、シールドや特殊なデバイスのコンポーネントにはタングステンがよく使用されます。
スコアリング: 5 = 最もよく適合、1 = 適合が不十分。これは、固定された仕様ではなく、素早い意思決定のガイドとして使用してください。
| 基準 | CP Ti グレード 2 | Ti-6Al-4V グレード 5 | タングステン重合金 | 炭化タングステン (WC-Co) |
| 重量に配慮した設計 | 5 | 5 | 1 | 2 |
| 少量で極度の密度 | 1 | 1 | 5 | 4 |
| 従来のCNC旋削/フライス加工 | 3 | 3 | 4 | 1 |
| 摩耗/摩耗が支配的 | 2 | 2 | 4 | 5 |
| 多くの産業用媒体の腐食 | 4 | 4 | 3 | 3 |
| 高温における構造安定性 | 3 | 3 | 5 | 4 |
| サプライチェーン・価格の安定 | 3 | 3 | 2 | 2 |
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真鍮は、さまざまな目的でさまざまな業界で一般的に使用される非鉄金属です。複雑な電子コネクタや耐久性のある配管継手から高性能の自動車および航空宇宙コンポーネントまで、真鍮はほぼどこにでもあります。高精度で機械加工する能力は、製造業の最大の選択となります。
ストレスとひずみは、材料が力にどのように反応するかを説明するための最も重要な概念の2つです。応力は、負荷下の材料内の単位面積あたりの内部力であり、ひずみは、適用された力から生じる材料の形状の変形または変化です。 ただし、ストレスとひずみの関係は理論をはるかに超えています。これは、健全なエンジニアリングの決定に不可欠です。それらを並べて比較することにより、材料のパフォーマンス、安全性がどれだけ安全に変形できるか、いつ失敗する可能性があるかをよりよく予測できます。この記事では、それらの定義、違い、関係、および実用的なアプリケーションについて説明します。 詳細に入る前に、ストレスと緊張に関するこの短い入門ビデオが役立つことがあります。 ストレスとは ストレスは、外部負荷に抵抗するために材料が発達する単位面積あたりの内部力です。顕微鏡的に、適用された負荷は、変形に反対し、構造を一緒に「保持」する原子間力を誘導します。この内部抵抗は、私たちがストレスとして測定するものです。 負荷の適用方法によっては、ストレスは次のように分類されます。 引張応力(σt)および圧縮応力(σc):これらは、断面領域に垂直に作用する正常な応力です。 せん断応力(τ):断面領域と平行に作用する接線力によって引き起こされます。 ねじれ応力(τt):トルクまたはねじれによって誘発されるせん断応力の特定の形態。 その中で、引張ストレスは、エンジニアリング設計における最も基本的なタイプのストレスです。計算式は次のとおりです。 どこ: σ=ストレス(Paまたはn/m²;時々psi) f =適用力(n) a =力が適用される元の断面領域(m²) 材料のストレスがどのように測定されるか 直接ストレスを測定することは不可能なので、代わりに、適用された力または結果として生じる変形のいずれかを測定する必要があります。以下は、重要な測定技術の簡潔な概要です。 方法 /テクノロジー原理測定デバイス /ツール精度と精度一般的なアプリケーションユニバーサルテストマシン(UTM))測定力(f)、ストレス= f/aを計算します統合されたロードセルを備えたUTM★★★★★(高精度)基本的な材料テスト:ストレス - ひずみ曲線、機械的特性評価ひずみゲージ測定ひずみ(ε)、σ= e・ε(線形弾力性を想定)を介して応力を計算する ひずみゲージ、データ収集システム★★★★☆(高)コンポーネント応力分析;疲労評価;組み込み構造監視拡張計測定値の長さの変化、εとσを計算します接触または非接触拡張メーター★★★★☆(高)標本の引張試験;弾性弾性率と降伏ひずみの検証デジタル画像相関(DIC)光学方法は、フルフィールドの表面変形を追跡します高速カメラシステム、DICソフトウェア★★★★☆(フルフィールド)フルフィールドひずみ分析。