衝撃試験機とは
衝撃試験機とは、衝撃試験を行うための試験機です。
衝撃試験では、私たちが使用する製品が衝撃を受けた際、十分な強度があることを確認したり、壊れる場合にはどのような壊れ方をするのかを確認したりします。私たちが日常使う製品には、衝撃荷重を受けながら使用される部品や偶発的な要因で衝撃を受ける製品もあります。製品の安全性を保つために、衝撃荷重に対する耐久性や壊れ方を評価することは、製品開発において不可欠です。
なお、衝撃試験には大きく2つの区分があります。専用の試験片を作成し、材質自体や塗膜など特性としての衝撃強度を確認する試験と、製品そのものの衝撃強度や衝撃を受けた際の壊れ方などを確認する試験です。
JISなどによって規格化された試験の多くは、前者に区分されます。これらの試験では、試料に衝撃が加わった時の歪み量や膨張量、縮小量、平面度、表面のひび割れなどが測定されます。
衝撃試験機の使用用途
衝撃試験機は、製品や製品に使用される部品、その素材が規定の衝撃強度があるか、またはどの程度の衝撃強度があるかを評価する際に使用されます。金属材料や樹脂の衝撃強度、工業製品の衝撃荷重に対する強さを確認するために、衝撃試験機が用いられます。
私たちの生活に不可欠なスマートフォンは、普段衝撃荷重を受けることはありません。しかし、うっかり落下させてしまうことは起こりえます。このような偶発的な落下でも、製品が壊れないことを確認したり、どのような壊れ方をするかを知るために、衝撃試験機を使った衝撃試験が行われています。
衝撃試験機の原理
衝撃試験にはさまざまな試験方法があり、それぞれ専用の試験機があります。衝撃試験機の原理として共通して言えることことは、試験の繰り返し精度を確保するために、試験片や試験方法が定められていることです。
衝撃試験機では試験対象に衝撃荷重を与えますが、繰り返し試験した際に、同じ条件を与えることが重要になります。衝撃試験を行うと、試験対象物は大きな塑性変形が生じたり、割れてしまう場合もありますが、衝撃荷重のわずかな違いによって、結果が大きく変わってきます。
試験対象物自体のばらつきも影響するかもしれません。そこで、いかにして同じ衝撃荷重を、繰り返し与えられるかどうか、再現性の高い試験が行えるかという観点から、試験方法が定められています。
衝撃試験機のその他情報
衝撃試験の種類
代表的な衝撃試験として、以下の3つが挙げられます。
1. アイゾット衝撃試験機
アイゾット衝撃試験は料片の片側を固定し、反対側に衝撃を与えて衝撃値を測定する方法です。切り込みを入れた試料片の片側を固定して、振り子式のハンマーで衝撃を与えます。
評価は試験片に衝突したハンマーが、惰性で持ち上がった時の角度で行われます。主に材料の靱性、粘り強さを評価する試験方法です。
2. シャルピー衝撃試験機
シャルピー衝撃試験は、材料の脆弱性を評価する試験です。脆弱性とはもろさのことです。中央に切り込みを入れた試料片の両端を固定し、その中央に固定の力で衝撃を与えてその時の試料片の変形量や、破損時の衝撃値の大きさを測定することで評価します。
破損時は、衝撃を加えて飛び上がったハンマーの位置エネルギーを利用して、破損する際の試験片が吸収するエネルギーを算出しています。
3. 高加速度衝撃試験機
高加速度衝撃試験機は、衝撃テーブルの上に測定対象の製品を固定し、テーブルに衝撃加速度の波形を発生させて、製品がどの程度衝撃によって損害を受けるかを測定する試験機です。スマートフォンやノートパソコンなどの電子機器に使用されます。
その他、プラスチック‐引張衝撃強さ試験や、デュポン式落下衝撃試験、ダートインパクト試験などがあります。
参考文献
https://www.shinyei-tm.co.jp/shocktesting/info/shockinfo/
https://www.shinyei-tm.co.jp/tech_dropshock_shocktest.html
https://www.keyence.co.jp/ss/products/recorder/testing-machine/material/impact.jsp