クラック追跡;物質的な不均一性研究超音波ストレス測定ストレス下での材料の波速度の変化を使用します超音波プローブとレシーバー★★★☆☆(中程度)残留応力検出;溶接されたジョイントと大きな構造における応力監視X線回折(XRD)内部応力によって引き起こされる格子歪みを測定しますXRD回折計、専門ソフトウェア★★★★☆(高精度、表面層に局在する)薄膜、溶接ゾーン、金属およびセラミックの表面残留応力光弾性透明な複屈折材料の光学干渉フリンジを介してストレスを視覚化します偏光のセットアップと複屈折ポリマーモデル★★★☆☆(半定量的な定性)教育デモ;透明モデルにおける実験的ストレス分析マイクロ/ナノスケールの特性評価技術 EBSD、マイクロラマン、ナノインデンテーションなどのテクニックは、マイクロまたはナノスケールのひずみ/ストレスマッピングを提供します 電子またはレーザーベースのシステム、画像分析ソフトウェア★★★★☆(高精度;ローカライズされたマイクロ/ナノスケール) マイクロエレクトロニクス、薄膜、ナノインデンテーション、複合界面の動作 ひずみとは ひずみは、外力にさらされると材料が受ける相対変形の尺度です。これは、単位のない量またはパーセンテージとして表現され、元の長さ(または寸法)の長さ(またはその他の寸法)の変化を表します。 ひずみのタイプは、適用されるストレスに対応します:引張ひずみ、圧縮ひずみ、またはせん断ひずみ。 通常のひずみの式は次のとおりです。 どこ: ϵ =ひずみ(無次元または%で表されます) ΔL=長さの変化 l0=元の長さ 材料の株が測定される方法 さまざまな方法を使用して、ひずみを測定できます。最も一般的に使用される手法は、ひずみゲージと伸筋です。以下の表は、材料のひずみを測定するための一般的な方法をまとめたものです。 方法センシング原則センサー /トランスデューサー測定シナリオ備考ひずみゲージ抵抗の変化フォイルタイプのひずみゲージ静的または低周波ひずみ;一般的に使用されます業界で広く使用されています。低コスト;接着剤の結合と配線接続が必要です拡張計変位クリップオン /コンタクト拡張計材料テスト;全セクション測定高精度;動的テストや高度に局所的な株に適していませんデジタル画像相関(DIC)光学追跡カメラ +スペックルパターンフルフィールドひずみマッピング。亀裂伝播;複雑な形の標本非接触; 2D/3D変形マッピング。高価なシステム圧電センサー圧電効果圧電フィルムまたはクリスタル動的ひずみ、圧力、衝撃、振動高周波応答;静的ひずみ測定には適さないファイバーブラッググレーティング(FBG)光学(ブラッグリフレクション)FBG光ファイバーセンサー長距離にわたる分布または多重化測定EMIの免疫;航空宇宙、エネルギー、スマート構造に適していますレーザードップラー振動計(LDV)ドップラー効果LDVレーザープローブ動的ひずみ/速度測定と表面振動分析非接触;高解像度;高い;表面条件に敏感です ストレスとひずみの重要な違い 以下は、直接の概要を提供するクイックテーブルです。 側面ストレス歪み式σ= f / aε=Δl /l₀ユニットPA(n/m²)、またはpsi(lbf/in²)無次元または%原因外力ストレスによって引き起こされる変形効果内部力を生成して、外部負荷に対抗します。高すぎる場合、塑性変形、骨折、疲労障害、ストレス腐食亀裂につながる可能性があります材料のジオメトリを変更します。降伏点を超えて永続的に弾性制限で回復可能行動材料が抵抗しなければならない領域ごとの内部力。分布に応じて、圧縮、張力、曲げ、またはねじれを引き起こす可能性があります適用された応力下で材料がどれだけ変形するかを説明します。弾性またはプラスチックにすることができます ストレスと緊張が互いにどのように関連するか ストレスはひずみを引き起こします。応力 - ひずみ曲線は、適用された応力に対してひずみ(変形)をプロットすることにより、材料が徐々に増加する荷重の下でどのように変形するかをグラフ化します。その重要なポイントを確認しましょう。 1。弾性領域(ポイントO – B) […]
剛性の弾性率と呼ばれることもあるせん断弾性率は、せん断力にさらされたときに材料がどれほど硬くなるかを測定する基本的な材料特性です。日常的には、ある部分が別の部分に平行にスライドすると、変化を形作る物質がどれほど耐性があるかを説明します。この記事では、せん断弾性率、それがどのように計算されているか、それが他の弾性係数とどのように比較されるかを、それを明確にするための実際のエンジニアリングの例を説明します。 せん断弾性率とは何ですか? 図では、ブロックは下部に固定され、力Fは上面に平行に適用されます。この力は水平変位Δxを引き起こし、ブロックは斜めの形状に変形します。傾斜角θは、形状がどれだけ歪んでいるかを記述するせん断ひずみ(γ)を表します。 せん断応力(τ)は、力が作用する表面積Aで分割された適用力です。 τ= f / a せん断ひずみ(γ)は、ブロックの高さに対する水平変位の比率です。 γ=Δx / L(小角の場合、ラジアンのθ≈γ) μまたはSで示されることもあるせん断弾性率(g)は、このタイプの歪みに対する材料の耐性がどれほど耐性であるかを測定します。せん断ストレスとせん断ひずみの比として定義されます。 g =τ /γ=(f / a) /(Δx / l)=(f・l) /(a・Δx) SIシステムでは、せん断弾性率の単位はPascal(PA)であり、1平方メートルあたり1つのニュートン(n/m²)に等しい。 Pascalは非常に小さなユニットであるため、固体材料のせん断弾性率は通常非常に大きいです。このため、エンジニアと科学者は通常、Gigapascals(GPA)でGを発現します。ここで、1 GPA = 10〜Paです。 せん断弾性率 以下の表は、一般的な材料の典型的なせん断弾性率を示しています。 材料せん断弾性率(GPA)アルミニウム26–27真鍮35–41炭素鋼79–82銅44–48鉛5–6ステンレス鋼74–79錫〜18チタン(純粋)41–45コンクリート8–12ガラス(ソーダ - ライム)26–30ウッド(ダグラスファー)0.6–1.2ナイロン(未熟練)0.7–1.1ポリカーボネート0.8–0.9ポリエチレン0.1–0.3ゴム0.0003–0.001ダイヤモンド480–520 これらの数字は、剛性がどれだけ異なる材料が異なるかを示しています。金属は、数十のギガパスカルにせん断弾性率を持っている傾向があります。セラミックとガラスは同様の範囲にありますが、コンクリートはやや低いです。プラスチックには通常、約1 GPA以下があります。さらに柔らかいのはゴムとエラストマーであり、せん断弾性率はメガパスカルの範囲にのみです。最上部では、ダイヤモンドは何百人ものギガパスカルに到達し、最も硬い既知の材料の1つです。 高せん断弾性率を持つ材料は、変形またはねじれを強く抵抗します。これが、橋、建物、航空機のフレームなどの構造に鋼とチタンの合金が不可欠である理由です。それらの剛性は、梁とファスナーが重い負荷の下で曲げたりせん断したりしないようにします。ガラスとセラミックは、脆弱ですが、比較的高い弾性率を持っていることからも恩恵を受けます。レンズや半導体ウェーハなどのアプリケーションで正確な形状を維持するのに役立ちます。非常に高いせん断弾性率を持つダイヤモンドは、大きな力の下でもほとんど弾性ひずみを受けません。これが、ダイヤモンド切削工具が鋭いままである理由です。 一方、柔軟性が利点である場合、低せん断弾性率を持つ材料が選択されます。ゴムやその他のエラストマーは、振動ダンパー、アザラシ、および地震ベースのアイソレーターに使用されます。これにより、柔らかさが簡単にせん断し、エネルギーを吸収できるためです。ポリエチレンやナイロンなどのポリマーは、柔軟性と強度のバランスをとっています。そのため、軽量構造と衝撃耐性部品で広く使用されています。木材のような天然素材でさえ、強い方向性の違いを示しています。穀物全体で、そのせん断弾性率はそれに沿ってはるかに低く、ビルダーはせん断力の下での分割を避けるためにこれを説明する必要があります。 せん断弾性量計算 さまざまな試験方法を使用してせん断弾性gを決定することができ、選択は材料と静的値または動的値が必要かどうかに依存します。金属およびその他の等方性固体の場合、一般的なアプローチは、ロッドまたは薄壁のチューブでの静的ねじれテストです。ねじれの角度と適用トルクの勾配により、Gが与えられます。ASTME143は、構造材料の室温手順を指定します。 動的測定のために、ねじれ振り子を使用できます。標本質量システムの振動期間を測定し、(複雑な)せん断弾性率に関連付けます。 ASTM D2236は、プラスチックのこのアプローチを説明するレガシー基準です。 繊維強化複合材料の場合、ASTM D5379(IOSIPESCU)やASTM D7078(V-Notched Rail Shear)などのVノッチングメソッドで面内せん断弾性率が得られます。 ASTM D4255(レールせん断)は、ポリマーマトリックス複合材料にも広く使用されています。 ASTM A938は、ねじれ性能(延性など)を評価することを目的とした金属ワイヤのねじれテストであることに注意してください。 Gを決定するための標準的な方法ではありません。 Gが直接測定されず、他のデータから計算される場合があります。等方性材料の場合ヤングモジュラスeポアソンの比率ν、 g = e […]
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